JP2006276696A - 描画ずれ測定方法、露光方法、目盛パターン、目盛パターン描画方法、および目盛パターン描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 描画ずれ測定方法において、描画ヘッドで描画する画像の描画ずれ量をより高い精度で測定する。
【解決手段】 予め定められた互いに異なるピッチを有する目盛パターンＵ１、Ｕ２のそれぞれが、互いに異なる露光ヘッド１０ａ、１０ｂ・・・により同一記録媒体１上へ並んで描画されるように、各描画ヘッド１０ａ、１０ｂ・・・により、互いに異なる目盛パターンＵ１、Ｕ２のそれぞれを記録媒体１上へ描画し、記録媒体１上に描画された目盛パターンＵ１、Ｕ２のそれぞれを比較して描画ずれ量を測定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、描画ずれ測定方法、露光方法、目盛パターン、目盛パターン描画方法、および目盛パターン描画装置に関し、詳しくは、複数の描画ヘッドのそれぞれで描画する各画像間の描画ずれ量を測定する描画ずれ測定方法および上記描画ずれ測定方法を適用して露光を行う露光方法、ならびに目盛パターン、目盛パターン描画方法、目盛パターン描画装置に関するものである。

従来より、記録媒体上に画像を描画する描画装置の１例として、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・ディバイス）を搭載した複数の露光用の描画ヘッドを備えた描画装置が知られている（特許文献１参照）。また、このような描画装置には、記録媒体である感光材料が載置された描画用テーブルを描画ヘッドの下に１方向に搬送して上記感光材料上に画像を描画するものが知られている。上記描画装置では、各描画ヘッドによるそれぞれの描画領域は上記描画用テーブルが搬送される方向へ延びる長方形（ストライプ）状の領域となる。

上記描画装置では、複数の描画ヘッドを用いて同一感光材料上に画像を描画するため、各描画ヘッドで描画する各画像間の位置ずれの調節、あるいは、各画像間の倍率ずれの調節が必要となる。そのような場合には、各描画ヘッドにより描画される各画像に亘るテストパターンを感光材料上に描画し、このテストパターンの描画された感光材料を現像し顕微鏡で観察することにより、上記各画像間の位置ずれ量や倍率ずれ量（以後、描画ずれ量ともいう）を求め、その描画ずれ量に基づいて上記画像間の描画ずれを補正している。
特開２００４−００１２４４号公報

ところで、上記描画装置を使用し、より高画質の画像を描画したいという要求がある。それにともない、上記各画像間の位置ずれ量や倍率ずれ量、すなわち描画ずれ量を小さく、例えば数ミクロン以下に抑えたいという要請がある。しかしながら、顕微鏡の観察によって数ミクロンの描画誤差を測定することは難しく、より高い精度で且つ効率的に上記描画ずれ量を測定したいという要請がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、描画ヘッドで描画する画像の描画ずれ量をより高い精度で測定することができる描画ずれ測定方法および上記描画ずれ測定方法を適用して露光を行う露光方法、ならびに目盛パターン、目盛パターン描画方法、および目盛パターン描画装置を提供することを目的とするものである。

本発明の描画ずれ測定方法は、複数の描画ヘッドのそれぞれで描画する各画像間の描画ずれ量を測定する描画ずれ測定方法であって、予め定められた互いに異なるピッチを有する目盛パターンのそれぞれが、互いに異なる描画ヘッドによって同一記録媒体上に並んで描画されるように、各描画ヘッドにより、前記目盛パターンのそれぞれを前記記録媒体上へ描画し、前記記録媒体上に描画された前記目盛パターンのそれぞれを比較して前記描画ずれ量を測定することを特徴とするものである。

本発明の露光方法は、入射した光を変調する変調素子を２次元状に多数配列してなる空間光変調器を有する複数の露光ヘッドのそれぞれで、光源から発せられた光を空間光変調させて得られた画像のそれぞれを、感光材料上に結像させて該感光材料を露光する露光方法であって、前記描画ずれ測定方法を、前記複数の露光ヘッドで感光材料を露光する際の描画ずれ量の測定に適用して前記露光ヘッドのそれぞれで結像させる各画像間の描画ずれ量を測定し、該描画ずれ量に基づいて各露光ヘッドにより感光材料上に結像させる各画像間の描画ずれを補正してこの露光ヘッドによる感光材料の露光を実行することを特徴とするものである。

本発明の目盛パターンは、記録媒体上の基準となる位置に描画された第１目盛パターンと、測定対象となる描画ヘッドによって、第１目盛パターンと並ぶように、かつ、この第１目盛パターンとは目盛りのピッチが異なるように前記記録媒体上に描画された第２目盛パターンとで構成されたものであることを特徴とするものである。なお、前記第２目盛パターンは第１目盛パターンと比較可能となるように描画されたものである。

