JP2006227345A - 画素光ビーム欠陥検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画素光ビーム欠陥検出装置において、画素光ビームの欠陥をより正確に検出することができるようにする。
【解決手段】 露光装置１０の空間光変調器３６から、選択部２１０により、順次、多数の微小光変調素子Ｍの中の一部の微小光変調素子Ｍを選択し、変調状態制御部２２０により選択した微小光変調素子群Ｍｇのみを全てオン状態にさせ、オン状態にさせた微小光変調素子群Ｍｇを通った画素光ビームの全光量を光量検出部２３０によって検出し、比較部により、その光量を予め取得した基準光量と比較し、判定部により、上記光量が基準光量未満であるときに、微小光変調素子群Ｍｇを通った画素光ビームＬ中に欠陥が存在すると判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源から発せられた光を、微小光変調素子を多数配列してなる空間光変調器で空間光変調させて感光材料上に結像させ、この感光材料上に画像パターンを露光する露光装置に適用する画素光ビーム欠陥検出方法および装置に関するものである。

従来より、空間光変調器を構成する多数配列させた微小光変調素子それぞれの光変調状態に応じて形成される画素光ビームを、基板の表面に積層された感光材料上に結像させ、この感光材料上に画像パターンを露光してプリント配線基板等を作成する露光装置が知られている。このような空間光変調器を用いた露光装置では、レーザ光を空間光変調して得られる画像パターンを感光材料上に直接形成（投影）することができるので、遮光マスク等を用意することなくプリント基板を作成することができる。なお、上記空間光変調器としては、半導体製造プロセスを用い、シリコン等の半導体基板上に、上記微小光変調素子である微小ミラーを多数配列させ、外部から入力される制御信号に応じて各微小ミラーの反射面の角度を変化させるようにしたＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。

上記のような露光装置としては、各微小光変調素子の光変調状態に応じて形成される画素光ビームのそれぞれを第１の結像光学系に通して結像させるとともに、この第１の結像光学系に通して結像させた各画素光ビームの結像位置の近傍において、各画素光ビームを、多数配列されたマイクロレンズのそれぞれに個別に通し、さらに、上記マイクロレンズのそれぞれに個別に通した各画素光ビームを第２の結像光学系を通して感光材料上に結像させて、画像パターンを感光材料上に形成する方式を採用したものが知られている（特許文献１参照）。

また、上記露光装置においては、空間光変調器を構成する全ての微小ミラーの光変調状態を、各微小ミラーに対応する画素光ビームそれぞれの光量が最大となるように設定し、上記画素光ビームの光量の全体を測定し、上記光量が予め設定された基準光量以上であるか否か、すなわち、感光材料の露光に用いられる光量が十分であるか否かを検査する手法も知られている。
特開２００４−００１２４４号公報

ところで、上記微小ミラーやマイクロレンズにゴミが付着すると、ゴミが付着した微小ミラーやマイクロレンズを通った画素光ビームの光量が減衰し、微小ミラーの光変調状態と感光材料上に結像させる画素光ビームの光量との対応関係に誤差が生じ、各画素光ビームの光量が所望光量に達しないので感光材料へ露光される画像パターンの品質が低下する。そのため、上記露光装置によって形成された画素光ビームに生じる欠陥の存在を検出したいという要請がある。

これに対して、上記感光材料の露光に用いられる光量が十分であるか否かを検査する手法を適用し、画素光ビームの光量の全体を測定して得た値を基準光量と比較することにより、上記画素光ビーム中の欠陥の存在を検出する方式が考えられる。しかしながら、このような方式では、基準光量である画素光ビーム全体の光量に対する、１つの微小ミラーにゴミが付着したことによって減衰する画素光ビームの光量の割合が非常に小さくなって、画素光ビームの欠陥の検出感度が低くなってしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画素光ビームの欠陥をより正確に検出することができる画素光ビーム欠陥検出方法および装置を提供することを目的とするものである。

本発明の画素光ビーム欠陥検出方法は、光源から発せられた光を、微小光変調素子を多数配列してなる空間光変調器により空間光変調させて感光材料上に結像させ、該感光材料上に、微小光変調素子それぞれの光変調状態に応じて形成される画素光ビームによる画像パターンを露光する露光装置に適用する、この露光装置によって形成される前記画素光ビ一ムにおける欠陥の存在を検出する画素光ビーム欠陥検出方法であって、空間光変調器から、順次、前記多数の微小光変調素子の中の一部の微小光変調素子を選択し、選択した微小光変調素子のみを全てオン状態にさせ、前記選択しオン状態にさせた微小光変調素子群を通った画素光ビームの全光量を検出し、該光量を予め取得した基準光量と比較し、前記検出した光量が前記基準光量未満であるときに、前記微小光変調素子群を通った画素光ビーム中に欠陥が存在すると判定することを特徴とするものである。

本発明の画素光ビーム欠陥検出装置は、光源から発せられた光を、微小光変調素子を多数配列してなる空間光変調器により空間光変調させて感光材料上に結像させ、該感光材料上に、微小光変調素子それぞれの光変調状態に応じて形成される画素光ビームによる画像パターンを露光する露光装置に適用する、この露光装置によって形成される前記画素光ビームにおける欠陥の存在を検出する画素光ビーム欠陥検出装置であって、空間光変調器から、順次、前記多数の微小光変調素子の中の一部の微小光変調素子を選択する選択手段と、選択した微小光変調素子のみを全てオン状態にさせる変調状態制御手段と、前記選択しオン状態にさせた微小光変調素子群を通った画素光ビームの全光量を検出する光量検出手段と、光量検出手段で検出した光量を予め取得した基準光量と比較する比較手段と、前記
検出した光量が基準光量未満であるときに、前記微小光変調素子群を通った画素光ビーム中に欠陥が存在すると判定しその判定結果を出力する判定手段とを備えたことを特徴とするものである。

