JP6917751B2

JP6917751B2 - 描画装置

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Publication number: JP6917751B2
Application number: JP2017070556A
Authority: JP
Inventors: 大介岸脇; 亮一宮崎
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP2018173495A

Description

本発明は、描画装置に関する。

従来、空間変調された光をステージ上の対象物に照射し、当該光の照射領域を対象物上にて走査することによりパターンを描画する描画装置が知られている。例えば、特許文献１では、複数のレーザダイオードに接続された複数の光ファイバを束ねたもの（すなわち、バンドルファイバ）を、光源装置として利用している。

このような描画装置では、光源の劣化、空間光変調デバイスの特性劣化、光学系の透過率低下、異物の付着等に起因して、対象物上における光量が低下することがある。そこで、描画装置では、描画ヘッドからの光量を、ステージ近傍に設けられた光量センサにて測定することが行われている。また、特許文献１では、バンドルファイバから出射されてバンドルファイバの出射端面と出力ファイバの入射端面との間にて多重反射した光の一部を、バンドルファイバ中の光ファイバによりフォトダーオードへと導き、当該フォトダイオードの出力に基づいて出力ファイバから出力されるレーザ光の強度を安定化させる技術が開示されている。

特許文献２では、照明装置において、レーザダイオードに接続されたライトガイドから漏れ出す漏れ光を光量センサにて検出することにより、照明光の光量を検査する技術が提案されている。

特開２００４−１４６７９３号公報特開２００８−２９５９２９号公報

ところで、特許文献１のように、バンドルファイバの出射端面と出力ファイバの入射端面との間にて多重反射した光は、反射回数の乗数で光量が減少する。したがって、バンドルファイバの各ファイバからの光が何回反射した後にフォトダイオードへと導かれたかによって光量の減少率が異なる。このため、バンドルファイバの複数のファイバ間におけるＳ／Ｎ比が低下するおそれがある。また、特許文献２の照明装置では、ライトガイドの周囲を囲む光検出部を設ける必要があり、装置の大型化および複雑化のおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光源装置からの出射光量を減少させることなく、簡素な構造で複数の光源の検査を精度良く行うことを目的としている。

請求項１に記載の発明は、対象物に光を照射してパターンの描画を行う描画装置であって、対象物に空間変調された光を照射する描画ヘッドと、前記対象物を保持する保持部と、前記保持部を前記描画ヘッドに対して相対的に移動することにより、前記描画ヘッドからの光の照射領域を前記対象物上にて走査する走査機構と、を備え、前記描画ヘッドが、光源装置と、空間光変調デバイスと、前記光源装置からの光を前記空間光変調デバイスへと導く照明光学系と、前記空間光変調デバイスにて空間変調された光を前記保持部へと導く投影光学系と、を備え、前記光源装置は、複数の光源と、中実光学素子と、前記複数の光源から出射される光を前記中実光学素子の入射面へとそれぞれ導く複数の照射用光ファイバと、前記複数の照射用光ファイバの出射端部をまとめて整列する整列部と、入射端部が前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部に隣接して配置され、前記中実光学素子の前記入射面からの反射光を導く測定用光ファイバと、前記測定用光ファイバからの出射光の光量を測定する光量センサとを備え、前記複数の照射用光ファイバのうち前記測定用光ファイバから最も離れた位置に位置する照射用光ファイバと前記測定用光ファイバとの間の距離をａとし、前記照射用光ファイバから出射される光の光軸に対する拡がり角をθとし、前記中実光学素子と前記測定用光ファイバとの間の距離をｄとし、前記照射用光ファイバの半径をｎとし、前記測定用光ファイバの半径をｍとして、ｔａｎθ×２ｄ＞ａ−（ｎ＋ｍ）であり、前記描画装置は、前記投影光学系からの光を受光する他の光量センサと、前記光量センサにて受光される前記中実光学素子からの反射光の光量と、前記他の光量センサにて受光される前記投影光学系からの光の光量とに基づいて、前記描画ヘッドの異常を検出する異常検出部と、をさらに備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の描画装置であって、前記中実光学素子の前記入射面の半幅をｂとして、ｔａｎθ×ｄ＋（ａ＋ｎ）＜ｂである。