前記第１目盛パターンは、前記描画ヘッドに隣接する他の描画ヘッドによって描画されたものとすることができる。

前記第１目盛パターンおよび前記第２の目盛パターンは、ノギスの本尺および副尺のそれぞれに対応する態様で前記記録媒体上に描画されたものすることができる。

本発明の目盛パターン描画方法は、測定対象となる描画ヘッドにより、記録媒体上の基準となる位置に描画された第１目盛パターンと並ぶように、かつ、前記第１目盛パターンとは目盛りのピッチが異なるように前記記録媒体上に第２目盛パターンを描画する工程を有することを特徴とするものである。なお、前記第２目盛パターンは第１目盛パターンと比較可能となるように描画されるものである。

前記目盛パターン描画方法は、前記第１目盛パターンを前記描画ヘッドに隣接する他の描画ヘッドによって描画する工程をさらに有するものとすることができる。

前記第１目盛パターンおよび前記第２の目盛パターンは、ノギスの本尺および副尺のそれぞれに対応する態様で前記記録媒体上に描画されるものとすることができる。

本発明の目盛パターン描画装置は、測定対象となる描画ヘッドにより、記録媒体上の基準となる位置に描画された第１目盛パターンと並ぶように、かつ、この第１目盛パターンとは目盛りのピッチが異なるように前記記録媒体上に第２目盛パターンを描画する第２目盛描画手段を備えたことを特徴とするものである。なお、前記第２目盛パターンは第１目盛パターンと比較可能となるように描画されたものである。

前記目盛パターン描画装置は、前記第１目盛パターンを前記描画ヘッドに隣接する他の描画ヘッドによって描画する第１目盛描画手段をさらに備えたものとすることができる。

前記第１目盛パターンおよび前記第２の目盛パターンは、ノギスの本尺および副尺のそれぞれに対応する態様で前記記録媒体上に描画されたものとすることができる。

前記「並んで描画される」とは、各目盛パターンの目盛りの並ぶ方向が互いに一致した状態で描画されることを意味するものである。言い換えれば各目盛パターンのピッチを示す方向が互いに一致した状態で描画されることを意味するものである。なお、各目盛パターンは互いの目盛が近接して描画されることが望ましい。

前記描画ずれ量は、複数の描画ヘッドのそれぞれで描画する各画像間の位置ずれ量、および倍率ずれ量を意味するものである。

本発明の描画ずれ測定方法によれば、予め定められた互いに異なるピッチを有する目盛パターンのそれぞれが、互いに異なる露光ヘッドにより同一記録媒体上へ並んで描画されるように、各描画ヘッドにより、各目盛パターンのそれぞれを記録媒体上へ描画し、記録媒体上に描画された上記目盛パターンのそれぞれを比較して描画ずれ量を測定するようにしたので、複数の描画ヘッドのそれぞれで描画する各画像間における描画ずれ量をより高い精度で測定することができる。しかも容易に測定することができ且つ工数を削減できる。

すなわち、描画ずれ量の１例である位置ずれ量を測定するときには、例えば、描画ずれを生じることなく描画が実施されたときに互いの目盛り位置が一致するように、上記並んで描画される各目盛パターン中に零目盛りを設定しておくことができ、これにより、ノギスの本尺と副尺を用いた測定と同様の原理で上記位置ずれ量の測定を行うことができる。ここで、一方の描画ヘッドで描画した第１の目盛パターンがノギスの本尺目盛に相当するものであり、他方の描画ヘッドで描画した第２の目盛パターンがノギスの副尺目盛に相当するものである。それにより、第１の目盛パターン中の零目盛りに対する第２の目盛パターン中の零目盛りのずれ量を測定することができる。

また、描画ずれ量の１例である倍率ずれ量を測定するときには、例えば、上記のように、ノギスの本尺と副尺を用いた測定と同様の原理を利用した測定によって得られた位置ずれ量を換算して倍率ずれ量を得ることができる。

なお、上記位置ずれ量、および倍率ずれ量の測定の詳細については後述する。

本発明の目盛パターンは、記録媒体上の基準となる位置に描画された第１目盛パターンと、測定対象となる描画ヘッドによって、第１目盛パターンと並ぶように、かつ、第１目盛パターンとは目盛りのピッチが異なるように記録媒体上に描画された第２目盛パターンとで構成するようにしたので、描画ヘッドで描画する画像の描画ずれ量をより高い精度で測定することができる。しかも容易に測定することができ且つ工数を削減できる。

本発明の目盛パターン描画方法は、測定対象となる描画ヘッドにより、記録媒体上の基準となる位置に描画された第１目盛パターンと並ぶように、かつ、第１目盛パターンとは目盛りのピッチが異なるように記録媒体上に第２目盛パターンを描画する工程を有するので、描画ヘッドで描画する画像の描画ずれ量をより高い精度で測定することができる。しかも容易に測定することができ且つ工数を削減できる。