前記変調状態制御手段は、選択手段により順次選択された微小光変調素子群を連続的にオン状態にさせるものとすることができる。

前記微小光変調素子群は、複数の前記微小光変調素子からなるものとしたり、１つの前記微小光変調素子からなるものとすることができる。

前記空間光変調器は、微小光変調素子を２次元状に多数配列してなるものとすることができる。

微小光変調素子をオン状態にさせるとは、微小光変調素子を、この微小光変調素子を通った画素光ビームの光量を最大にするような光変調状態にさせる場合に限らず、上記画素光ビームの光量を最大にしないような光変調状態にさせる場合であっても、この微小光変調素子を、上記欠陥の存在の検出を可能とする光量を持つ画素光ビームが形成される光変調状態にさせればよい。

本発明の画素光ビーム欠陥検出方法および装置によれば、空間光変調器から、順次、多数の微小光変調素子の中の一部の微小光変調素子を選択し、上記選択した微小光変調素子のみを全てオン状態にさせ、上記選択しオン状態にさせた微小光変調素子群を通った画素光ビームの光の全光量を検出し、全光量を予め取得した基準光量と比較し、その全光量が基準光量未満であるときに、微小光変調素子群を通った画素光ビーム中に欠陥が存在すると判定するようにしたので、従来のように空間光変調器を構成する微小光変調素子の全てをオン状態にして上記画素光ビーム中の欠陥の存在を判定する場合に比して、基準光量を小さく設定することができ、この基準光量に対する上記欠陥の存在により減衰する画素光ビームの光量の割合をより大きくすることができ、すなわち欠陥の検出感度を高めることができるので、画素光ビームの欠陥をより正確に検出することができる。さらに、上記欠陥を有する画素光ビームは、上記欠陥が存在すると判定されたときにオン状態にさせた微小光変調素子群中のいずれかの微小光変調素子を通ったものなので、欠陥を有する画素光ビームの通る光路をより狭い範囲に特定することができ、上記狭い範囲に特定された画素光ビームの光路から、欠陥を有する光学要素の位置をより狭い範囲に絞込むこともできる。

選択手段により選択される微小光変調素子群を１つの微小光変調素子からなるものとすれば、上記基準光量に対する上記欠陥の存在によって減衰する画素光ビームの光量の割合をさらに大きくすることができるので、画素光ビームの欠陥をより正確に検出することができる。さらに、上記欠陥を有する画素光ビームは、上記欠陥が存在すると判定されたときにオン状態にさせた１つの微小光変調素子を通ったものなので、欠陥を有する画素光ビームの位置を特定することができ、さらに、上記特定された画素光ビームの位置から、欠陥を有する光学要素の位置をさらに狭い範囲に絞込むことができる。

なお、上記のように、選択する微小光変調素子の数を少なくするほど上記画素光ビーム中に生じた欠陥の存在の検出感度を高めることができるので、上記選択する微小光変調素子の数は、上記画素光ビーム中に生じた欠陥の存在の検出に要求される感度に応じて定めることができる。

本発明の画素光ビーム欠陥検出装置に関する実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る画素光ビーム欠陥検出装置、および露光装置の光学系の概略構成を示す図、図２は画素光ビーム欠陥検出装置および露光装置全体の概略構成を示す斜視図、図３は露光ユニットに収容された露光ヘッドが感光材料を露光する様子示す斜視図、図４はＤＭＤの構成を拡大して示す斜視図、図５は微小ミラーの動作を示す斜視図、図６（Ａ）はＤＭＤを傾斜させない場合の画素光ビームの軌跡を示す平面図、図６（Ｂ）はＤＭＤを傾斜させた場合の画素光ビームの軌跡を示す平面図、図７は光量検出部の斜視図、図８は光量検出部の受光部の拡大断面図、図９は露光ヘッドから射出された画素光ビームを検出する様子を示す図である。

〔画素光ビーム欠陥検出装置の構成〕
上記実施の形態による画素光ビーム欠陥検出装置２００は、露光装置１０によって形成された画素光ビームＬにおける欠陥の存在を検出するものである。

図示のように露光装置１０は、光源３８から発せられ光ファイバ４０を通って射出された光を、微小光変調素子である微小ミラーＭを２次元状に多数配列してなる空間光変調器であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）３６により空間光変調させ、上記微小ミラーＭそれぞれの光変調状態に応じて形成される各微小ミラーＭに対応する画素光ビームＬを感光材料１２上に結像させ、この感光材料１２上に画像パターン、例えば配線パターンを露光するものである。上記露光装置１０の詳細については後述する。

上記画素光ビーム欠陥検出装置２００は、ＤＭＤ３６から、順次、多数の微小ミラーＭの中の一部の微小ミラーＭを選択する選択部２１０と、上記選択した微小光変調素子群である微小ミラー群Ｍｇのみを全てオン状態にさせる変調状態制御部２２０と、上記オン状態にさせた微小ミラー群Ｍｇを通った画素光ビームＬの全光量を検出する光量検出部２３０と、光量検出部２３０で検出した光量を予め取得した基準光量と比較する比較部２４０と、上記順次行われる微小ミラー群Ｍｇのいずれかの選択において、上記光量検出部２３０で検出した光量が基準光量未満であるときに、上記微小ミラー群Ｍｇを通った画素光ビームＬ中に欠陥が存在すると判定し、その判定結果を出力する判定部２５０と、上記各部の同期やタイミングを制御する欠陥検出用コントローラ２６０とを備えている。

