JP2006154525A - Exposure apparatus and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光装置および露光方法に関し、特に、画像情報に応じて空間変調素子等により変調された光ビームで感光材料を露光する露光装置において、露光開始までの待機時間中、感光材料を移動させる露光装置および露光方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, and in particular, in an exposure apparatus that exposes a photosensitive material with a light beam modulated by a spatial modulation element or the like according to image information, the photosensitive material is moved during a waiting time until the start of exposure. The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method.
従来から、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子を利用し、画像データ（画像情報）に応じて変調された光ビームで画像露光を行う露光装置が種々提案されている。 Conventionally, various exposure apparatuses that use a spatial light modulator such as a digital micromirror device (DMD) to perform image exposure with a light beam modulated according to image data (image information) have been proposed.
例えば、ＤＭＤは、制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上に２次元状に配列されたミラーデバイスであり、このＤＭＤを用いた従来のデジタル走査露光方式（マスクレス露光方式）の露光装置では、レーザ光を照射する光源、光源から照射されたレーザ光をコリメートするレンズ系、レンズ系の略焦点位置に配置されたＤＭＤ、ＤＭＤで反射されたレーザ光を走査面上に結像するレンズ系、を備えた露光ヘッド（露光ユニット）により、画像データ等に応じて生成した制御信号によりＤＭＤのマイクロミラーの各々をオンオフ制御してレーザ光を変調し、変調されたレーザ光で、ステージ上にセットされ走査方向（Ｙ方向）に沿って移動される感光材料に対し画像（パターン）を走査露光している。 For example, the DMD is a mirror device in which a number of micromirrors whose reflecting surfaces change in response to a control signal are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon. In an exposure apparatus of a scanning exposure method (maskless exposure method), a light source that emits laser light, a lens system that collimates the laser light emitted from the light source, and a DMD and DMD that are arranged at a substantially focal position of the lens system are reflected. An exposure head (exposure unit) having a lens system that forms an image of the laser beam on the scanning surface is controlled to turn on / off each of the micromirrors of the DMD by a control signal generated according to image data or the like. A modulated laser beam is used to scan an image (pattern) on a photosensitive material that is set on the stage and moved along the scanning direction (Y direction). It is light.
また、この露光装置では、感光材料に対するＸ−Ｙ方向の露光位置を正確に合わせるため、露光に先立って、感光材料に設けられた、露光位置の基準となるアライメントマークをＣＣＤカメラ等のアライメントカメラで撮影し、この撮影によって得られたマーク測定位置（基準位置データ）に基づいて露光位置を適正位置に合わせるアライメントを行っており、このアライメントカメラについては、露光装置がサイズ及びアライメントマークの位置が異なる複数種類の感光材料を露光対象とするため、アライメントマークが走査方向と直交する方向に位置変更された場合でも撮影できるよう、例えば、走査方向との直交方向（Ｘ方向）に沿って延設されたガイドレール等に案内され、ボールねじ等の駆動機構により駆動されて、露光対象物のＸ方向寸法の全域に亘る任意の位置に移動及び位置決め配置できるようになっている。そしてこのアライメントカメラの位置を、リニアスケール等の位置検出手段によって検出・測定し、その位置を基準として上述のアライメントを行っている（例えば、特許文献１参照）。 In this exposure apparatus, in order to accurately align the exposure position in the XY direction with respect to the photosensitive material, an alignment mark provided on the photosensitive material, which serves as a reference for the exposure position, is aligned with an alignment camera such as a CCD camera. And aligning the exposure position to the appropriate position based on the mark measurement position (reference position data) obtained by this shooting. For this alignment camera, the exposure apparatus determines the size and alignment mark position. Since a plurality of different types of photosensitive materials are to be exposed, for example, it extends along the direction orthogonal to the scanning direction (X direction) so that it can be photographed even when the position of the alignment mark is changed in the direction orthogonal to the scanning direction. Guided by a guide rail, etc., and driven by a drive mechanism such as a ball screw, And it is adapted to be movable and positioned positioned anywhere across the entire dimension. The position of the alignment camera is detected and measured by position detection means such as a linear scale, and the above-described alignment is performed with reference to the position (see, for example, Patent Document 1).
また、露光装置では、アライメントマークの撮影と同時に、変位センサを用いて、感光材料の表面の形状を計測する。これにより、表面の粗くなっている感光材料の歪みの検出を行い、必要に応じてピントの移動位置の調整を行う。これらの処理の後に、露光が開始される。 In the exposure apparatus, the shape of the surface of the photosensitive material is measured using a displacement sensor simultaneously with the photographing of the alignment mark. Thus, the distortion of the photosensitive material having a rough surface is detected, and the focus movement position is adjusted as necessary. After these processes, exposure is started.