本発明の目盛パターン描画装置は、測定対象となる描画ヘッドにより、記録媒体上の基準となる位置に描画された第１目盛パターンと並ぶように、かつ、第１目盛パターンとは目盛りのピッチが異なるように記録媒体上に第２目盛パターンを描画する第２目盛描画手段を備えるようにしたので、描画ヘッドで描画する画像の描画ずれ量をより高い精度で測定することができる。しかも容易に測定することができ且つ工数を削減できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態による描画ずれ測定方法を示す概念図、図２は各描画ヘッドにより記録媒体上に描画する各画像の領域の１例を示す図、図３は各画像間の位置ずれを測定する様子を示す図、図４および図５は各画像間の倍率ずれを測定する様子を示す図である。

図示の本発明の実施の形態による描画ずれ測定方法は、複数の描画ヘッド１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・のそれぞれで描画する各画像Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ・・・間の描画ずれ量を測定するものである。

上記描画ずれ測定方法は、予め定められた互いに異なるピッチを有する目盛パターンＵ１、Ｕ２のそれぞれが、互いに異なる描画ヘッド１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・により同一記録媒体１上へ並んで描画されるように、各描画ヘッド１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・により、各目盛パターンＵ１、Ｕ２のそれぞれを記録媒体１上へ描画し、記録媒体１上に描画された目盛パターンＵ１、Ｕ２のそれぞれを比較して描画ずれ量を測定するものである。

なお、並んで描画される目盛パターンＵ１、Ｕ２は、目盛パターンＵ１の目盛りの並ぶ方向と、目盛パターンＵ２の目盛りの並ぶ方向とが互いに一致するように描画される。すなわち、目盛パターンＵ１の目盛りのピッチを示す方向と、目盛パターンＵ２の目盛りのピッチを示す方向とが互いに一致するように描画される。

上記描画ヘッド１０ａで描画する画像Ｇａと描画ヘッド１０ｂで描画する画像Ｇｂとは描画領域Ｒａｂ（図中斜線で示す）において互いに重複している。描画領域Ｒａｂ中の２つの目盛パターンＵ１が描画ヘッド１０ａで描画されたものであり、描画領域Ｒａｂ中の２つの目盛パターンＵ２が描画ヘッド１０ｂで描画されたものである。ここでは、目盛パターンＵ１は画像Ｇａ中に描画されたものであり、目盛パターンＵ２は画像Ｇｂ中に描画されたものである。

また、上記描画ヘッド１０ｂで描画する画像Ｇｂと描画ヘッド１０ｃで描画する画像Ｇｃとは描画領域Ｒｂｃ（図中斜線で示す）において互いに重複している。描画領域Ｒｂｃから外れた、この描画領域Ｒｂｃに隣接する画像Ｇｂ中の２つの目盛パターンＵ２が描画ヘッド１０ｂで描画されたものであり、画像Ｇｂ中に描画された描画領域Ｒｂｃ中の２つの目盛パターンＵ１が描画ヘッド１０ｃで描画されたものである。

上記描画ずれ測定方法は、上記のように互いに異なる描画ヘッドで画像を描画する際に各画像の一部分を重複させて描画する方式に適用してもよいし、あるいは、互いに異なる描画ヘッドで、各画像を、互いに隣接する領域のそれぞれに、互いに重複させることなく描画する方式に適用してもよい。

すなわち、例えば、図２に示すように、互いに異なる描画ヘッドで記録媒体１上に描画した画像Ｊａ，Ｊｂ、Ｊｃ、Ｊｄは互いに重複することなく隣接するものである。そして、画像Ｊａ中の各目盛パターンＵ１のそれぞれと、画像Ｊｂおよび画像Ｊｃ中の目盛パターンＵ２のそれぞれが並ぶように描画するとともに、画像Ｊｄ中の各目盛パターンＵ１のそれぞれと、画像Ｊｂおよび画像Ｊｃ中の目盛パターンＵ２のそれぞれが並ぶように描画し、上記目盛パターンＵ１、Ｕ２のそれぞれを比較して描画ずれ量の測定を行うこともできる。なお、隣接して並ぶように描画する目盛パターンＵ１、Ｕ２は、上記と同様に、目盛パターンＵ１の目盛の並ぶ方向と、目盛パターンＵ２の目盛の並ぶ方向とが互いに一致するように描画する。

以下に上記描画ずれ量の測定について詳しく説明する。

上記いずれの態様で描画された目盛パターンＵ１、Ｕ２についても、描画ずれ量の測定原理は同じであるので、１例として、上記描画領域Ｒａｂに描画された目盛パターンＵ１、Ｕ２について説明する。

まず始めに位置ずれ量の測定について説明する。なお、以下の説明においては、描画ヘッド１０ａで描画した画像Ｇａ、および描画ヘッド１０ｂで描画した画像Ｇｂは共に倍率ずれを生じることなく描画されたものとして説明する。