［露光装置の構成］
以下、上記実施の形態に係る露光装置１０の詳細を説明する。

図示のように、露光装置１０は、いわゆるフラットベッド型に構成したものであり、露光対象となる被露光部材である感光材料１２を表面に吸着して保持する平板状のステージ１４を備えている。４本の脚部１６に支持された肉厚板状の設置台１８の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド２０が設置されている。ステージ１４は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド２０によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置１０には、ステージ１４をガイド２０に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。

設置台１８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の端部の各々は、設置台１８の両側面に固定されている。このゲート２２を挟んで一方の側には露光ユニット２４が設けられ、他方の側には感光材料１２の先端及び後端を検知する複数（例えば、２個）の検知センサ２６が設けられている。露光ユニット２４及び検知センサ２６はゲート２２に各々取り付けられて、ステージ１４の移動経路の上方に固定配置されている。なお、露光ユニット２４及び検知センサ２６は、この露光装置１０の各部の同期やタイミングを制御する露光装置コントローラ２８に接続されている。

この露光ユニット２４の内部には、図２に示すように、ｉ行ｊ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３０Ａ，３０Ｂ・・・（以後、これらをまとめて露光ヘッド３０ともいう）が設置されている。

図３に示すように、露光ヘッド３０Ａ， ３０Ｂ・・・による露光エリア３２Ａ，３２・・・（ 以後、これらをまとめて露光エリア３２ともいう ）は、例えば、搬送方向（ 図中の矢印Ｙ方向）を長辺とする矩形状に構成する。この場合、感光材料１２には、その露光の動作に伴って露光ヘッド３０毎に帯状の露光済み領域３４Ａ，３４Ｂ・・・（以後、これらをまとめて露光済み領域３４ともいう）が形成される。

また、帯状の露光済み領域３４が上記搬送方向と直交する直交方向（図中の矢印Ｘ方向）に隙間無く並ぶように、配列された各行の露光ヘッド３０の各々は、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。すなわち、例えば、露光ヘッド３０Ａによる露光エリア３２Ａと露光ヘッド３０Ｂによる露光エリア３２Ｂとの間の露光できない部分は、露光ヘッド３０Ｆによる露光エリア３２Ｆとすることができる。

図１に示すように、各露光ヘッド３０は、光源３８から発せられ光ファイバ４０を通って射出された光ビームを、空間光変調させる空間光変調器として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）３６を備えている。このＤＭＤ３６は、画像データ処理部とミラー駆動制御部等を備えた上記露光装置コントローラ２８に接続されている。

この露光装置コントローラ２８の画像データ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド３０毎にＤＭＤ３６の制御すべき微小ミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ＤＭＤコントローラとしてのミラー駆動制御部では、画像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３０毎にＤＭＤ３６における各微小ミラーの反射面の角度を制御する。

各露光ヘッド３０に配されたＤＭＤ３６の光の入射側には、図２に示すように、光源３８からそれぞれ引き出されたバンドル状の光ファイバ４０が配置されている。なお、光源３８は、一般の光源として利用可能な紫外線ランプ（ＵＶランプ）、キセノンランプ等で構成しても良い。

光源３８は、図示しないがその内部に、複数の半導体レーザチップから射出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４０を構成している。

また各露光ヘッド３０のＤＭＤ３６における光の入射側には、図１に示すように、バンドル状光ファイバ４０から出射された光をＤＭＤ３６に向けて反射するミラー４２が配置されている。

ＤＭＤ３６は、図４に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）４４上に、縦横２次元状に配列された多数の微小ミラーＭが図示しない支柱により支持されて配置された長方形状のものであり、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Ｍ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。各ピクセルの最上部に支柱に支えられた微小ミラーＭが設けられており、微小ミラーＭ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。

また、微小ミラーＭ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の上記ＳＲＡＭセル４４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。

ＤＭＤ３６のＳＲＡＭセル４４にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられた微小ミラーＭが、対角線を中心としてＤＭＤ３６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５（Ａ）は、微小ミラーＭがオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図５（Ｂ）は、微小ミラーＭがオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、ＤＭＤ３６の各ピクセルにおける微小ミラーＭの傾きを、上記のように制御することによって、ＤＭＤ３６に入射された光はそれぞれの微小ミラーＭの傾きに応じた方向へ反射せしめられる。

なお、図４には、ＤＭＤ３６の一部を拡大し、微小ミラーＭが＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれの微小ミラーＭのオンオフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御は、ＤＭＤ３６に接続された露光装置コントローラ２８によって行われるもので、例えばオン状態の微小ミラーＭで反射させた光は、ＤＭＤ３６における光の出射側に設けられた後述する結像光学系５９（図１参照）を通して結像され感光材料１２を露光する。またオフ状態の微小ミラーＭで反射させた光は光吸収体（図示省略）に入射し吸収され感光材料１２を露光しない。

また、ＤＭＤ３６は、その長方形状の長辺方向が搬送方向（図中の矢印Ｙ方向）と所定角度θ（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６（Ａ）はＤＭＤ３６を傾斜させない場合の各微小ミラーで反射させて形成された画素光ビームＬの上記搬送による感光材料１２上での軌跡（以後、搬送軌跡という）を示し、図６（Ｂ）はＤＭＤ３６を傾斜させた場合の画素光ビームＬの搬送軌跡を示している。

上記のように、ＤＭＤ３６を傾斜させることにより、各微小ミラーＭを通った画素光ビームＬの搬送軌跡が示す搬送線のピッチＰ２を（図６（Ｂ）参照）、ＤＭＤ３６を傾斜させない場合の搬送線のピッチＰｌ（図６（Ａ）参照）より狭くすることができ、感光材料１２上に露光する画像パターンの解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ３６の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ３６を傾斜させた場合の搬送幅Ｗ２と、ＤＭＤ３６を傾斜させない場合の搬送輻Ｗ１とは略同一である。