請求項３に記載の発明は、対象物に光を照射してパターンの描画を行う描画装置であって、対象物に空間変調された光を照射する描画ヘッドと、前記対象物を保持する保持部と、前記保持部を前記描画ヘッドに対して相対的に移動することにより、前記描画ヘッドからの光の照射領域を前記対象物上にて走査する走査機構と、を備え、前記描画ヘッドが、光源装置と、空間光変調デバイスと、前記光源装置からの光を前記空間光変調デバイスへと導く照明光学系と、前記空間光変調デバイスにて空間変調された光を前記保持部へと導く投影光学系と、を備え、前記光源装置は、複数の光源と、中実光学素子と、前記複数の光源から出射される光を前記中実光学素子の入射面へとそれぞれ導く複数の照射用光ファイバと、前記複数の照射用光ファイバの出射端部をまとめて整列する整列部と、入射端部が前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部に隣接して配置され、前記中実光学素子の前記入射面からの反射光を導く測定用光ファイバと、前記測定用光ファイバからの出射光の光量を測定する光量センサとを備え、前記複数の照射用光ファイバのそれぞれから出射され、前記中実光学素子の前記入射面にて１回だけ反射した光が、前記測定用光ファイバに入射し、前記描画装置は、前記投影光学系からの光を受光する他の光量センサと、前記光量センサにて受光される前記中実光学素子からの反射光の光量と、前記他の光量センサにて受光される前記投影光学系からの光の光量とに基づいて、前記描画ヘッドの異常を検出する異常検出部と、をさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の描画装置であって、前記整列部が、前記測定用光ファイバの前記入射端部を、前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部と共にまとめて整列する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の描画装置であって、前記測定用光ファイバの前記入射端部が、前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部の中央部に位置する。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の描画装置であって、前記整列部にて整列された前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部の外形が、前記中実光学素子の前記入射面の外形に対応する。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の描画装置であって、前記複数の光源からそれぞれ出射される光が紫外光である。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の描画装置であって、前記光量センサにて受光される前記中実光学素子からの反射光の光量と所定の基準光量との差が、所定の許容範囲を超える場合、前記異常検出部は、前記複数の光源の各光源を順次、選択光源として、前記選択光源のみを点灯させた状態で前記光量センサにて受光される前記中実光学素子からの反射光の光量である個別測定反射光量に基づいて、前記選択光源の異常の有無を判断する。

本発明では、光源装置からの出射光量を減少させることなく、簡素な構造で複数の光源の検査を精度良く行うことができる。

一の実施の形態に係る描画装置の正面図である。描画ヘッドの斜視図である。光源装置の斜視図である。中実光学素子の入射面近傍を拡大して示す縦断面図である。他の光源装置の一部を拡大して示す斜視図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る描画装置１の構成を示す正面図である。描画装置１は、空間変調された略ビーム状の光を対象物上の感光材料に照射し、当該光の照射領域を対象物上にて走査することによりパターンの描画を行う直接描画装置（いわゆる、直描装置）である。図１に示す例では、対象物は、プリント配線基板（以下、単に「基板９」という。）である。基板９では、銅層上に感光材料により形成されたレジスト膜が設けられる。描画装置１では、基板９のレジスト膜に回路パターンが描画される。

描画装置１は、ステージ２１と、移動機構２２と、描画部３と、異常検出部４６とを備える。ステージ２１は、基板９を下側から保持する保持部である。移動機構２２は、基板９をステージ２１と共に描画部３に対して相対的に移動する。移動機構２２は、ステージ２１をＸ方向に垂直なＹ方向に移動する第１移動機構２３と、ステージ２１をＸ方向に移動する第２移動機構２４とを備える。以下の説明では、Ｘ方向およびＹ方向をそれぞれ「副走査方向」および「主走査方向」とも呼ぶ。なお、移動機構２２により、基板９がステージ２１と共に水平面内にて回転可能とされてもよい。

ステージ２１上には、ステージ光量センサ４４が設けられる。ステージ光量センサ４４は、描画部３から出射された光を受光し、描画部３からの出射光の光量を測定する。ステージ光量センサ４４は、例えば、フォトダイオードを含む。ステージ光量センサ４４にて測定された描画部３からの出射光の光量は、異常検出部４６へと送られる。

異常検出部４６は、描画部３の検査を行う。異常検出部４６は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶するＲＯＭ、および、各種情報を記憶するＲＡＭ等をバスラインに接続した一般的なコンピュータシステムの構成となっている。

描画部３は、Ｘ方向に配列される複数（例えば、３つ）の描画ヘッド３１を備える。複数の描画ヘッド３１は、略同じ構造を有する。描画装置１では、描画部３の複数の描画ヘッド３１から空間変調された光を基板９の（＋Ｚ）側の表面である上面９１上に照射しつつ、第１移動機構２３により基板９を主走査方向に移動する。これにより、複数の描画ヘッド３１からの光の照射領域が基板９上にて走査される。

続いて、第２移動機構２４により基板９が副走査方向に所定の距離だけ移動し、再び、空間変調された光を基板９上に照射しつつ基板９を主走査方向に移動する。すなわち、移動機構２２は、ステージ２１を移動することにより、複数の描画ヘッド３１からの光の照射領域を基板９上にて走査する走査機構である。描画装置１では、このように、基板９の主走査方向への移動、および、副走査方向への移動が繰り返されることにより、基板９に対する回路パターンの描画が行われる。なお、描画装置１では、描画ヘッド３１の数は適宜変更されてよい。描画ヘッド３１の数は、１であってもよく、２以上であってもよい。

図２は、描画部３の３つの描画ヘッド３１のうち１つの描画ヘッド３１を示す斜視図である。他の２つの描画ヘッド３１の構造も、図２に示すものと同様である。図２では、描画ヘッド３１の内部構造の理解を容易にするために、描画ヘッド３１のハウジングを破線にて描き、ハウジング内部の構成を実線にて描く。

描画ヘッド３１は、光源装置３２と、照明光学系３３と、空間光変調デバイス３４と、投影光学系３５とを備える。光源装置３２は、光を出射する。光源装置３２の詳細については後述する。照明光学系３３は、光源装置３２からの光を空間光変調デバイス３４へと導く。照明光学系３３は、例えば、レンズ３３２と、ミラー３３３とを備える。