図３に示すように、記録媒体１上の描画領域Ｒａｂに、描画ヘッド１０ａで描画した画像Ｇａ中の、図中矢印Ｙ方向のピッチを示す目盛パターンＵ１（以後、目盛パターンＵ１ｙという）と、描画ヘッド１０ｂで描画された画像Ｇｂ中の、図中矢印Ｙ方向のピッチを示す目盛パターンＵ２（以後、目盛パターンＵ２ｙという）とが並んでいる。目盛パターンＵ１ｙは、幅２０μｍのライン、幅２５μｍのスペースで構成されるピッチ４５μｍの目盛を示すものである。一方、目盛パターンＵ２ｙは、幅２０μｍのライン、幅２６μｍのスペースで構成されるピッチ４６μｍの目盛を示すものである。

また、目盛パターンＵ１ｙ中の零目盛Ｙ１（０）、および目盛パターンＵ２ｙ中の零目盛Ｙ２（０）は、上記画像Ｇａ，Ｇｂが共に描画ずれを生じることなく描画されたときに、互いの位置が一致するように設定されたものである。

ここで、ノギスの本尺と副尺を用いた測定と同様の原理により、例えば、目盛パターンＵ１ｙ中の零目盛Ｙ１（０）の最も近くにおいて、目盛パターンＵ１ｙ中の目盛と合致する目盛パターンＵ２ｙ中の目盛りは目盛Ｙ２（７）である。すなわち、上記目盛Ｙ２（７）は、目盛パターンＵ２ｙ中の零目盛Ｙ２（０）から７目盛りずれた７番目の目盛であり、これにより、画像Ｇａに対して画像Ｇｂは図中−Ｙ方向に７μｍずれていることがわかる。

上記手法により互いに異なる描画ヘッドで描画された画像間の相対的な位置ずれ量を測定することができる。なお、予め記録媒体１上に例えば本尺を描画しておき、この本尺の位置に対応させて、測定対象とする描画ヘッド１０によって副尺を描画することにより、測定対象の描画ヘッド１０の位置ずれを測定するようにしてもよい。

次に、倍率ずれ量の測定の１実施例について説明する。

ここでは、描画ヘッド１０ａによって記録媒体１上に描画する画像Ｇａの左側（図１中の−Ｘ方向側）の縁Ｆｇａの位置と、描画ヘッド１０ｂによって記録媒体１上に描画する画像Ｇｂの左側（図１中の−Ｘ方向側）の縁Ｆｇｂの位置との位置関係は常に一定である。すなわち、上記縁Ｆｇａと縁Ｆｇｂとは、画像Ｇａ、Ｇｂそれぞれの描画を行なう際の基準位置であり、互いに平行に、かつ、両者の間隔が６５ｍｍとなるように記録媒体１上に描画されるものとする。また、画像Ｇａ中に描画された目盛パターンＵ１は画像Ｇａ中の右端（図１中の＋Ｘ方向側）に位置し、上記縁Ｆｇａから離れている。一方、画像Ｇｂ中に描画された目盛パターンＵ２は画像Ｇｂ中の左端（図１中の−Ｘ方向側）に位置し、縁Ｆｇｂの近傍に位置している。上記条件下において画像Ｇａの倍率ずれ量の測定を行なう。

図１、および図１の一部分を拡大して示した図４に示すように、記録媒体１上の描画領域Ｒａｂに、描画ヘッド１０ａで描画した画像Ｇａ中の上記Ｙ方向と直交する図中矢印Ｘ方向のピッチを示す目盛パターンＵ１（以後、目盛パターンＵ１ｘという）と、描画ヘッド１０ｂで描画した画像Ｇｂ中の図中矢印Ｘ方向のピッチを示す目盛パターンＵ２（以後、目盛パターンＵ２ｘという）とが並んでいる。目盛パターンＵ１ｘは、倍率ずれなく描画されたときに、幅２０μｍのライン、幅２５μｍのスペースで構成されるピッチ４５μｍの目盛を示すものである。一方、目盛パターンＵ２ｘは、倍率ずれなく描画されたときに、幅２０μｍのライン、幅２６μｍのスペースで構成されるピッチ４６μｍの目盛を示すものである。

また、目盛パターンＵ１ｘ中の零目盛Ｘ１（０）、および目盛パターンＵ２ｘ中の零目盛Ｘ２（０）は、画像Ｇａ，Ｇｂが共に描画ずれを生じることなく描画されたときに、互いの位置が一致するように設定されたものである。描画ずれを生じることなく描画されたときの、画像Ｇａの縁Ｆｇａから零目盛Ｘ１（０）までの距離は７０ｍｍであり、画像Ｇｂの縁Ｆｇｂから零目盛Ｘ２（０）までの距離は５ｍｍである。

ここで、上記ノギスの本尺と副尺を用いた測定と同様の原理により、例えば、目盛パターンＵ１ｘ中の零目盛Ｘ１（０）の最も近くにおいて、目盛パターンＵ１ｘ中の目盛と合致する目盛パターンＵ２ｘ中の目盛りは目盛Ｘ２（２）である。すなわち、上記目盛Ｘ２（２）は、目盛パターンＵ２ｘ中の上記零目盛Ｙ２（０）から２目盛りずれた２番目の目盛である。これにより、画像Ｇｂ中の目盛パターンＵ２ｘの位置に対して画像Ｇａ中の目盛パターンＵ１ｘの位置が図中＋Ｘ方向に２μｍずれていることが読み取れる。