また、異なる微小ミラー列により同じ搬送線上における略同一の位置（ドット）を重ねて露光（多重露光）するように配置することもできる。このような場合には、感光材料上の同一領域が多重露光され、より高い分解能で露光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、このような高分解能での露光により、各露光ヘッド間のつなぎ自を、目立たないようにすることができる。

次に、露光ヘッド３０のＤＭＤ３６における光の射出側に設けられた結像光学系５９について説明する。図１に示すように、上記結像光学系５９は、感光材料１２上に、光源の像を結像させるため、ＤＭＤ３６の側から感光材料１２の側へ向かう光路に沿って順に、レンズ系５０，５２、マイクロレンズアレイ５４、対物レンズ系５６，５８の各光学要素が配置されて構成されている。

ここで、レンズ系５０，５２は拡大光学系として構成されており、ＤＭＤ３６で反射させてなる画素光ビームによって露光される感光材料１２上の露光エリア３２の面積を所要の大きさに拡大している。

図１に示すように、マイクロレンズアレイ５４は、ＤＭＤ３６の各微小ミラーＭに１対１で対応する複数のマイクロレンズ６０が一体的に成形されたものであり、各マイクロレンズ６０は、レンズ系５０，５２を通った各画素光ビームのそれぞれを通すように配置されている。

このマイクロレンズアレイ５４の全体は、矩形平板状に形成され、各マイクロレンズ６０を形成した部分には、それぞれアパーチャ６２（図１に図示）が一体的に配置されている。このアパーチャ６２は、各マイクロレンズ６０に１対１で対応して配置された開口絞りを成す。

対物レンズ系５６，５８は、例えば、等倍光学系として構成されている。また感光材料１２は、対物レンズ系５６，５８を通して画素光ビームＬが結像される位置に配置される。なお、結像光学系５９における各レンズ系５０，５２，対物レンズ系５６，５８は、図１においてそれぞれ１枚のレンズとして示されているが、複数枚のレンズ（例えば、凸レンズと凹レンズ）を組み合せたものであっても良い。

上述のように構成された露光ヘッド３０で、光源３８から発せられた光を感光材料１２の表面上に結像させて画像パターンを形成することができる。

〔露光装置と画素光ビーム欠陥検出装置の両方に関連する構成〕
図７に示すように、画素光ビーム欠陥検出装置２００を構成する光量検出部２３０は、露光装置１０のステージ１４に装着されている。この光量検出部２３０は、受光部７２と、この受光部７２を搬送方向（ 図中のＹ方向）に直交する直交方向（ 図中のＸ方向）に移動させる送り機構７４とを有する。ステージ１４の搬送方向への搬送および送り機構７４による直交方向への送りにより、光量検出部２３０の露光ヘッド３０に対する搬送方向および直交方向への位置決めが可能であり、上記位置決めは、欠陥検出用コントローラ２６０によるステージ１４および送り機構７４の制御によって行われる。すなわち、欠陥検出用コントローラ２６０が露光装置コントローラ２８を介してステージ１４を制御する。

図８および図９に示すように、受光部７２は、受光部７２のハウジング７６の開口７８を通して入射する画素光ビームＬの光路中に配置された集光レンズ８２と、この集光レンズ８２で集光させた画素光ビームＬを受光し光電変換する受光素子８６を有している。

図７に示す上記送り機構７４は、ステージ１４の最後に露光が行われる側の端縁部における上記直交方向（図中Ｘ方向）の両端からそれぞれ搬送方向に突出するように、上記ステージ１４に配置した支持板９４，９６の間に架設した、一対のガイドレール８８，９０と、送り軸９２とを有する。

この送り軸９２は、例えば、ねじ送り機構で構成することができ、送りモータ９８でねじ軸を回転駆動制御することにより、このねじ軸に螺挿された、上記ねじ軸に沿って移動せしめられるねじ部品が固着された受光部７２を直交方向へ所要送り量だけ送るように構成されている。上記送り軸９２は、その他の一般に用いられている精密送り機構で構成しても良い。

なお、上記送り軸９２は、上記欠陥検出用コントローラ２６０の制御によって動作する 。

さらに、画素光ビーム欠陥検出装置２００は、露光装置１０における露光装置コントローラ２８のミラー駆動制御部からの信号によってＤＭＤ３６を制御する場合と、画素光ビーム欠陥検出装置２００の変調状態制御部２２０からの信号によってＤＭＤ３６を制御する場合とを切り替える切替スイッチ部２７０を備えている。

〔画素光ビーム欠陥検出装置の動作〕
次に、上記露光装置１０によって形成される画素光ビームＬにおける欠陥の存在を検出する画素光ビーム欠陥検出装置２００の動作について説明する。

始めに、微小光変調素子群を構成する微小ミラー群Ｍｇが、１つの微小ミラーからなるものである場合について、１つの微小ミラーからなる微小ミラー群を示す図１０を参照して説明する。

＜微小ミラー群が１つの微小ミラーからなるものである場合＞
欠陥検出用コントローラ２６０の制御により、露光装置１０のステージ１４を搬送方向（図中のＹ方向）に移動させ、受光部７２を直交方向（図中Ｘ方向）に送って、受光部７２が露光ヘッド３０Ａから射出された画素光ビームＬを検出可能な場所に位置させる。

ここで、欠陥検出用コントローラ２６０が上記切替スイッチ部２７０を制御し、この切替スイッチ部２７０によって、露光装置コントローラ２８のミラー駆動制御部によりＤＭＤ３６の制御を行う状態から、画素光ビーム欠陥検出装置２００の変調状態制御部２２０によりＤＭＤ３６の制御を行う状態に切り替えられる。なお、以下に説明する各部の動作は上記欠陥検出用コントローラ２６０の制御により実行される。