空間光変調デバイス３４としては、例えば、それぞれの向きが個別に変更可能な多数の微小鏡面を平面に配列した光学素子であるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）が利用される。空間光変調デバイス３４は、シリコン基板上に設けられた微小鏡面群を備える。微小鏡面群では、多数の微小鏡面が２次元に配列される（すなわち、互いに垂直な２方向に配列される）。空間光変調デバイス３４では、各微小鏡面に対応するメモリセルに書き込まれたデータに従って、各微小鏡面が静電作用によりシリコン基板の表面に対して所定の角度だけ傾く。そして、所定のＯＮ状態に対応する姿勢にある微小鏡面からの反射光のみにより形成される光（すなわち、空間変調された光）が、投影光学系３５へと導かれる。

空間光変調デバイス３４にて空間変調された光は、投影光学系３５によりステージ２１上の基板９（図１参照）へと導かれる。投影光学系３５からの光は、空間光変調デバイス３４の微小鏡面群に対して光学的に共役な基板９上の照射領域へと照射される。

図３は、光源装置３２の構成の一例を示す斜視図である。図３に示すように、光源装置３２は、複数の光源３２１と、複数の照射用光ファイバ３２２と、整列部３２３と、中実光学素子３２４と、測定用光ファイバ３２５と、光源光量センサ３２６とを備える。光源３２１の数と、照射用光ファイバ３２２の数とは、同じである。図３に示す例では、光源３２１および照射用光ファイバ３２２の数は、それぞれ６である。光源３２１および照射用光ファイバ３２２の数は、適宜変更されてよい。照射用光ファイバ３２２および測定用光ファイバ３２５の断面の直径は、例えば、約２５０μｍ（マイクロメートル）である。

複数の光源３２１からそれぞれ出射される光は、例えば紫外光である。各光源３２１は、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）３２１ａと、カップリングレンズ３２１ｂとを備える。光源３２１のレーザダイオード３２１ａから出射された紫外光は、カップリングレンズ３２１ｂを透過して、当該光源３２１に対応する照射用光ファイバ３２２の入射端部に入射する。図３では、カップリングレンズ３２１ｂと整列部３２３との間の照射用光ファイバ３２２を太い実線にて描く。照射用光ファイバ３２２は、光源３２１から出射される光を、中実光学素子３２４の入射面３２７へと導く。

図３に示す例では、複数の照射用光ファイバ３２２と中実光学素子３２４の入射面３２７との間には、他の部材や光学素子等は存在しない。換言すれば、複数の照射用光ファイバ３２２から出射された光は、他の部材や光学素子等を経由することなく、中実光学素子３２４の入射面３２７に直接的に入射する。照射用光ファイバ３２２の出射面と中実光学素子３２４の入射面３２７との間の距離は、例えば、約２ｍｍ（ミリメートル）である。

整列部３２３は、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａをまとめて整列するファイババンドル部である。整列部３２３は、中実光学素子３２４の入射面３２７近傍に配置される。図３に示す例では、整列部３２３は略円筒状である。６本の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａは、整列部３２３の中心軸を中心とする略円周状に整列される。６本の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａから出射された光は、中実光学素子３２４の入射面３２７に入射する。

図３に示す例では、中実光学素子３２４は中実インテグレータである。中実光学素子３２４は、例えば、石英ガラス製の略四角柱状のロッド素子である。中実光学素子３２４の入射面３２７は、例えば略正方形である。中実光学素子３２４の入射面３２７の面積は、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形（すなわち、輪郭）の面積よりも少し大きい。

複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形とは、整列された複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａを囲み、外周部に位置する複数の照射用光ファイバ３２２に接する形状を意味する。複数の照射用光ファイバ３２２の出射面側から見ると、当該複数の出射面全体が上記外形に含まれる。具体的には、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形とは、整列部３２３の中実光学素子３２４に対向する端部における整列部３２３の内周縁３２３ａを意味する。

中実光学素子３２４の長手方向（以下、「光軸方向」と呼ぶ。）に沿って見ると、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形全体が、中実光学素子３２４の入射面３２７と重なり、入射面３２７の外形（すなわち、輪郭）の内側に位置する。換言すれば、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形は、中実光学素子３２４の入射面３２７の外形に対応する。さらに換言すれば、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａは、中実光学素子３２４の入射面３２７の外形（すなわち、輪郭）に対応して配置される。図３に示す例では、整列部３２３の中心軸は、中実光学素子３２４の中心軸とおよそ一致する。整列部３２３の中心軸および中実光学素子３２４の中心軸は、光軸方向に平行である。

複数の照射用光ファイバ３２２から中実光学素子３２４に入射した光は、中実光学素子３２４により照度分布の均一性が向上され、中実光学素子３２４の出射面から、図２に示す照明光学系３３へと出射される。中実光学素子３２４からの光は、照明光学系３３、空間光変調デバイス３４および投影光学系３５を介して、基板９上へと照射される。