こうした露光装置では、露光前に、これらのアライメント及びピント調整等の計測処理を行う間、ステージは感光材料を載せた状態で、停止して待機する。このときステージは、露光開始位置にセットされており、光源はついたままで、ＤＭＤがオフの状態となって、レーザ光の照射を防いでいる。こうしておくことにより、計測が終わった時点でその場所からすぐ露光開始が可能であり、また、光源をつけたままにしておくことにより光源の光量を安定させるので、高い生産性を得ることができる。
しかしながら、従来の露光装置では、ＤＭＤがオフの状態になっていても、実際は、ごく少量のレーザ光が漏れているおそれがある。このわずかな漏れ光の照射により、感光材料上の、ステージの停止時に漏れ光の照射範囲内に位置する部分のみが、一定時間露光されている状態となり、「オフ光かぶり」といわれるかぶりを発生して、画像品質の劣化を起こすことが懸念される。
画像データの処理に必要な時間は、露光する画像データサイズが大きいほど長くなる。すると漏れ光が照射される時間も長くなるため、画像データサイズが大きいほど感光材料の局所のかぶりによる画質の劣化が起こりやすい。さらに、１枚の感光材料に、光量を変えて数回の露光を行う調整露光では、何度も感光材料上の同じ領域に漏れ光が照射されるため、かぶりを発生しやすく画質はさらに劣化する。
待機時間中に光源を消すことにより、漏れ光をなくすという方法もあるが、光源を一度消すと、再びつけた時に、光量が安定するまでに時間がかかるため、効率がいいとはいえない。
However, in the conventional exposure apparatus, there is a possibility that a very small amount of laser light may actually leak even if the DMD is in an off state. Due to this slight leakage of light, only the part of the photosensitive material that is located within the range of the leakage of light when the stage is stopped is exposed for a certain period of time, producing a fog called “off-light fog”. As a result, there is a concern that image quality will deteriorate.
The time required for processing the image data becomes longer as the image data size to be exposed is larger. As a result, the time during which the leaked light is irradiated becomes longer. Therefore, the larger the image data size, the more easily the image quality is degraded due to the local fogging of the photosensitive material. Furthermore, in adjustment exposure in which a single photosensitive material is exposed several times with different amounts of light, the same area on the photosensitive material is repeatedly exposed to light, which can easily cause fogging and the image quality further deteriorates. To do.
There is a method of eliminating leakage light by turning off the light source during the standby time. However, once the light source is turned off, it takes time for the light amount to stabilize when the light source is turned on again.
本発明の目的は、上記従来技術を考慮して、こうした漏れ光の照射によるかぶりに起因する画像品質の劣化を防ぎ、生産性の高い露光装置および露光方法を提供することにある。すなわち、露光装置および露光方法において、露光時に光源を消すことなく光量を安定させた状態で、感光材料上の局所が漏れ光の照射により露光されかぶりを発生して劣化するオフ光かぶりを防ぎ、画像データの処理に伴う待機時間から露光動作への移行をスムーズに行うことにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method with high productivity by preventing the deterioration of image quality caused by fogging due to the irradiation of leakage light in consideration of the above-described conventional technology. That is, in the exposure apparatus and the exposure method, in a state where the light amount is stabilized without turning off the light source at the time of exposure, the local area on the photosensitive material is exposed by leakage light irradiation to prevent fogging and deterioration. It is to smoothly shift from a standby time associated with image data processing to an exposure operation.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、感光材料に設けられた露光位置の基準となる基準マークを読取手段により読み取って、この基準マークから取得した基準位置データに基づいて感光材料に対する画像データの露光位置合わせを行い、感光材料を移動手段により前記走査方向へ移動させつつ画像データに応じて変調された光ビームにより露光する露光装置であって、前記基準マークを前記読取り手段によって読み取った後、露光開始までの待機時間中に、感光材料あるいは露光手段を移動させることにより、光ビームの漏れ光の照射範囲を広げる手段を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is based on reference position data acquired from a reference mark obtained by reading a reference mark serving as a reference of an exposure position provided on the photosensitive material by a reading unit. An exposure apparatus that performs exposure position alignment of image data with respect to a photosensitive material and exposes the photosensitive material by a light beam modulated in accordance with image data while moving the photosensitive material in the scanning direction by a moving unit, and reading the reference mark It is characterized by having means for expanding the irradiation range of the light beam leakage light by moving the photosensitive material or the exposure means during the waiting time until the start of exposure after reading by the means.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光装置において、読取り手段は、前記感光材料の走査方向と交差する方向へ移動可能とされたものであることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the first aspect, the reading means is movable in a direction crossing a scanning direction of the photosensitive material.