次に、選択部２１０により、露光ヘッド３０ＡのＤＭＤ３６から、順次、多数の微小ミラーＭの中の一部の微小ミラーＭを選択する。ここでは、図１０に示すように、順次、１つの微小ミラーＭを選択する。すなわち、選択部２１０により、順次、それぞれが１つの微小ミラーからなる微小ミラー群Ｍｇ（１）、微小ミラー群Ｍｇ（２）、・・・微小ミラー群Ｍｇ（ｅ）を選択する。

選択部２１０が微小ミラー群Ｍｇ（１）を選択したときには、その情報が変調状態制御部２２０に入力され、変調状態制御部２２０が微小ミラー群Ｍｇ（１）のみをオン状態にさせる。

光量検出部２３０は、上記オン状態にさせた微小ミラー群Ｍｇ（１）で反射し結像光学系５９を通った画素光ビームＬ（１）の全光量を検出する。すなわち、上記ＤＭＤ３６においてオン状態にさせた微小ミラー群Ｍｇ（１）から出射された画素光ビームＬ（１）が集光レンズ８２で集光され受光素子８６で受光されその光量が検出される。

比較部２４０は、上記光量検出部２３０で検出した上記光量を、予め実験の実施等によって取得した基準光量と比較する。なお、比較部２４０には予め上記基準光量を記憶させておく。

判定部２５０は、上記光量検出部２３０で検出した上記光量が基準光量未満であるときに、上記微小ミラー群Ｍｇ（１）を通った画素光ビームＬ（１）に欠陥が存在すると判定し、その判定結果を出力する。

上記判定結果は、欠陥の存在を示すにとどまらず、上記微小ミラー群Ｍｇの位置、あるいは、この微小ミラー群Ｍｇに対応する欠陥の存在する画素光ビームＬの位置をも示すものとしてもよい。

選択部２１０により順次選択した上記微小ミラー群Ｍｇ（１）、Ｍｇ（２）、Ｍｇ（３）、・・・Ｍｇ（ｅ）のそれぞれを通った画素光ビームＬ（１）、Ｌ（２）、Ｌ（３）、・・・Ｌ（ｅ） のいずれについても欠陥が存在するとは判定されなかったときには、判定部２５０からは何の信号も出力されることなく、露光ヘッド３０Ａの画素光ビームＬに関する欠陥の存在を検出する動作を終了する。

なお、いずれかの微小ミラー群Ｍｇを通った画素光ビームＬに欠陥が存在すると判定されたときに、それ以後の、画素光ビーム欠陥検出装置２００による画素光ビームＬにおける欠陥の存在を検出する動作を終了してもよい。一方、全ての微小ミラー群Ｍｇについて、これらの微小ミラー群Ｍｇを通った画素光ビームＬにおいて 欠陥が存在するか否かを判定することにより、露光ヘッドＡにおいて欠陥が存在する画素光ビームＬの全ての位置を特定するように、上記画素光ビーム欠陥検出装置２００の動作を継続させるようにしてもよい。

次に、欠陥検出用コントローラ２６０が、上記と同様にステージ１４の移動と送り機構７４の送りを制御することにより、受光部７２を、露光ヘッド３０Ｂから射出された画素光ビームＬを検出可能な場所に位置させる。そして、上記と同様に、露光ヘッド３０Ｂから射出される画素光ビームＬにおける欠陥の存在を検出する動作を実行する。

上記のようにして、画素光ビーム欠陥検出装置２００によって、受光部７２を、露光ヘッド３０Ａ、３０Ｂ・・・のそれぞれから射出される画素光ビームＬを受光する位置に移動させ、露光ヘッド３０Ａ，３０Ｂ・・・のそれぞれについて画素光ビームＬの欠陥の存在を検出する上記と同様の動作が実行される。

全ての露光ヘッド３０について、上記画素光ビームＬの欠陥の存在を検出する動作が終了すると、欠陥検出用コントローラ２６０が切替スイッチ部２７０を制御し、この切替スイッチ部２７０によって、画素光ビーム欠陥検出装置２００の変調状態制御部２２０によりＤＭＤ３６の制御を行う状態から、露光装置コントローラ２８のミラー駆動制御部によりＤＭＤ３６の制御を行う状態に切り替えられる。

次に、微小光変調素子群である微小ミラー群Ｍｇが、複数の微小ミラーからなるものである場合について、複数の微小ミラーからなる微小ミラー群を示す図１１を参照して説明する。

＜微小ミラー群が、複数の微小ミラーからなるものである場合＞
上記と同様に、欠陥検出用コントローラ２６０が、受光部７２を、露光ヘッド３０Ａから射出される画素光ビームＬの検出が可能となる場所に位置させ、切替スイッチ部２７０によって、変調状態制御部２２０によりＤＭＤ３６の制御を行う状態に切り替えられる。

次に、選択部２１０により、露光ヘッド３０ＡのＤＭＤ３６から、順次、多数の微小ミラーＭの中の一部の微小ミラーＭを選択する。ここでは、図１１に示すように、選択部２１０により、順次、それぞれが複数（例えば、３行３列からなる９個）の微小ミラーＭからなる微小ミラー群Ｍｇ（１，１）、微小ミラー群Ｍｇ（１，２）微小ミラー群Ｍｇ（２，１）・・・微小ミラー群Ｍｇ（ｎ，ｍ）を選択する。

選択部２１０が微小ミラー群Ｍｇ（１，１）を選択したときには、その情報が変調状態
制御部２２０に入力され、変調状態制御部２２０が微小ミラー群Ｍｇ（１，１）のみを全
てオン状態にさせる。