図３に示すように、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａは、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａに隣接して配置される。換言すれば、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａは、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａ近傍に配置される。図３では、測定用光ファイバ３２５の入射面に平行斜線を付す（図５においても同様）。図３に示す例では、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａは、整列部３２３により、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａと共にまとめて整列される。測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａは、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａのおよそ中央部に位置する。測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａの周囲は、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａにより略全周に亘って囲まれる。複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａは、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａの外周面に、整列部３２３の中心軸を中心とする径方向の外側から接している。測定用光ファイバ３２５の入射面は、光軸方向に関して、複数の照射用光ファイバ３２２の出射面と略同じ位置に位置する。

複数の照射用光ファイバ３２２から中実光学素子３２４に向けて出射された光の一部は、中実光学素子３２４の入射面３２７にて反射され、測定用光ファイバ３２５の入射面から測定用光ファイバ３２５に入射する。測定用光ファイバ３２５は、中実光学素子３２４からの反射光を光源光量センサ３２６へと導く。なお、中実光学素子３２４から測定用光ファイバ３２５へと入射する反射光には、中実光学素子３２４の入射面３２７からの反射光に加えて、複数の照射用光ファイバ３２２から中実光学素子３２４に一旦入射し、中実光学素子３２４の出射面にて反射されて入射面３２７から出射された光が含まれる場合もある。

光源光量センサ３２６は、測定用光ファイバ３２５の出射端部３２５ｂ近傍に配置される。光源光量センサ３２６は、測定用光ファイバ３２５の出射端部３２５ｂから出射される光を受光し、中実光学素子３２４からの反射光の光量を測定する。光源光量センサ３２６は、例えば、フォトダイオードを含む。光源光量センサ３２６にて測定された中実光学素子３２４からの反射光の光量は、図１に示す異常検出部４６へと送られる。

図４は、中実光学素子３２４の入射面３２７近傍を拡大して示す縦断面図である。図４では、照射用光ファイバ３２２と測定用光ファイバ３２５との間の距離をａとしている。距離ａは、照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの中心軸（すなわち、当該照射用光ファイバ３２２の光軸Ｊ２）と、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａの中心軸との間の最短距離である。例えば、距離ａは、照射用光ファイバ３２２の出射面の中心と、測定用光ファイバ３２５の入射面の中心との間の距離である。

また、図４では、中実光学素子３２４と測定用光ファイバ３２５との間の距離をｄとしている。距離ｄは、中実光学素子３２４と測定用光ファイバ３２５との間の光軸方向に関する距離である。さらに、図４では、中実光学素子３２４の入射面３２７の半幅をｂとしている。半幅ｂは、上述の距離ａが求められた方向に平行な方向に関し、中実光学素子３２４の中心軸Ｊ１と中実光学素子３２４の入射面３２７の外縁との間の最短距離である。図４では、照射用光ファイバ３２２の半径をｎとしており、測定用光ファイバ３２５の半径をｍとしている。ここで、照射用光ファイバ３２２から出射される光の光軸Ｊ２に対する拡がり角をθとすると、ｔａｎθ×２ｄ＞ａ−（ｎ＋ｍ）であることが好ましい。これにより、複数の照射用光ファイバ３２２のそれぞれから出射された光が、中実光学素子３２４の入射面３２７にて１回のみ反射して測定用光ファイバ３２５に入射する。さらに好ましくは、ｔａｎθ×ｄ＋（ａ＋ｎ）＜ｂである。これにより、複数の照射用光ファイバ３２２から出射される光全体が、中実光学素子３２４の入射面３２７から逸れることなく、入射面３２７に照射される。

なお、図４に示す例では、各照射用光ファイバ３２２と測定用光ファイバ３２５との間の距離は同じであるが、当該距離が複数の照射用光ファイバ３２２間にて異なる場合、距離ａは、複数の照射用光ファイバ３２２のうち測定用光ファイバ３２５から最も離れた位置に位置する照射用光ファイバ３２２と測定用光ファイバ３２５との間の距離である。また、上記θは、測定用光ファイバ３２５から最も離れた位置に位置する当該照射用光ファイバ３２２から出射される光の光軸Ｊ２に対する拡がり角である。

描画装置１では、光源光量センサ３２６およびステージ光量センサ４４により測定された光量に基づいて、異常検出部４６により、描画部３の各描画ヘッド３１の検査が行われる。以下、描画ヘッド３１の検査例について説明する。描画ヘッド３１の検査は、例えば、１ロットの基板９に対する描画が行われる直前に行われる。

描画装置１では、まず、移動機構２２によりステージ２１が移動され、図２に示すように、検査対象である１つの描画ヘッド３１の真下（すなわち、（−Ｚ）側）にステージ光量センサ４４が位置する。続いて、当該描画ヘッド３１において光源装置３２が駆動され、複数の光源３２１（図３参照）からの光が、複数の照射用光ファイバ３２２、中実光学素子３２４、照明光学系３３、空間光変調デバイス３４および投影光学系３５を介して、ステージ光量センサ４４へと導かれる。ステージ光量センサ４４は、投影光学系３５からの光を受光し、投影光学系３５からの光の光量（以下、「測定描画光量」と呼ぶ。）を異常検出部４６へと送る。