次に、上記画像Ｇｂに対する画像Ｇａの＋Ｘ方向への位置ずれ量を倍率ずれ量に換算する。

位置ずれ量を倍率ずれ量に換算する場合には、目盛パターンＵ１ｘの目盛のピッチ、および目盛パターンＵ２ｘの目盛りのピッチの倍率ずれによる誤差は微小なので無視する。また、画像Ｇｂ中の目盛パターンＵ２ｘの位置はこの画像Ｇｂの縁Ｆｇｂの近傍に位置し、この画像Ｇｂの倍率ずれによって生じる縁Ｆｇｂに対する目盛パターンＵ２ｘ位置の位置ずれ量が微小となるので、この位置ずれを無視する
図５に示すように、上記条件下において、画像Ｇａの縁Ｆｇａから画像Ｇａ中に描画された零目盛Ｘ１（０）までの距離Ｌａ１は、画像Ｇａの縁Ｆｇａから画像Ｇｂ中に描画された零目盛Ｘ２（０）までの距離Ｌａ２より２μｍ大きいことがわかる。すなわち、Ｌａ１＝Ｌａ２＋２μｍである。

また、上記縁Ｆｇａから零目盛Ｘ２（０）までの距離Ｌａ２は、縁Ｆｇａから縁Ｆｇｂまでの距離Ｌａｂ（６５ｍｍ）と、縁Ｆｇｂから零目盛Ｘ２（０）までの距離Ｌｂ２（５ｍｍ）とを加算することにより求めることができる。すなわち、Ｌａ２＝Ｌａｂ＋Ｌｂ２＝７０ｍｍであり、上記画像Ｇａの縁Ｆｇａから零目盛Ｘ１（０）までの距離Ｌａ１は、Ｌａ１＝Ｌａ２＋２μｍ＝７０.００２ｍｍと求めることができる。

したがって、倍率ずれ量Ｍｇの値を、Ｍｇ＝Ｌａ１／Ｌａ２＝７０.００２／７０として求めることができる。

上記手法により互いに異なる描画ヘッドで描画された画像間の倍率ずれ量を測定することができる。

なお、上記各画像Ｇａ，Ｇｂ・・・は、描画ヘッド１０ａ、１０ｂ・・・により一括描画されたものであってもよいし、あるいは、上記各画像Ｇａ，Ｇｂ・・・は、描画ヘッド１０ａ、１０ｂ・・・により、記録媒体１上の図中矢印Ｘ方向に延びる線状の領域を描画しつつ、記録媒体１を描画ヘッド１０ａ、１０ｂ・・・に対して図中矢印Ｙ方向に相対的に搬送して描画されたもの等であってもよい。

また、描画ヘッドは記録媒体１上にインク等を射出してこの記録媒体１上に画像を描画するものであってもよい。あるいは、描画ヘッドとして露光ヘッドを採用し、記録媒体１として感光材料を採用するようにしてもよい。

上記のように、本発明によれば、複数の描画ヘッドのそれぞれで描画する各画像間における描画ずれ量をより高い精度で測定することができる。

次に、上記描画ずれ測定方法を適用して露光を行う露光方法を実施する露光装置について説明する。

図６は露光装置の光学系の概略構成を示す図、図７は露光装置全体の概略構成を示す斜視図、図８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９は後述するＤＭＤの構成を拡大して示す斜視図、図１０は微小ミラーの動作を示す斜視図であり、図１０（Ａ）はＤＭＤをオフ状態とした場合の画素光ビームの軌跡を示す平面図、図１０（Ｂ）はＤＭＤをオン状態とした場合の画素光ビームの軌跡を示す平面図である。図１１（Ａ）はＤＭＤ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の感光材料上での軌跡を示す図、図１１（Ｂ）はＤＭＤを傾斜させた場合の画素光ビームの感光材料上での軌跡を示す図である。

上記描画ずれ測定方法を適用して露光を行う露光方法を実施する露光装置は、入射した光を変調する変調素子を２次元状に多数配列してなる空間光変調器であるＤＭＤを有する複数の露光ヘッドのそれぞれで、光源から発せられた光を空間光変調させ、空間光変調させて得られた画像パターンを感光材料上に結像させてこの感光材料を露光する露光方法であって、上記描画ずれ測定方法を複数の露光ヘッドで感光材料を露光する際の描画ずれ量の測定に適用して、露光ヘッドのそれぞれで結像させる各画像パターン間の描画ずれ量を測定し、その描画ずれ量に基づいて各露光ヘッドにより感光材料上に結像させる各画像パターン間の描画ずれを補正して上記露光ヘッドによる感光材料の露光を実行するものである。