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の露光装置において、露光開始までの待機時間は、少なくとも露光を行うための出力画像転換のデータ処理を行う時間であり、必要に応じてさらにその他の処理を行うための時間を含むことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the first or second aspect, the standby time until the start of exposure is at least a time for performing data processing of output image conversion for performing exposure, and if necessary And a time for performing other processing.
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の露光装置において、露光開始までの待機時間中に行う露光を行うための出力画像転換のデータ処理の中では、少なくとも、読取り手段による基準マークの読み取りおよびその結果に基づく位置調整、画像展開のための画像データの処理を行う第１の時間と、必要に応じてその他の処理を行う時間を含むことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the third aspect, at least in the output image conversion data processing for performing the exposure performed during the waiting time until the start of exposure, at least the reference mark by the reading means And a position adjustment based on the result, and a first time for processing image data for image development, and a time for performing other processing as necessary.
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の露光装置において、請求項３に記載の第１の時間と、別途備えられている感光材料の表面状態情報に基づくピント調整を行う第２の時間のうち、長い方の時間の間、感光材料あるいは露光手段を前記移動手段により移動させることを特徴としている。この第２の時間では、基準マークの読み取りと同時に行われる、読取り手段による感光材料の表面計測により得られたデータに基づき、露光手段のピント調整を行う。 According to a fifth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the fourth aspect, the second time for performing the focus adjustment based on the first time according to the third aspect and surface condition information of the photosensitive material separately provided. The photosensitive material or the exposure unit is moved by the moving unit during the longer period of time. In the second time, the focus of the exposure unit is adjusted based on the data obtained by the surface measurement of the photosensitive material by the reading unit performed simultaneously with the reading of the reference mark.
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の露光装置において、前記待機時間と、露光手段の位置から感光材料上の露光開始位置までの距離をもとに算出される、待機時間中の感光材料の移動速度が、露光装置の最低限界速度（装置において実現可能な最低速度）よりも低い場合、感光材料あるいは露光手段の移動の方向を切り換えることにより、移動距離を長くして、算出した速度よりも高い速度で感光材料あるいは露光手段を移動させることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the calculation is based on the waiting time and a distance from the position of the exposure means to the exposure start position on the photosensitive material. If the moving speed of the photosensitive material during the standby time is lower than the minimum limit speed of the exposure apparatus (the lowest speed that can be realized in the apparatus), the moving distance can be reduced by switching the direction of movement of the photosensitive material or the exposure means. The photosensitive material or the exposure means is moved at a speed higher than the calculated speed.
請求項７に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の露光装置において、前記待機時間が、露光装置の最低限界速度と、露光手段の位置から感光材料上の露光開始位置までの距離をもとに計算した時間よりも長い場合、感光材料あるいは露光手段の移動の方向を切り換えることにより、移動距離を長くして、算出した速度よりも高い速度で感光材料あるいは露光手段を移動させることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the waiting time is a minimum speed limit of the exposure apparatus and a position of the exposure means to an exposure start position on the photosensitive material. If it is longer than the time calculated based on the distance, the direction of movement of the photosensitive material or exposure means is changed to increase the moving distance and move the photosensitive material or exposure means at a speed higher than the calculated speed. It is characterized by making it.
請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の露光装置において、前記露光手段が空間変調素子により変調された光ビームを出射するものであることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to any one of the first to seventh aspects, the exposure means emits a light beam modulated by a spatial modulation element.
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の露光装置において、前記空間変調素子としてデジタル・マイクロミラー・デバイスを用いることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the eighth aspect, a digital micromirror device is used as the spatial modulation element.
請求項１０に記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の露光装置において、前記露光手段はラインヘッド構造であることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the exposure means has a line head structure.
請求項１１に記載の発明は、感光材料に設けられた露光装置の基準となる基準マークを読み取った後、取得した基準位置データに基づいて前記感光材料に対する露光位置合わせを行い、前記感光材料を相対的に移動させつつ、画像データに応じて変調された光ビームにより露光する露光方法であって、前記感光材料への露光開始までの待機時間の間、前記感光材料を相対的に移動させる方法を提供する。 According to the eleventh aspect of the present invention, after reading a reference mark serving as a reference of an exposure apparatus provided in the photosensitive material, exposure position alignment is performed on the photosensitive material based on the acquired reference position data, and the photosensitive material is adjusted. An exposure method in which exposure is performed with a light beam modulated in accordance with image data while relatively moving, wherein the photosensitive material is relatively moved during a waiting time until the exposure of the photosensitive material is started. I will provide a.
請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の露光方法において、前記待機時間は、少なくとも、出力画像転換のためのデータ処理時間を含む方法を提供する。 According to a twelfth aspect of the invention, there is provided the exposure method according to the eleventh aspect, wherein the waiting time includes at least a data processing time for output image conversion.