また、図３に示す複数の光源３２１からの光の一部は、中実光学素子３２４により反射され、測定用光ファイバ３２５を介して、光源光量センサ３２６へと導かれる。光源光量センサ３２６は、中実光学素子３２４からの反射光を受光し、当該反射光の光量（以下、「測定反射光量」と呼ぶ。）を異常検出部４６へと送る。

異常検出部４６には、描画ヘッド３１が正常な状態におけるステージ光量センサ４４からの出力（以下、「基準描画光量」と呼ぶ。）、および、光源装置３２が正常な状態における光源光量センサ３２６からの出力（以下、「基準反射光量」と呼ぶ。）が、予め記憶されている。また、異常検出部４６では、正常な状態の光源装置３２において、光源３２１を１つのみ点灯した場合の光源光量センサ３２６からの出力（以下、「個別基準反射光量」と呼ぶ。）が、複数の光源３２１のそれぞれについて、予め記憶されている。

異常検出部４６では、ステージ光量センサ４４にて測定された投影光学系３５からの光の測定描画光量が、基準描画光量と比較される。測定描画光量と基準描画光量との差が所定の許容範囲内であれば、異常検出部４６により、描画ヘッド３１は正常であると判断され、当該描画ヘッド３１の検査が終了する。

一方、測定描画光量と基準描画光量との差が上述の許容範囲を超えている場合（例えば、測定描画光量が基準描画光量よりも１０％以上小さい場合）、異常検出部４６により、描画ヘッド３１に異常が生じていると判断される。描画ヘッド３１の異常が検出されると、異常検出部４６において、光源光量センサ３２６にて測定された中実光学素子３２４からの反射光の測定反射光量が、基準反射光量と比較される。

測定反射光量と基準反射光量との差が所定の許容範囲内であれば、異常検出部４６により、光源装置３２は正常であると判断される。そして、光源装置３２とステージ光量センサ４４との間の構成に、経年劣化や異物の付着等に起因する光学特性の劣化（すなわち、異常）が生じていると、異常検出部４６により判断される。光源装置３２とステージ光量センサ４４との間の構成とは、照明光学系３３、空間光変調デバイス３４および投影光学系３５である。この場合、例えば、光を空間変調させるために頻繁に駆動される空間光変調デバイス３４の異常が疑われる。異常検出部４６は、光源装置３２とステージ光量センサ４４との間の構成に異常が検出されたことを、モニタへの表示や警告音等の通知手段により作業者に通知する。

また、測定描画光量と基準描画光量との差が上述の許容範囲を超えており、かつ、測定反射光量と基準反射光量との差が所定の上述の許容範囲を超えている場合（例えば、測定反射光量が基準反射光量よりも１０％以上小さい場合）、異常検出部４６により、光源装置３２に異常が生じていると判断される。光源装置３２の異常が検出されると、異常検出部４６は、描画ヘッド３１の光源装置３２に異常が検出されたことを、モニタへの表示や警告音等の通知手段により作業者に通知する。

さらに、光源装置３２が異常検出部４６により制御され、複数の光源３２１のうち１つの光源３２１が選択され、当該選択された光源３２１（以下、「選択光源３２１」と呼ぶ。）のみが点灯される。そして、光源光量センサ３２６にて測定された中実光学素子３２４からの反射光の光量（以下、「個別測定反射光量」と呼ぶ。）が、選択光源３２１の個別基準反射光量と比較される。個別測定反射光量と個別基準反射光量との差が所定の許容範囲内であれば、異常検出部４６により、選択光源３２１は正常であると判断される。

一方、個別測定反射光量と個別基準反射光量との差が所定の許容範囲を超えている場合（例えば、個別測定反射光量が個別基準反射光量よりも１０％以上小さい場合）、異常検出部４６により、選択光源３２１または選択光源３２１に対応する照射用光ファイバ３２２に異常が生じていると判断される。光源装置３２では、各光源３２１が順次、選択光源とされて個別測定反射光量が測定され、当該個別測定反射光量と個別基準反射光量とが比較されることにより、各光源３２１（および照射用光ファイバ３２２）についての異常の有無が判断される。異常検出部４６は、複数の光源３２１のそれぞれについて、異常の有無をモニタへの表示や警告音等の通知手段により作業者に通知する。

異常検出部４６は、例えば、異常が検出された光源３２１について、個別測定反射光量が個別基準反射光量に略等しくなるように、光源３２１に供給される電流を自動的に調整してもよい。この場合、光源３２１に供給される調整後の電流が、最大定格電流を基準として、ある程度以上大きい場合、モニタへの表示や警告音等の通知手段により作業者に通知される。

描画装置１では、１つの描画ヘッド３１の検査が終了すると、移動機構２２によりステージ２１が移動され、次の検査対象である１つの描画ヘッド３１の真下にステージ光量センサ４４が位置する。そして、次の描画ヘッド３１の検査が、上記と同様の手順により行われる。