なお、上記描画ヘッド１０ａ、１０ｂ・・・が、後述する露光ヘッド２３０Ａ， ２３０Ｂ・・・に対応するものである。また、記録媒体１が、後述する光材料２０１に対応するものである。また、各描画ヘッド１０ａ、１０ｂ・・・により各画像Ｇａ、Ｇｂ・・・を描画した記録媒体１上の描画領域が、後述する帯状の露光済み領域２３４Ａ，２３４Ｂ・・・に対応するものである。

図示のように露光装置２００は、光源２３８から発せられ光ファイバ２４０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・ディバイス）２３６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２０１上に結像させ、この感光材料２０１上に画像、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２００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２０１を表面に吸着して保持する平板状のステージ２１４を備えている。４本の脚部２１６に支持された肉厚板状の設置台２１８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２２０が設置されている。ステージ２１４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２２０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２００には、ステージ２１４をガイド２２０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２１８の中央部には、ステージ２１４の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート２２２が設けられている。ゲート２２２の端部の各々は、設置台２１８の両側面に固定されている。このゲート２２２を挟んで一方の側には露光ユニット２２４が設けられ、他方の側には感光材料２０１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２２６が設けられている。露光ユニット２２４及び検知センサ２２６はゲート２２２に各々取り付けられて、ステージ２１４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２２４及び検知センサ２２６は、この露光装置２００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２２８に接続されている。

この露光ユニット２２４の内部には、図７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２３０Ａ，２３０Ｂ・・・（以後、これらをまとめて露光ヘッド２３０ともいう）が設置されている。

図８に示すように、露光ヘッド２３０Ａ， ２３０Ｂ・・・による各露光エリア２３２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２０１には、その露光の動作に伴って露光ヘッド２３０毎に帯状の露光済み領域２３４Ａ，２３４Ｂ・・・（以後、これらをまとめて露光済み領域２３４ともいう）が形成される。

また、帯状の露光済み領域２３４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２３０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２３０Ａによる露光エリア２３２Ａと露光ヘッド２３０Ｂによる露光エリア２３２Ｂとの間の露光できない部分は、露光ヘッド２３０Ｆによる露光エリア２３２Ｆとすることができる。

図６に示すように、各露光ヘッド２３０は、光源２３８から発せられ光ファイバ２４０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）２３６を備えている。このＤＭＤ２３６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２２８に接続されている。

この露光装置コントローラ２２８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２３０毎にＤＭＤ２３６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２３０毎にＤＭＤ２３６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２３０に配されたＤＭＤ２３６の光の入射側には、図７に示すように、光源２３８からそれぞれ引き出されたバンドル状の光ファイバ２４０が配置されている。なお、光源２３８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２３８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２４０を構成している。

また各露光ヘッド２３０のＤＭＤ２３６における光の入射側には、図６に示すように、バンドル状光ファイバ２４０から出射された光をＤＭＤ２３６に向けて反射するミラー２４２が配置されている。

ＤＭＤ２３６は、図９に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）２４４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２４４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。

ＤＭＤ２３６のＳＲＡＭセル２４４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ＤＭＤ２３６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１０（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１０（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、ＤＭＤ２３６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、ＤＭＤ２３６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９には、ＤＭＤ２３６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、ＤＭＤ２３６に接続された露光装置コントローラ２２８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、ＤＭＤ２３６における光の出射側に設けられた後述する結像光学系２５９（図６参照）を通して結像され感光材料２０１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２０１を露光しない。

また、ＤＭＤ２３６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１１（Ａ）はＤＭＤ２３６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２０１上での軌跡（以後、搬送軌跡という）を示し、図１１（Ｂ）はＤＭＤ２３６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、ＤＭＤ２３６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１１（Ｂ）参照）、ＤＭＤ２３６を傾斜させない場合の搬送線のピッチＰｌ（図１１（Ａ）参照）より狭くすることができ、感光材料２０１上に露光する画像の解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ２３６の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ２３６を傾斜させた場合の搬送幅Ｗ２と、ＤＭＤ２３６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２３０のＤＭＤ２３６における光の射出側に設けられた結像光学系２５９について説明する。図６に示すように、上記結像光学系２５９は、感光材料２０１上に、光源の像を結像させるため、ＤＭＤ２３６の側から感光材料２０１の側へ向かう光路に沿って順に、レンズ系２５０，２５２、マイクロレンズアレイ２５４、対物レンズ系２５６，２５８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２５０，２５２は拡大光学系として構成されており、ＤＭＤ２３６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２０１上の露光エリア２３２の面積を所要の大きさに拡大している。

図６に示すように、マイクロレンズアレイ２５４は、ＤＭＤ２３６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２６０が一体的に成形されたものであり、各マイクロレンズ２６０は、レンズ系２５０，２５２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２５４の全体は、矩形平板状に形成され、各マイクロレンズ２６０を形成した部分には、それぞれアパーチャ２６２（図６に図示）が一体的に配置されている。このアパーチャ２６２は、各マイクロレンズ２６０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２５６，２５８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２０１は、対物レンズ系２５６，２５８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２５９における各レンズ系２５０，２５２，対物レンズ系２５６，２５８は、図６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２３０で、光源２３８から発せられた光を感光材料２０１の表面上に結像させて画像を形成することができる。