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の露光方法において、前記データ処理時間は、少なくとも、基準マーク読み取り結果に基づく位置調整とこれに基づく画像の展開に要する第１の時間を含む方法を提供する。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the exposure method according to the twelfth aspect, the data processing time includes at least a first time required for position adjustment based on a reference mark reading result and image development based on the result. Provide a method.
請求項１４に記載の発明では、請求項１３に記載の露光方法において、前記待機時間は、前記第１の時間と、別途備えられている前記感光材料の表面状態情報に基づくピント調整に要する第２の時間との長い方の時間である方法を提供する。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the exposure method according to the thirteenth aspect, the waiting time is a first time required for focus adjustment based on the first time and surface condition information of the photosensitive material provided separately. Provide a method that is the longer of two times.
本発明の露光装置および露光方法では、上記方法により、露光開始前の漏れ光の照射にともなう「オフ光かぶり」による画像品質の劣化を防止して、生産性の向上につなげることができる。つまり、露光開始前の待機時間中、感光材料または露光手段を移動させることにより、感光材料の局所に漏れ光が照射し続けるのを、光源を消すことなく防ぐ。また、待機時間をもとに算出された距離および速度で移動するため、待機時間から露光動作への移行をスムーズに行うことができる。 In the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, the above method can prevent the deterioration of image quality due to “off-light fogging” due to the irradiation of leaked light before the start of exposure, and can lead to improvement in productivity. That is, by moving the photosensitive material or the exposure means during the standby time before the start of exposure, it is possible to prevent the leakage light from being continuously irradiated to the local area of the photosensitive material without turning off the light source. Moreover, since the movement is performed at the distance and speed calculated based on the standby time, the transition from the standby time to the exposure operation can be performed smoothly.
以下、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の露光装置および露光方法を詳細に説明する。 The exposure apparatus and exposure method of the present invention will be described in detail below based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図１には本発明の一実施形態に係る露光装置が示されている。また、図２〜図６には本実施形態に係る露光装置に適用される露光ヘッド及び空間光変調素子が示され、図７には本実施形態に係る露光装置に適用されるアライメントユニットが示されている。 FIG. 1 shows an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 to 6 show an exposure head and a spatial light modulation element applied to the exposure apparatus according to this embodiment, and FIG. 7 shows an alignment unit applied to the exposure apparatus according to this embodiment. Has been.
図１に示すように、露光装置１０は、４本の脚部２６に支持された矩形厚板状の設置台１２を備えている。設置台１２の上面には、長手方向に沿って２本のガイド２８が延設されており、これら２本のガイド２８上には、矩形平盤状のステージ１４が設けられている。ステージ１４は、長手方向がガイド２８の延設方向を向くよう配置され、ガイド２８により設置台１２上を往復移動可能に支持されており、図示しない駆動装置に駆動されてガイド２８に沿って往復移動する（図１の矢印Ｙ方向）。
As shown in FIG. 1, the
ステージ１４の上面には、矩形板状の露光対象物（以下、ワークという）が図示しない位置決め部により所定の載置位置に位置決めされた状態で載置される。本実施形態におけるワークは、感光層を含んだ、シート状もしくは長尺状のプリント配線板（ＰＷＢ）、表示装置用基板、液晶セル形成構造、フィルタ等を指し、これを感光材料３０とする。また、感光層の種類としては、フォトレジスト、光により硬化する材料、光により現像可能となる材料等があげられる。このステージ１４の上面（感光材料載置面）には、図示しない複数の溝部が形成されており、それらの溝部内が負圧供給源によって負圧とされることにより、感光材料３０はステージ１４の上面に吸着されて保持される。また、感光材料３０には、露光位置の基準を示すアライメントマーク３４が複数設けられており、本実施形態では、円形の貫通孔によって構成されるアライメントマーク３４が感光材料３０の四隅近傍の所定位置にそれぞれ１個づつ計４個配置されている。
On the upper surface of the
設置台１２の中央部には、ステージ１４の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート２２が設けられている。ゲート２２は、両端部がそれぞれ設置台１２の両側面に固定されており、一方の側には、感光材料３０を露光する複数（例えば、８台）の露光ヘッド４０を備えた露光ユニット１８が設けられている。また露光ユニット１８の側面には、感光材料３０に設けられたアライメントマーク３４を撮影する複数（例えば、４台）のＣＣＤカメラ２４を備えたアライメントユニット３８が設けられている。さらにアライメントユニット３８の側面には、感光材料３０の表面の状態を計測する複数（例えば、８台）の変位センサ３６を備えた変位センサユニット７６が設けられている。