以上に説明したように、光源装置３２は、複数の光源３２１と、複数の照射用光ファイバ３２２と、整列部３２３と、中実光学素子３２４と、測定用光ファイバ３２５と、光源光量センサ３２６とを備える。複数の照射用光ファイバ３２２は、複数の光源３２１から出射される光を、中実光学素子３２４の入射面３２７へとそれぞれ導く。整列部３２３は、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａをまとめて整列する。測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａは、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａに隣接して配置される。測定用光ファイバ３２５は、中実光学素子３２４の入射面３２７からの反射光を導く。光源光量センサ３２６は、測定用光ファイバ３２５からの出射光の光量を測定する光量センサである。これにより、複数の光源３２１から中実光学素子３２４に入射して中実光学素子３２４の出射面から出射される光の光量（すなわち、光源装置３２からの出射光量）を減少させることなく、簡素な構造で、複数の光源３２１および複数の照射用光ファイバ３２２の検査を行うことができる。

また、光源装置３２では、複数の照射用光ファイバ３２２のうち測定用光ファイバ３２５から最も離れた位置に位置する照射用光ファイバ３２２と測定用光ファイバ３２５との間の距離をａとし、当該照射用光ファイバ３２２から出射される光の光軸Ｊ２に対する拡がり角をθとし、中実光学素子３２４と測定用光ファイバ３２５との間の距離をｄとし、当該照射用光ファイバ３２２の半径をｎとし、当該測定用光ファイバ３２５の半径をｍとして、ｔａｎθ×２ｄ＞ａ−（ｎ＋ｍ）である。これにより、複数の照射用光ファイバ３２２のそれぞれから出射され、中実光学素子３２４の入射面３２７にて１回だけ反射した光が、測定用光ファイバ３２５に入射する。その結果、各照射用光ファイバ３２２から出射されて測定用光ファイバ３２５に入射する光において、多重反射による光量減少を防止することができる。その結果、光源装置３２において、複数の光源３２１および複数の照射用光ファイバ３２２の検査を、精度良く行うことができる。また、複数の光源３２１間において、反射による光量減少率の差が生じることを抑制することができる。これにより、上述の光源装置３２の検査において、複数の光源３２１間におけるＳ／Ｎ比の低下を抑制することができる。その結果、各光源３２１から出射される光の光量を、精度良く安定して制御することができる。

上述のように、光源装置３２では、中実光学素子３２４の入射面３２７の半幅をｂとすると、ｔａｎθ×ｄ＋（ａ＋ｎ）＜ｂである。これにより、複数の光源３２１から出射される光が、中実光学素子３２４の入射面３２７から逸れることを抑制することができる。その結果、中実光学素子３２４の出射面から出射される光の光量（すなわち、光源装置３２からの出射光量）を増大することができる。

上述のように、整列部３２３は、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａを、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａと共にまとめて整列する。これにより、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａが、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａとは別に配置される場合に比べて、光源装置３２を小型化することができる。

また、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａは、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの中央部に位置する。これにより、複数の光源３２１のそれぞれについて、光源３２１から出射されて中実光学素子３２４の入射面３２７にて反射された反射光が、略均等に測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａから入射する。したがって、複数の光源３２１からの光の中実光学素子３２４による反射光量を、光源光量センサ３２６により略均等に取得することができる。その結果、複数の光源３２１について、異常検出部４６による異常の検出精度を向上することができる。

光源装置３２では、整列部３２３にて整列された複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの外形が、中実光学素子３２４の入射面３２７の外形に対応する。これにより、複数の光源３２１から出射される光が、中実光学素子３２４の入射面３２７から逸れることを抑制することができる。その結果、中実光学素子３２４の出射面から出射される光の光量を増大することができる。

中実光学素子３２４の形状は様々に変更されてよい。例えば、中実光学素子３２４は略円柱状であり、中実光学素子３２４の入射面３２７は略円形であってもよい。また、図５に示すように、中実光学素子３２４の入射面３２７は略長方形であってもよい。この場合、中実光学素子３２４の入射面３２７の外形に対応するように、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａは、外形が略長方形となるように整列部３２３により整列される。これにより、上記と同様に、複数の光源３２１（図３参照）から出射される光が、中実光学素子３２４の入射面３２７から逸れることを抑制することができる。

図５に示す例では、１５本の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａが、上下方向に２段に積み重ねられる。また、上段の７本の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの略中央部には、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａが配置され、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａと共に整列部３２３により整列される。これにより、上記と同様に、光源装置３２を小型化することができる。また、複数の光源３２１について、異常検出部４６（図１参照）による異常の検出精度を向上することもできる。

上述のように、図３に示す光源装置３２では、複数の光源３２１からそれぞれ出射される光が紫外光である。このため、複数の照射用光ファイバ３２２の劣化が比較的早くなる可能性がある。したがって、複数の光源３２１および複数の照射用光ファイバ３２２の異常を検出することができる光源装置３２の上記構造は、光源から出射される光が紫外光である光源装置に特に適している。