光量検出部２３０は、上記オン状態にさせた微小ミラー群Ｍｇ（１，１）で反射し結像光学系５９を通った画素光ビームＬ（１，１）の全光量を検出する。

比較部２４０は、上記光量検出部２３０で検出した上記光量を、基準光量と比較する。

判定部２５０は、上記光量検出部２３０で検出した上記光量が基準光量未満であるときに、上記微小ミラー群Ｍｇ（１，１）を通った画素光ビームＬ（１，１）中に欠陥が存在すると判定し、その判定結果を出力する。

上記判定結果は、欠陥の存在を示すにとどまらず、上記微小ミラー群Ｍｇの位置、あるいは、この微小ミラー群Ｍｇに対応する欠陥の存在する画素光ビームＬの位置をも示すものとしてもよい。

選択部２１０により順次選択した上記微小ミラー群Ｍｇ（１，１）、Ｍｇ（１，２）、Ｍｇ（２，１）・・・Ｍｇ（ｎ，ｍ）のそれぞれを通った画素光ビームＬ（１，１）、Ｌ（１，２）、Ｌ（２，１）・・・Ｌ（ｎ，ｍ）のいずれについても欠陥が存在するとは判定されなかったときには、判定部２５０からは何の信号も出力されることなく、画素光ビーム欠陥検出装置２００による露光ヘッド３０Ａの画素光ビームＬにおける欠陥の存在を検出する動作を終了する。

上記のようにして、画素光ビーム欠陥検出装置２００によって、受光部７２を、露光ヘッド３０Ａ，３０Ｂ・・・のそれぞれから射出される画素光ビームＬを受光する位置に移動させ、露光ヘッド３０Ａ，３０Ｂ・・・のそれぞれについて画素光ビームＬの欠陥の存在を検出する上記と同様の動作が実行される。

全ての露光ヘッド３０について、画素光ビームＬの欠陥の存在を検出する動作が終了すると、欠陥検出用コントローラ２６０が上記切替スイッチ部２７０を制御し、この切替スイッチ部２７０によって、画素光ビーム欠陥検出装置２００の変調状態制御部２２０によりＤＭＤ３６の制御を行う状態から、露光装置コントローラ２８のミラー駆動制御部によりＤＭＤ３６の制御を行う状態に切り替えられる。

なお、変調状態制御部２２０は、微小ミラー群Ｍｇで反射され結像光学系５９を通る画素光ビームＬの光量が最大となる状態（上記のオン状態）と、微小ミラー群Ｍｇで反射された光が結像光学系５９を通ることなく画素光ビームＬが形成されない状態（オフ状態）との２値を取る場合に限らず。上記微小ミラー群Ｍｇのオン状態は、上記画素光ビームＬの光量が最大となる状態と、画素光ビームＬが形成されない状態の間の中問的な値を取る場合であっても上記と同様に画素光ビームＬの欠陥を検出することができる。

〔画素光ビームの欠陥を検出する動作の種々の態様〕
選択部２１０により順次選択される微小ミラー群は断続的にオン状態にさせる場合に限らず、連続的にオン状態にさせるようにしてもよい。以下、選択部２１０により順次選択される微小ミラー群を変調状態制御部２２０が断続的にオン状態にさせる場合と連続的にオン状態にさせる場合とを比較する。

図１２（ａ−１）、（ａ−２）は微小ミラー群を断続的にオン状態にさせる場合、図１２（ｂ−１）、（ｂ−２）は微小ミラー群を連続的にオン状態にさせる場合を示す図であり、図１２（ａ−１）、（ｂ−１）は微小ミラー群Ｍｇ（１）、Ｍｇ（２）、Ｍｇ（３）、Ｍｇ（４）のそれぞれをオン状態にさせるタイミングチャート、図１２（ａ−２）、（ｂ−２）は縦軸に光量Ｅ横軸に時間ｔを示す座標上に光量検出部２３０で順次検出したミ
ラー群Ｍｇ（１）〜Ｍｇ（４）を通った画素光ビームＬの光量を示す図である。

図１２（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、微小ミラー群を断続的にオン状態にさせる場合には、光量検出部２３０で検出した画素光ビームＬの光量は各微小ミラー群をオン状態にさせる毎に増加および減少を繰り返す。ここでは、微小ミラー群Ｍｇ（３）通った画素光ビームＬ（３）の光量が基準光量Ｋｅ未満であるので画素光ビームＬ（３）に欠陥が存在すると判定される。

これに対して、微小ミラー群を連続的にオン状態にさせて検出時間を時間δだけ短くした場合には、図１２（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、光量検出部２３０で検出した画素光ビームＬの光量は各微小ミラー群をオン状態にさせる毎に増加および減少を繰り返すことなく略一定となる。また、微小ミラー群Ｍｇ（３）通った画素光ビームＬ（３）の光量が基準光量Ｋｅ未満であることを検出することができ、画素光ビームＬ（３）に欠陥が存在すると判定することができる。このようにすれば、１つの微小ミラー群Ｍｇを通った画素光ビームＬの欠陥の存在の検出に要する時間を短くすることができ、上記画素光ビームＬの欠陥を検出する動作の全体の実行に要する時間を短縮させることができる。

また、露光装置１０が、テーブル１４を１方向に１回搬送させて露光を行う毎にＤＭＤ３０中の１つまたは複数の微小ミラー群Ｍｇに関し上記微小ミラー群Ｍｇを通る画素光ビームＬの欠陥の存在を検査するようにし、少しずつ上記画素光ビームＬの欠陥を検出する動作を実行するようにしてもよい。