A
図７に示すように、アライメントユニット３８は、ゲート２２に取り付けられる矩形状のユニットベース６６を備えている。ユニットベース６６のカメラ配設面側には、ステージ１４の移動方向（矢印Ｙ方向）と直交する方向（矢印Ｘ方向）に沿って一対のガイドレール６８が延設されており、各ＣＣＤカメラ２４は、これら一対のガイドレール６８に摺動可能に案内されると共に、各々に個別に用意されたボールねじ機構７０及びそれを駆動する図示しないステッピングモータ等の駆動源により駆動されて、ステージ１４の移動方向と直交する方向に独立して移動する。また、各ＣＣＤカメラ２４は、カメラ本体２４Ａの先端に設けられたレンズ部２４Ｂを下方へ向けると共にレンズ光軸が略垂直になる姿勢で配置されており、このレンズ部２４Ｂの先端部にはリング状のストロボ光源（ＬＥＤストロボ光源）２４Ｃが取り付けられている。
As shown in FIG. 7, the
そして、感光材料３０のアライメントマーク３４を撮影する際には、各ＣＣＤカメラ２４は、上記の駆動源及びボールねじ機構７０により矢印Ｘ方向に移動されてそれぞれ所定の撮影位置に配置され、すなわち、レンズ光軸が、ステージ１４の移動に伴って移動する感光材料３０のアライメントマーク３４の通過位置に合うように配置され、アライメントマーク３４が所定の撮影位置に至ったタイミングで、ストロボ光源２４Ｃを発光させ、感光材料３０へ照射したストロボ光の感光材料３０上面での反射光をレンズ部２４Ｂを介してカメラ本体２４Ａに入力させることにより、アライメントマーク３４を撮影する。
When the
また、ステージ１４の駆動装置、露光ユニット１８、変位センサ３６、ＣＣＤカメラ２４、及びＣＣＤカメラ２４を移動させるための駆動源は、これらを制御するコントローラ２０に接続されている。このコントローラ２０により、後述する露光装置１０の露光動作時には、ステージ１４は所定の速度で移動するよう制御され、ＣＣＤカメラ２４は所定の位置に配置されて所定のタイミングで感光材料３０のアライメントマーク３４を撮影するよう制御され、変位センサ３６は所定の位置で感光材料３０までの距離を測定するよう制御され、露光ユニット１８は所定のタイミングで感光材料３０を露光するよう制御される。
Further, the drive device for the
図２に示すように、露光ユニット１８の内部にはｍ行ｎ列（例えば、２行４列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば、８個）の露光ヘッド４０が設置されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of (for example, eight) exposure heads 40 arranged in a substantially matrix of m rows and n columns (for example, 2 rows and 4 columns) are installed in the
露光ヘッド４０による露光エリア４２は、例えば走査方向を短辺とする矩形状に構成する。この場合、感光材料３０には、その走査露光の移動動作に伴って露光ヘッド４０毎に帯状の露光済み領域４４が形成される。
The
また、図２に示すように、帯状の露光済み領域４４が走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド４０の各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍）ずらして配置されている。このため、例えば第１行目の露光エリア４２と第２行目の露光エリア４２との間の露光できない部分は、第２行目の露光エリア４２により露光することができる。
Further, as shown in FIG. 2, each of the exposure heads 40 in each row arranged in a line is arranged with a predetermined interval (in the arrangement direction) so that the strip-shaped exposed
図３に示すように、各露光ヘッド４０は、それぞれ入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）５０を備えている。このＤＭＤ５０は、データ処理部とミラー駆動制御部を備えた上述のコントローラ２０に接続されている。
As shown in FIG. 3, each
コントローラ２０のデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド４０毎にＤＭＤ５０の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。なお、制御すべき領域については後述する。また、ＤＭＤコントローラとしてのミラー駆動制御部では、データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド４０毎にＤＭＤ５０における各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、この反射面の角度の制御については後述する。
The data processing unit of the controller 20 generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the region to be controlled by the
各露光ヘッド４０におけるＤＭＤ５０の光入射側には、図１に示すように、紫外波長領域を含む一方向に延在したマルチビームをレーザ光として出射する照明装置１６からそれぞれ引き出されたバンドル状の光ファイバ３２が接続される。
On the light incident side of the
照明装置１６は、図示は省略するがその内部に、複数の半導体レーザチップから出射されたレーザ光を合波して光ファイバに入力する合波モジュールが複数個設置されている。各合波モジュールから延びる光ファイバは、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバであって、複数の光ファイバが１つに束ねられてバンドル状の光ファイバ３２として形成される。
Although not shown, the illuminating
また各露光ヘッド４０におけるＤＭＤ５０の光入射側には、図３に示すように、光ファイバ３２の接続端部から出射されたレーザ光を均一の照明光にする均一照明光学系４６と、均一照明光学系４６を透過したレーザ光をＤＭＤ５０に向けて反射するミラー４８とが配置されている。
Further, on the light incident side of the
各露光ヘッド４０におけるＤＭＤ５０の光反射側に設けられる投影光学系は、ＤＭＤ５０の光反射側の露光面にある感光材料３０上に光源像を投影するため、ＤＭＤ５０側から感光材料３０へ向かって順に、レンズ系５２、マイクロレンズアレイ５４、対物レンズ系５６の各露光用の光学部材が配置されて構成されている。
The projection optical system provided on the light reflection side of the