図１に示す描画装置１は、描画ヘッド３１と、ステージ２１と、移動機構２２とを備える。描画ヘッド３１は、対象物である基板９に、空間変調された光を照射する。ステージ２１は、基板９を保持する保持部である。移動機構２２は、ステージ２１を描画ヘッド３１に対して相対的に移動することにより、描画ヘッド３１からの光の照射領域を基板９上にて走査する走査機構である。描画ヘッド３１は、上述の光源装置３２と、照明光学系３３と、空間光変調デバイス３４と、投影光学系３５とを備える。照明光学系３３は、光源装置３２の中実光学素子３２４からの光を、空間光変調デバイス３４へと導く。投影光学系３５は、空間光変調デバイス３４にて空間変調された光を、ステージ２１へと導く。これにより、基板９上に照射される光の光量（すなわち、描画光量）を減少させることなく、簡素な構造で光源装置３２の検査を行うことができる。

上述のように、描画装置１は、投影光学系３５からの光を受光する他の光量センサであるステージ光量センサ４４をさらに備える。これにより、描画光量の検査を行うことができる。また、描画光量に異常が生じた場合、ステージ光量センサ４４および光源光量センサ３２６の出力に基づいて、異常の原因が光源装置３２であるか、光源装置３２とステージ光量センサ４４との間の構成（すなわち、照明光学系３３、空間光変調デバイス３４および投影光学系３５）であるかを容易に判断することができる。

また、描画装置１は、異常検出部４６をさらに備える。異常検出部４６は、光源光量センサ３２６にて受光される中実光学素子３２４からの反射光の光量と、ステージ光量センサ４４にて受光される投影光学系３５からの光の光量とに基づいて、描画ヘッド３１の異常を検出する。これにより、描画ヘッド３１の上述の異常を自動的に検出することができる。

上述の光源装置３２および描画装置１では、様々な変更が可能である。

例えば、複数の光源３２１からそれぞれ出射される光は、紫外光には限定されず、可視光等の他の光であってもよい。また、光源３２１では、レーザダイオード３２１ａに代えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）または高圧水銀灯等が利用されてもよい。光源３２１に高圧水銀灯が利用される場合、上述の光源３２１に供給される電流の自動調整に代えて、光源３２１に供給される電力が異常検出部４６により自動的に調整される。

測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａは、必ずしも、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの中央部に配置される必要はなく、測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａ、および、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａの配置は、適宜変更されてよい。

測定用光ファイバ３２５の入射端部３２５ａは、必ずしも、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａと共に整列される必要はなく、複数の照射用光ファイバ３２２の出射端部３２２ａとは別に、当該複数の出射端部３２２ａに隣接して配置されてもよい。

光源装置３２の異常は、必ずしも異常検出部４６により検出される必要はなく、例えば、光源光量センサ３２６からの出力に基づいて作業者が検出してもよい。また、光源装置３２では、光源３２１から光が出射されている間、継続的または断続的に、光源装置３２の異常検出が行われてもよい。例えば、光源装置３２の異常検出を継続的に行う場合、光源３２１から出射される光量の低下が検出されると、光源３２１に供給される電流または電力が自動制御され、光源３２１の光量を基準状態に回復させてもよい。

中実光学素子３２４は、必ずしも中実インテグレータには限定されず、他の様々な中実の光学素子であってよい。中実光学素子３２４は、例えば、各照射用光ファイバ３２２よりも径が大きい光ファイバであってもよい。

光源装置３２では、複数の照射用光ファイバ３２２のそれぞれから出射され、中実光学素子３２４の入射面３２７にて１回だけ反射した光が、測定用光ファイバ３２５に入射するのであれば、必ずしもｔａｎθ×２ｄ＞ａ−（ｎ＋ｍ）である必要はない。

描画装置１では、ステージ光量センサ４４は、必ずしもステージ２１上に設けられる必要はなく、ステージ２１から独立して設けられてもよい。また、ステージ２１を移動する移動機構２２から独立してステージ光量センサ４４を移動するセンサ移動機構が、描画装置１に設けられてもよい。

描画装置１では、ステージ２１は描画ヘッド３１に対して相対的に移動すればよい。例えば、ステージ２１が移動することなく、描画ヘッド３１がステージ２１の上方にて移動してもよい。

描画ヘッド３１の異常は、必ずしも異常検出部４６により検出される必要はなく、例えば、ステージ光量センサ４４および光源光量センサ３２６からの出力に基づいて、作業者が検出してもよい。また、描画装置１では、複数の基板９に対する描画が順次行われる場合、例えば、各基板９への描画開始直前に、光源光量センサ３２６からの出力に基づく光源装置３２の異常検出が行われてもよい。

描画ヘッド３１では、ＤＭＤに代えて、例えばＧＬＶ（グレーチング・ライト・バルブ）（登録商標）が空間光変調デバイス３４として設けられてもよい。

描画装置１において描画が行われる基板９は、必ずしもプリント配線基板には限定されない。描画装置１では、例えば、半導体基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置等のフラットパネル表示装置用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、太陽電池パネル用の基板等に対する回路パターンの描画が行われてもよい。また、描画装置１では、基板以外の様々な対象物に対する描画が行われてもよい。