さらに、微小ミラー群Ｍｇを、ＤＭＤ３０の中央部に位置する微小ミラーＭと周辺部に位置する微小ミラーＭとを組み合わせたものとすることもできる。このようにすれば、上記中央部と周辺部とにおける光量の差（シェーディング影響）を相殺することができ、微小ミラー群Ｍｇを通る画素光ビームＬの全光量を、いずれの微小ミラー群Ｍｇを選択した場合においても正確に一定の値とすることができる。

なお、互いに異なる微小ミラー群Ｍｇが、同じ微小ミラーＭをその一部分として共通に含むものであってもよい、すなわち微小ミラー群Ｍｇが他の微小ミラー群Ｍｇとオーバラップするものであってもよい。すなわち、微小ミラーをオン状態にさせる位相をずらしながら上記画素光ビームＬの欠陥を検出する動作を実施するようにしてもよい。

また、上記微小ミラー群が、複数の微小ミラーからなるものである場合の欠陥検出方法と、微小ミラー群が１つの微小ミラーからなるものである場合の欠陥検出方法とを組み合わせるようにしてもよい。すなわち、複数の微小ミラーからなる微小ミラー群に対する検出によって欠陥を有する画素光ビームの概略の位置を把握した後、上記欠陥を有する画素光ビームを検出したときの微小ミラー群中の各微小ミラーに対して、１つの微小ミラーからなる微小ミラー群に対する検出を施して、欠陥を有する画素光ビームの正確な位置を把握するようにしてもよい。

［露光装置の動作］
次に、上記露光装置１０により画像パターンを感光材料１２上に露光する動作について説明する。

光源３８は、図示しないが、レーザ発光素子の各々から発散光状態で出射された紫外線等のレーザビームを、コリメータレンズによって平行光化して集光レンズで集光させ、マルチモード光ファイバのコアの入射端面へ入射させ上記光ファイバ中に合波させて、その光ファイバの出射端部に結合させた光ファイバ４０に入射させるものである。

この露光装置１０では、画像パターンに応じた画像データが、ＤＭＤ３６に接続された露光装置コントローラ２８に入力され、露光装置コントローラ２８内のメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像パターンを構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。

感光材料１２を表面に吸着したステージ１４は、図示しない駆動装置により、ガイド２０に沿って搬送方向上流側から下流側に一定速度で移動する。ステージ１４がゲート２２の下を通過する際に、ゲート２２に取り付けられた検知センサ２６により感光材料１２の先端が検出されると、メモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、画像データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド３０毎に微小ミラーＭを制御するための制御信号が生成される。

そして、露光装置コントローラ２８のミラー駆動制御部により、光量分布を均一化するシェーディング調整と露光量の調整がなされた制御信号に基づいて各露光ヘッド３０毎にＤＭＤ３６の微小ミラーの各々がオンオフ制御される。

光ファイバ４０から射出されミラー４２で反射させた光ビームがＤＭＤ３６に照射されると、ＤＭＤ３６の微小ミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ５４の各対応するマイクロレンズ６０を含むレンズ系を通して感光材料１２の露光面上に結像される。このように、ＤＭＤ３６から出射された画素光ビームＬが微小ミラー毎にオンオフされて、感光材料１２がＤＭＤ３６の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア）で露光が行なわれる。

また、感光材料１２をステージ１４と共に一定速度で移動させることにより、相対的に、感光材料１２が 露光ユニット２４によりステージ移動方向と反対の方向に移動し、各露光ヘッド３０毎に帯状の露光済み領域３４が形成され、感光材料１２上に画像パターンが露光される。

すなわち、ＤＭＤ３６により、露光形成する画像パターンに対応した変調を施して生成した画素光ビームＬを感光材料１２上に照射することによって、この感光材料１２上に上記画像パターンが形成される。

露光ユニット２４による感光材料１２の露光が終了し、検知センサ２６で感光材料１２の後端が検出されると、ステージ１４を、図示しない駆動装置により、ガイド２０に沿って搬送方向最上流側にある原点に復帰させ、再度、ガイド２０に沿って搬送方向上流側から下流側に一定速度で移動させる。

なお、本実施の形態に係る露光装置１０では、露光ヘッド３０に用いる空間光変調器としてＤＭＤを用いたが、例えば、ＭＥＭＳ（ Micro E1ectro Mechanica1Systems）タイプの空間光変調器（ ＳＬＭ；Speial Light Modulator ）、グレーティングを一方向に複数配列して構成された、反射回折格子型のグレーティング・ライト・バルブ素子（ＧＬＶ素子、シリコン・ライトマシーン社製、なお、ＧＬＶ素子の詳細については米国特許第５３１１３６０号に記載されているので説明は省略する）、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）、又は液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等の透過型の空間光変調器等、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調器をＤＭＤに代えて用いることができる。

なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調器とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調器を意味している。

次に、光量検出部の他の形態について図１３、図１４を参照して説明する。図１３は光量検出部の要部を取り出して示す斜視図、図１４は光量検出部の他の構成を示すブロック図である。

図１４に示すように、露光ユニット２４に設けた露光ヘッド３０から画素光ビームＬが射出される射出端に対向する、画素光ビームＬの結像位置近傍に光量検出部１００を設置する。

この露光ユニット２４は、複数の露光ヘッド３０を搬送方向（図中のＹ方向）と直交する直交方向（図中のＸ方向）、すなわちステージ１４の幅方向に並列して設け、この幅方向に延在する画素光ビームＬを射出するので、この画素光ビームＬの延在方向に対応して光量検出部１００を幅方向に延在させて設ける。

この光量検出部１００には、露光ヘッド３０における画素光ビームＬの射出端に対向し上記画素光ビームＬの延在方向に延びるビーム入射面１０２と、この画素光ビームＬを入射させるビーム入射面１０２の形状を途中から変形させ、ビーム入射面１０２の延在方向の幅を狭く形成した画素光ビームＬを射出させるビーム出射面１０４を有する導光性シート部材１０６を設ける。