次に、上記露光装置２００により感光材料２０１上に画像を露光する動作について説明する。

始めに、上記各露光ヘッド２３０Ａ，２３０Ｂ・・・のそれぞれに対して、上記描画ずれ測定方法を適用して各露光ヘッド２３０Ａ，２３０Ｂ・・・により感光材料２０１上に画像を結像させる際の各画像間の描画ずれ量を測定する。その後、上記測定された描画ずれ量に基づいて各露光ヘッド２３０Ａ，２３０Ｂ・・・により感光材料上に結像させる各画像間の描画ずれを補正する。

光源２３８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２４０に入射させる。

露光する画像に応じた画像データが、ＤＭＤ２３６に接続された露光装置コントローラ２２８に入力され、露光装置コントローラ２２８内のメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像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２０１を表面に吸着したステージ２１４は、図示しない駆動装置により、ガイド２２０に沿って搬送方向上流側から下流側に一定速度で移送される。ステージ２１４がゲート２２２の下を通過する際に、ゲート２２２に取り付けられた検知センサ２２６により感光材料２０１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２３０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２２８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２３０毎にＤＭＤ２３６の微小ミラーの各々がオンオフ制御される。

光ファイバ２４０から射出されミラー２４２で反射させた光ビームがＤＭＤ２３６に照射されると、ＤＭＤ２３６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２５４の各対応するマイクロレンズ２６０を含むレンズ系を通して感光材料２０１の露光面上に結像される。このように、ＤＭＤ２３６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２０１がＤＭＤ２３６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２０１をステージ２１４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２０１が 露光ユニット２２４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２３０毎に帯状の露光済み領域２３４が形成され、感光材料２０１上に画像が露光される。

すなわち、ＤＭＤ２３６により、露光形成する画像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２０１上に照射することによって、この感光材料２０１上に上記画像が形成される。

露光ユニット２２４による感光材料２０１の露光が終了し、検知センサ２２６で感光材料２０１の後端が検出されると、ステージ２１４を、図示しない駆動装置により、ガイド２２０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２２０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２００では、露光ヘッド２３０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、倍率ずれ量の測定の他の実施例について説明する。

図１２に示すように、ＤＭＤを備えた描画ヘッド１１０ａ、１１０ｂ・・・には、ある幅の、描画可能な描画範囲ＧＧａ、ＧＧｂ・・・がある。そして、実際に描画を行なう際には、描画可能な範囲のうちの一部を用いて描画を行います。この場合、各描画ヘッド１１０ａ、１１０ｂ・・・が所定の幅Ｗｘ（例えば６５ｍｍ）を有する実際描画範囲ＧＧａ′、ＧＧｂ′・・・を描画して、これらの実際描画範囲ＧＧａ′、ＧＧｂ′・・・が、各描画ヘッド１１０ａ、１１０ｂ・・・間で連続的に繋がっている必要がある。

ところで、図１３に示すように、描画ヘッド１１０ａ、１１０ｂ・・・によって画像が描画される記録媒体１を載置するステージ面である描画面１２０を基準にして、描画範囲の設定を行なう。まず、上記描画面１２０における実際の描画範囲とすべき各実際描画範囲ＧＧａ′、ＧＧｂ′・・・の左端を基準位置Ｘ１（０）、Ｘ２（０）・・・と定める。このとき、上記基準位置Ｘ１（０）、Ｘ２（０）・・・に対応する、ＤＭＤ中に配列された微小光変調素子である各微小ミラー、すなわち描画ヘッド１１０ａ、１１０ｂ・・・によって各実際描画範囲ＧＧａ′、ＧＧｂ′・・・を描画する際に使用すべき実際描画範囲毎の左端の微小ミラーも決める。

次に、各実際描画範囲ＧＧａ′、ＧＧｂ′・・・の右端である、各描画ヘッド１１０ａ、１１０ｂ・・・で描画される画像の右端の接続位置Ｘ２′（０）、Ｘ３′（０）・・・を、右隣の描画ヘッドの基準位置Ｘ２（０）、Ｘ３（０）・・・に合わせる作業を行なう。すなわち、各実際描画範囲ＧＧａ′、ＧＧｂ′・・・の右端に対応する微小ミラーを決める作業を行なう。このときに、上記すでに説明済みの本発明のノギスの本尺と副尺を用いた測定方式を用いて、各実際描画範囲のそれぞれを正確に接続する。