ここで、レンズ系５２及び対物レンズ系５６は、図３に示すように複数枚のレンズ（凸レンズや凹レンズ等）を組み合せた拡大光学系として構成されており、ＤＭＤ５０により反射されるレーザビーム（光線束）の断面積を拡大することで、ＤＭＤ５０により反射されたレーザビームによる感光材料３０上の露光エリア４２の面積を所定の大きさに拡大している。なお、感光材料３０は、対物レンズ系５６の後方焦点位置に配置される。
Here, as shown in FIG. 3, the lens system 52 and the
マイクロレンズアレイ５４は、図３に示すように、照明装置１６から各光ファイバ３２を通じて照射されたレーザ光を反射するＤＭＤ５０の各マイクロミラー６４に１対１で対応する複数のマイクロレンズ５８が２次元状に配列され、一体的に成形されて矩形平板状に形成されたものであり、各マイクロレンズ５８は、それぞれレンズ系５２を透過した各レーザビーム（露光ビーム）の光軸上にそれぞれ配置されている。
As shown in FIG. 3, the
またＤＭＤ５０は、図５に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６２上に、マイクロミラー（微小ミラー）６４が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、６００個×８００個）の微小ミラーを格子状に配列したミラーデバイスとして構成されている。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー６４が設けられており、マイクロミラー６４の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、マイクロミラー６４の直下には、図示しないヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル６２が配置されており、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。
A silicon gate
ＤＭＤ５０のＳＲＡＭセル６２にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー６４が、対角線を中心としてＤＭＤ５０が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図６には、ＤＭＤ５０の一部を拡大し、マイクロミラー６４が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示しており、図６（Ａ）は、マイクロミラー６４がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図６（Ｂ）は、マイクロミラー６４がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。したがって、画像信号に応じて、ＤＭＤ５０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６４の傾きを、図６に示すように制御することによって、ＤＭＤ５０に入射された光はそれぞれのマイクロミラー６４の傾き方向へ反射される。
When a digital signal is written in the
それぞれのマイクロミラー６４のオンオフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御は、ＤＭＤ５０に接続されたコントローラ２０のミラー駆動制御部によって行われ、オン状態のマイクロミラー６４により反射された光は露光状態に変調され、ＤＭＤ５０の光出射側に設けられた投影光学系（図３参照）へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー６４により反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体（図示省略）に入射する。
The on / off control of each micromirror 64 is performed by the mirror drive control unit of the controller 20 connected to the
また、ＤＭＤ５０は、その短辺方向が走査方向と所定角度（例えば、０．１°〜０．５°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図４（Ａ）はＤＭＤ５０を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像（露光ビーム）６０の走査軌跡を示し、図４（Ｂ）はＤＭＤ５０を傾斜させた場合の露光ビーム６０の走査軌跡を示している。
Further, it is preferable that the
ＤＭＤ５０には、長手方向（行方向）に沿ってマイクロミラー６４が多数個（例えば、８００個）配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組（例えば、６００組）配列されているが、図４（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ５０を傾斜させることにより、各マイクロミラー６４による露光ビーム６０の走査軌跡（走査線）のピッチＰ2が、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ1より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ５０の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ５０を傾斜させた場合の走査幅Ｗ2と、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査幅Ｗ1とは略同一である。
In the
また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上における略同一の位置（ドット）が重ねて露光（多重露光）されることになる。このように、多重露光されることで、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。また、走査方向に配列された複数の露光ヘッド間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。 Further, substantially the same position (dot) on the same scanning line is overlapped and exposed (multiple exposure) by different micromirror rows. In this way, by performing multiple exposure, it is possible to control a minute amount of the exposure position and to realize high-definition exposure. Further, the joints between the plurality of exposure heads arranged in the scanning direction can be connected without any step by controlling a very small amount of exposure position.