この導元性シート部材１０６は、露光ヘッドから射出された画素光ビームＬをビーム入射面１０２から入射させ、ビーム出射面１０４から上記画素光ビームＬを射出する部材である。この導光性シート部材１０６は、直線状のビーム入射面１０２に続く部分を途中から３つの部分に分断し、重ね合わせることによってビーム出射面１０４を形成し、ビーム出射面１０４側の幅を受光部１１０の受光面の形状に合わせるように構成したものである。

さらに、光量検出部１００には、ビーム出射面１０４に対向するように集光光学系１０８を設け、この集光光学系１０８の集光位置に受光部１１０の受光面を位置させるように上記受光部１１０を配置する。この受光部１１０は、ＰＤ（フォトダイオード）またはフォトマルチフライヤ等、受光面で受光した光の光量を検出する公知の光検出センサで構成する。

この光量検出部１００には、受光部１１０で検出した画素光ビームＬの光量を示す信号を増幅するアンプ１１２が設けられており、アンプ１１２から出力された信号が上記比較部２４０に入力される。

上記のように、光量検出部１００は、既に説明した光量検出部２３０が有す送り機構７４のようなものを備えることなく各露光ヘッド３０から射出される画素光ビームＬの光量を検出することができる。光量検出部１００における他の動作は、上記光量検出部２３０と同様である。

なお、本発明の画素光ビーム欠陥検出装置、および露光装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、その他種々の構成をとり得ることは勿論である。

本発明の実施の形態に係る画素光ビーム欠陥検出装置および露光装置の光学系の概略構成を示す図 画素光ビーム欠陥検出装置および露光装置全体の概略構成を示す斜視図 露光ユニットに収容された露光ヘッドが感光材料を露光する様子示す斜視図 ＤＭＤの構成を拡大して示す斜視図 微小ミラーの動作を示す斜視図 （Ａ）はＤＭＤを傾斜させない場合の画素光ビームの搬送軌跡を示す平面図、（Ｂ）はＤＭＤを傾斜させた場合の画素光ビームの搬送軌跡を示す平面図 光量検出部の斜視図 光量検出部の雫光部の拡大断面図 露光ヘッドから射出された画素光ビームを検出する娃子を示す図 １つの微小ミラーからなる微小ミラー群を示す図 複数の微小ミラーからなる微小ミラー群を示す図 微小ミラー群を断続的にオン状態にさせる場合と連続的にオン状態にさせる場合との違いを示す図 光量検出部の要部を取り出して示す斜視図 光量検出部の他の構成を示すブロック図

符号の説明

１０ 露光装置
１２ 感光材料
３６ ＤＭＤ
３８ 光源
４０ 光ファイバ
２００ 画素光ビーム欠陥検出装置
２１０ 選択部
２２０ 変調状態制御部
２３０ 光量検出部
２４０ 比較部
２５０ 判定部
２６０ 欠陥検出用コントローラ
Ｌ 画素光ビーム
Ｍ 微小ミラー
Ｍｇ 微小ミラー群

Claims (5)

1. 光源から発せられた光を、微小光変調素子を多数配列してなる空間光変調器により空間光変調させて感光材料上に結像させ、該感光材料上に、前記微小光変調素子それぞれの光変調状態に応じて形成される画素光ビームによる画像パターンを露光する露光装置に適用する、該露光装置によって形成された前記画素光ビームにおける欠陥の存在を検出する画素光ビーム欠陥検出方法であって、
   前記空間光変調器から、順次、前記多数の微小光変調素子の中の一部の微小光変調素子を選択し、
   前記選択した微小光変調素子のみを全てオン状態にさせ、
   前記選択しオン状態にさせた微小光変調素子群を通った画素光ビームの全光量を検出し 、
   該光量を予め取得した基準光量と比較し、
   前記検出した光量が前記基準光量未満であるときに、前記微小光変調素子群を通った前記画素光ビーム中に欠陥が存在すると判定することを特徴とする画素光ビーム欠陥検出方法。
2. 光源から発せられた光を、微小光変調素子を多数配列してなる空間光変調器により空間光変調させて感光材料上に結像させ、該感光材料上に、前記微小光変調素子それぞれの光変調状態に応じて形成される画素光ビームによる画像パターンを露光する露光装置に適用する、該露光装置によって形成された前記画素光ビームにおける欠陥の存在を検出する画素光ビーム欠陥検出装置であって、
   前記空間光変調器から、順次、前記多数の微小光変調素子の中の一部の微小光変調素子を選択する選択手段と、
   前記選択した微小光変調素子のみを全てオン状態にさせる変調状態制御手段と、
   前記選択しオン状態にさせた微小光変調素子群を通った画素光ビームの全光量を検出する光量検出手段と、
   該光量検出手段で検出した前記光量を予め取得した基準光量と比較する比較手段と、
   前記検出した光量が前記基準光量未満であるときに、前記微小光変調素子群を通った前記画素光ビーム中に欠陥が存在すると判定し該判定結果を出力する判定手段とを備えたことを特徴とする画素光ビーム欠陥検出装置。
3. 前記変調状態制御手段が、前記選択手段により順次選択された前記微小光変調素子群を連続的にオン状態にさせるものであることを特徴とする画素光ビーム欠陥検出装置。
4. 前記微小光変調素子群が、複数の前記微小光変調素子からなるものであることを特徴とする画素光ビーム欠陥検出装置。
5. 前記微小光変調素子群が、１つの前記微小光変調素子からなるものであることを特徴とする画素光ビーム欠陥検出装置。

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