図１４に示すように、この実施例では、例えば、各描画ヘッド１１０ａ、１１０ｂ・・・において基準位置Ｘ１（０）、Ｘ２（０）・・・近傍に本尺Ｈｊを、接続位置Ｘ２′（０）、Ｘ３′（０）・・・近傍に副尺Ｆｊをそれぞれ描画することによって、全ての描画ヘッド１１０ａ、１１０ｂ・・・間において、描画範囲の接続状態を測定することができる。そして、実際描画範囲ＧＧａ′、ＧＧｂ′・・・が正しく繋がったときには、基準位置Ｘ２（０）、Ｘ３（０）・・・のそれぞれと接続位置Ｘ２′（０）、Ｘ３′（０）・・・それぞれの図中矢印Ｘ方向における位置が互いに一致した状態となる。

本発明の実施の形態による描画ずれ測定方法を示す概念図 各描画ヘッドにより記録媒体上に描画する各画像の領域の１例を示す図 各画像間の位置ずれを測定する様子を示す図 画像間の倍率ずれを測定する様子を示す図 画像間の倍率ずれを測定する様子を示す図 露光装置の光学系の概略構成を示す図 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 画像間の倍率ずれを測定する他の例を示す図 画像間の倍率ずれが生じている状態を示す図 画像間の倍率ずれが生じていない状態を示す図

符号の説明

１ 記録媒体
１０ａ、１０ｂ・・・ 描画ヘッド
Ｇａ、Ｇｂ２・・・ 画像
Ｕ１、Ｕ２ 目盛パターン
Ｒａｂ 描画領域
Ｒｂｃ 描画領域

Claims (11)

1. 複数の描画ヘッドのそれぞれで描画する各画像間の描画ずれ量を測定する描画ずれ測定方法であって、
   予め定められた互いに異なるピッチを有する目盛パターンのそれぞれが、互いに異なる描画ヘッドによって同一記録媒体上に並んで描画されるように、各描画ヘッドにより、前記目盛パターンのそれぞれを前記記録媒体上へ描画し、
   前記記録媒体上に描画された前記目盛パターンのそれぞれを比較して前記描画ずれ量を測定することを特徴とする描画ずれ測定方法。
2. 入射した光を変調する変調素子を２次元状に多数配列してなる空間光変調器を有する複数の露光ヘッドのそれぞれで、光源から発せられた光を空間光変調させて得られた画像のそれぞれを、同一感光材料上に結像させて該感光材料を露光する露光方法であって、
   前記請求項１記載の描画ずれ測定方法を、前記複数の露光ヘッドで前記感光材料を露光する際の描画ずれ量の測定に適用して前記露光ヘッドのそれぞれで結像させる各画像間の描画ずれ量を測定し、該描画ずれ量に基づいて各露光ヘッドにより前記感光材料上に結像させる各画像間の描画ずれを補正して前記露光ヘッドによる前記感光材料の露光を実行することを特徴とする露光方法。
3. 記録媒体上の基準となる位置に描画された第１目盛パターンと、
   測定対象となる描画ヘッドによって、前記第１目盛パターンと並ぶように、かつ、前記第１目盛パターンとは目盛りのピッチが異なるように前記記録媒体上に描画された第２目盛パターンとで構成されたものであることを特徴とする目盛パターン。
4. 前記第１目盛パターンが、前記描画ヘッドに隣接する他の描画ヘッドによって描画されたものであることを特徴とする請求項３記載の目盛パターン。
5. 前記第１目盛パターンおよび前記第２の目盛パターンが、ノギスの本尺および副尺のそれぞれに対応する態様で前記記録媒体上に描画されたものであることを特徴とする請求項３または４記載の目盛パターン。
6. 測定対象となる描画ヘッドにより、記録媒体上の基準となる位置に描画された第１目盛パターンと並ぶように、かつ、前記第１目盛パターンとは目盛りのピッチが異なるように前記記録媒体上に第２目盛パターンを描画する工程を有することを特徴とする目盛パターン描画方法。
7. 前記第１目盛パターンを、前記描画ヘッドに隣接する他の描画ヘッドによって描画する工程をさらに有することを特徴とする請求項６記載の目盛パターン描画方法。
8. 前記第１目盛パターンおよび前記第２の目盛パターンが、ノギスの本尺および副尺のそれぞれに対応する態様で前記記録媒体上に描画されることを特徴とする請求項６または７記載の目盛パターン描画方法。
9. 測定対象となる描画ヘッドにより、記録媒体上の基準となる位置に描画された第１目盛パターンと並ぶように、かつ、前記第１目盛パターンとは目盛りのピッチが異なるように前記記録媒体上に第２目盛パターンを描画する第２目盛描画手段を備えたものであることを特徴とする目盛パターン描画装置。
10. 前記第１目盛パターンを前記描画ヘッドに隣接する他の描画ヘッドによって描画する第１目盛描画手段をさらに備えたものであることを特徴とする請求項９記載の目盛パターン描画装置。
11. 前記第１目盛パターンおよび前記第２の目盛パターンが、ノギスの本尺および副尺のそれぞれに対応する態様で前記記録媒体上に描画されたものであることを特徴とする請求項９または１０記載の目盛パターン描画装置。

Images