光源装置３２は、上述の描画装置１とは構造が異なる他の描画装置において利用されてもよい。また、光源装置３２は、描画装置以外の様々な装置において利用されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１描画装置
９基板
２１ステージ
２２移動機構
３１描画ヘッド
３２光源装置
３３照明光学系
３４空間光変調デバイス
３５投影光学系
４４ステージ光量センサ
４６異常検出部
３２１光源
３２２照射用光ファイバ
３２２ａ（照射用光ファイバの）出射端部
３２３整列部
３２４中実光学素子
３２５測定用光ファイバ
３２５ａ（測定用光ファイバの）入射端部
３２６光源光量センサ
３２７（中実光学素子の）入射面

Claims

対象物に光を照射してパターンの描画を行う描画装置であって、
対象物に空間変調された光を照射する描画ヘッドと、
前記対象物を保持する保持部と、
前記保持部を前記描画ヘッドに対して相対的に移動することにより、前記描画ヘッドからの光の照射領域を前記対象物上にて走査する走査機構と、
を備え、
前記描画ヘッドが、
光源装置と、
空間光変調デバイスと、
前記光源装置からの光を前記空間光変調デバイスへと導く照明光学系と、
前記空間光変調デバイスにて空間変調された光を前記保持部へと導く投影光学系と、
を備え、
前記光源装置は、
複数の光源と、
中実光学素子と、
前記複数の光源から出射される光を前記中実光学素子の入射面へとそれぞれ導く複数の照射用光ファイバと、
前記複数の照射用光ファイバの出射端部をまとめて整列する整列部と、
入射端部が前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部に隣接して配置され、前記中実光学素子の前記入射面からの反射光を導く測定用光ファイバと、
前記測定用光ファイバからの出射光の光量を測定する光量センサと、
を備え、
前記複数の照射用光ファイバのうち前記測定用光ファイバから最も離れた位置に位置する照射用光ファイバと前記測定用光ファイバとの間の距離をａとし、前記照射用光ファイバから出射される光の光軸に対する拡がり角をθとし、前記中実光学素子と前記測定用光ファイバとの間の距離をｄとし、前記照射用光ファイバの半径をｎとし、前記測定用光ファイバの半径をｍとして、ｔａｎθ×２ｄ＞ａ−（ｎ＋ｍ）であり、
前記描画装置は、
前記投影光学系からの光を受光する他の光量センサと、
前記光量センサにて受光される前記中実光学素子からの反射光の光量と、前記他の光量センサにて受光される前記投影光学系からの光の光量とに基づいて、前記描画ヘッドの異常を検出する異常検出部と、
をさらに備えることを特徴とする描画装置。
請求項１に記載の描画装置であって、
前記中実光学素子の前記入射面の半幅をｂとして、ｔａｎθ×ｄ＋（ａ＋ｎ）＜ｂであることを特徴とする描画装置。
対象物に光を照射してパターンの描画を行う描画装置であって、
対象物に空間変調された光を照射する描画ヘッドと、
前記対象物を保持する保持部と、
前記保持部を前記描画ヘッドに対して相対的に移動することにより、前記描画ヘッドからの光の照射領域を前記対象物上にて走査する走査機構と、
を備え、
前記描画ヘッドが、
光源装置と、
空間光変調デバイスと、
前記光源装置からの光を前記空間光変調デバイスへと導く照明光学系と、
前記空間光変調デバイスにて空間変調された光を前記保持部へと導く投影光学系と、
を備え、
前記光源装置は、
複数の光源と、
中実光学素子と、
前記複数の光源から出射される光を前記中実光学素子の入射面へとそれぞれ導く複数の照射用光ファイバと、
前記複数の照射用光ファイバの出射端部をまとめて整列する整列部と、
入射端部が前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部に隣接して配置され、前記中実光学素子の前記入射面からの反射光を導く測定用光ファイバと、
前記測定用光ファイバからの出射光の光量を測定する光量センサと、
を備え、
前記複数の照射用光ファイバのそれぞれから出射され、前記中実光学素子の前記入射面にて１回だけ反射した光が、前記測定用光ファイバに入射し、
前記描画装置は、
前記投影光学系からの光を受光する他の光量センサと、
前記光量センサにて受光される前記中実光学素子からの反射光の光量と、前記他の光量センサにて受光される前記投影光学系からの光の光量とに基づいて、前記描画ヘッドの異常を検出する異常検出部と、
をさらに備えることを特徴とする描画装置。
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の描画装置であって、
前記整列部が、前記測定用光ファイバの前記入射端部を、前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部と共にまとめて整列することを特徴とする描画装置。
請求項４に記載の描画装置であって、
前記測定用光ファイバの前記入射端部が、前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部の中央部に位置することを特徴とする描画装置。
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の描画装置であって、
前記整列部にて整列された前記複数の照射用光ファイバの前記出射端部の外形が、前記中実光学素子の前記入射面の外形に対応することを特徴とする描画装置。
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の描画装置であって、
前記複数の光源からそれぞれ出射される光が紫外光であることを特徴とする描画装置。
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の描画装置であって、
前記光量センサにて受光される前記中実光学素子からの反射光の光量と所定の基準光量との差が、所定の許容範囲を超える場合、前記異常検出部は、前記複数の光源の各光源を順次、選択光源として、前記選択光源のみを点灯させた状態で前記光量センサにて受光される前記中実光学素子からの反射光の光量である個別測定反射光量に基づいて、前記選択光源の異常の有無を判断することを特徴とする描画装置。