なお、ＤＭＤ５０を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。
Note that the same effect can be obtained by arranging the micromirror rows in a staggered manner by shifting the micromirror rows by a predetermined interval in a direction orthogonal to the scanning direction instead of inclining the
図８は、本実施形態における露光装置の要部を上から見た詳細構成図である。先に図１を用いて説明したように、露光装置１０は、図中のＹ方向に移動可能なステージ１４を備えている。また露光装置１０には、露光ヘッド４０を備えている露光ユニット１８、ＣＣＤカメラ２４を備えているアライメントユニット３８、変位センサ３６を備えている変位センサユニット７６がそれぞれＸ方向に平行して設置されている。露光開始位置７４は、感光材料３０上の露光を開始する位置を示しており、図８の感光材料３０上のこの位置から上の部分が露光領域である。下の斜線部で表される漏れ光エリア７２は、露光前の待機時間中に露光ヘッドからの漏れ光が照射している領域である（オフ光エリアとも呼ばれる）。ステージ１４、ＣＣＤカメラ２４、変位センサ３６はそれぞれコントローラ２０により制御されている。
FIG. 8 is a detailed block diagram of the main part of the exposure apparatus according to this embodiment as viewed from above. As described above with reference to FIG. 1, the
ステージ１４上に感光材料３０を設置し、露光操作を開始すると、まずステージ１４は図中の計測方向に向かって移動する。そして感光材料３０上のアライメントマーク３４が所定の撮影位置に至ったタイミングで、ＣＣＤカメラ２４を用いてアライメントマーク３４の撮影を行う。さらに、感光材料３０が変位センサ３６の直下を通過時に、変位センサ３６を用いて感光材料３０から変位センサ３６までのＺ方向（ステージ１４の表面に垂直な方向）の距離の計測を行う。なお、この計測は連続して行ってもよく、一定の間隔ごとに行うようにしてもよい。
When the
その後、感光材料３０の全部が変位センサ３６の下を通過すると（図８中の点線の位置）、コントローラ２０において、アライメントマーク３４から得たデータおよび変位センサ３６から得たデータ、露光する画像のデータから、画像転換の処理に必要な時間、すなわち露光開始までの待機時間を算出する。この算出された待機時間と、露光ユニット１８から感光材料３０上の露光開始位置７４までのＹ方向の距離に基づき、待機時間終了時に露光ユニット１８が感光材料３０上の露光開始位置７４に位置するようなステージ１４の移動速度を算出する。そして、画像転換の処理が終了するまでの間、露光ユニット１８の照射範囲が、感光材料３０上の漏れ光エリア７２となるか、もしくは感光材料３０が露光ユニット１８の照射範囲を外れるような位置で、算出した速度で露光方向にステージ１４を移動させる。そうすることにより、処理が終了した瞬間、露光ユニット１８の直下に感光材料３０上の露光開始位置７４が位置するようにステージ１４が移動して、その時点で露光開始位置７４から露光動作を開始することができる。
After that, when all of the
算出したステージ１４の移動速度が、露光装置１０の最低限界速度よりも低い場合は、移動途中で移動の方向をＹ方向で切り換え、露光ユニット１８の照射範囲が、感光材料３０上の漏れ光エリア７２となるか、もしくは感光材料３０が露光ユニット１８の照射範囲を外れるような位置で往復移動させ、移動距離を増加させて、ステージ１４の速度を高くすることにより、処理終了時には露光ユニット１８が感光材料３０上の露光開始位置７４に位置するよう調整する。
If the calculated movement speed of the
また、露光ユニット１８から感光材料３０上の露光開始位置７４までの距離と露光装置１０の最低限界速度から算出された、露光装置１０の最長の移動時間よりも、算出された待機時間の方が長い場合、移動途中で移動の方向をＹ方向で切り換え、露光ユニット１８の照射範囲が、感光材料３０上の漏れ光エリア７２となるか、もしくは感光材料３０が露光ユニット１８の照射範囲を外れるような位置で往復移動させ、移動距離を増加させて、ステージ１４の速度を高くすることにより、処理終了時には露光ユニット１８が感光材料３０上の露光開始位置７４に位置するよう調整する。
Further, the calculated standby time is longer than the longest moving time of the
画像転換時間に行う処理の一実施例を図９のフローチャートに基づき説明する。露光装置１０において、まずデータ計測Ｓ１で計測方向へステージ移動をしつつ、ＣＣＤカメラ２４を用いてアライメントマーク３４を撮影し、画像データを得るとともに、変位センサ３６を用いて感光材料３０の表面計測データを得る。そして取得したデータをもとに、アライメントＳ８の処理に必要な第１の時間およびピント調整Ｓ９の処理に必要な第２の時間の算出Ｓ２を行う。そしてＳ３において、この各処理に必要な時間の長さを比較して、第１の時間の方が長いか、あるいは同じ場合は第１の時間を、第２の時間の方が長い時は第２の時間を、露光までの待機時間に設定する（Ｓ４およびＳ５）。
An example of processing performed during the image conversion time will be described with reference to the flowchart of FIG. In the
次に、移動条件の設定Ｓ６において、Ｓ４およびＳ５で設定した待機時間の終了時に、露光ユニット１８が感光材料３０上の露光開始位置７４に位置するように、ステージの移動速度を算出する。この時、算出した移動速度が、露光装置１０における最低限界速度よりも低い場合などは、移動途中で移動方向を変えて往復するように、移動方向および折り返し位置を設定する。
Next, in the moving condition setting S6, the stage moving speed is calculated so that the
全ての設定が終わるとＳ７においてステージ移動を開始する。ステージ１４は、露光ユニット１８の照射範囲が漏れ光エリア７２、もしくはさらに計測方向へ移動してステージ１４の外になるように移動する。そしてこのステージ１４の移動時間中に、画像転換の処理を行う。まず第１の時間として、アライメントマーク３４から取得したデータを用いて、アライメントＳ８において位置調整と、これに基づくＸＹ方向への画像データの補正を行う。さらにこの第１の時間と並列する第２の時間として、変位センサ３６から取得した感光材料３０の表面データにより、必要に応じてピント調整Ｓ９を行い、露光時のオートフォーカスを設定する。第１の時間および第２の時間のうち、長い方の時間が待機時間に設定されているので、短い時間の方の処理が終了した段階で、もう一方の処理が終わるまで待機する。各処理とも終わった時点で、ステージ１４は露光開始位置７４に位置しており（Ｓ１１）、Ｓ１２の露光動作を開始する。
When all the settings are completed, stage movement is started in S7. The
こうして画像転換時間の間、ステージ１４を停止することなく移動させ、処理が終了した瞬間に露光開始位置７４に位置するようにして、露光を開始する。露光は、第１の時間中に計測した、アライメントマーク３４を元に補正された画像データに基づき、第２の時間中にピント調整した位置にオートフォーカスをしながら行われる。
Thus, during the image conversion time, the
このように、ステージ１４の移動により、漏れ光エリア７２の範囲を広くとることができるため、感光材料３０の局所が漏れ光の照射により露光され劣化することが防げる。また、漏れ光の照射を防ぐために露光前の待機時間中に光源を消す必要がないので、露光ヘッド４０の光量は常に安定した状態となる。さらに、露光ユニット１８が露光開始時に露光開始位置７４に位置するので、ステージ１４の、待機時間における移動動作から露光動作への移行がスムーズに行えるため、高い生産性を得ることができる。
Thus, since the range of the
以上、本発明の露光装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
例えば、本実施例ではステージを移動させているが、ステージを固定して、露光ヘッドを移動させるような構成も可能である。
Although the exposure apparatus according to the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. .
For example, although the stage is moved in this embodiment, a configuration in which the stage is fixed and the exposure head is moved is also possible.
１０ 露光装置
１２ 設置台
１４ ステージ
１６ 照明装置
１８ 露光ユニット
２０ コントローラ
２２ ゲート
２４ ＣＣＤカメラ
２４Ａ カメラ本体
２４Ｂ レンズ部
２４Ｃ ストロボ光源
２６ 脚部
２８ ガイド
３０ 感光材料
３２ 光ファイバ
３４ アライメントマーク
３６ 変位センサ
３８ アライメントユニット
４０ 露光ヘッド
４２ 露光エリア
４４ 露光済み領域
４６ 均一照明光学系
４８ ミラー
５０ ＤＭＤ
５２ レンズ系
５４ マイクロレンズアレイ
５６ 対物レンズ系
５８ マイクロレンズ
６０ 露光ビーム
６２ ＳＲＡＭセル
６４ マイクロミラー
６６ ユニットベース
６８ ガイドレール
７０ ボールねじ機構
７２ 漏れ光エリア
７４ 露光開始位置
７６ 変位センサユニット
DESCRIPTION OF
52
Claims (14)
前記露光手段による前記感光材料への露光開始までの待機時間の間、前記移動手段により前記感光材料あるいは露光手段を移動させる移動制御手段を有することを特徴とする露光装置。 A reference mark serving as a reference of an exposure apparatus provided on the photosensitive material is read by a reading unit, and exposure position alignment with respect to the photosensitive material is performed based on the acquired reference position data, and the photosensitive material is relatively moved by a moving unit. An exposure apparatus that performs exposure by an exposure unit that emits a light beam modulated according to image data while being moved,
An exposure apparatus comprising: a movement control unit that moves the photosensitive material or the exposure unit by the moving unit during a waiting time until the exposure of the photosensitive material by the exposure unit.
前記感光材料への露光開始までの待機時間の間、前記感光材料を相対的に移動させることを特徴とする露光方法。 After reading a reference mark serving as a reference for an exposure apparatus provided on the photosensitive material, exposure position alignment is performed with respect to the photosensitive material based on the acquired reference position data, and the photosensitive material is moved relative to the image data. An exposure method for exposing with a light beam modulated according to
An exposure method comprising relatively moving the photosensitive material during a waiting time until the exposure of the photosensitive material is started.
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| JP2010237420A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Hitachi Via Mechanics Ltd | Optical system correction method for maskless exposure device |
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