TWI401539B - Exposure drawing device - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種在電路板、液晶元件用玻璃基板、PDP用玻璃元件基板等平面基材的表面形成圖案的曝光繪圖裝置。
例如，電路板(印刷電路板)係被搭載於行動電話、各種行動裝置(mobile)及個人電腦等。搭載於這些被搭載機器的基材的圖案係，傾向於要求其解析度、及連接用面(land)徑、孔(via)徑等相當細微的構成。對應於這些要求，在圖案形成用曝光工程中，有增加曝光裝置的光量的必要。又，有提高光的矯正度、提高平行光的精度等的必要。
在另一方面，在短期間內生產多品種、量少的產品的要求變強。在習知的曝光裝置，即使是接觸方式或投影曝光方式，要形成圖案則必須有光罩，而在光罩的準備、管理及維持方面，難以符合要求。
因此，將構成圖案的資料從CAD資料作為直接曝光裝置的光線的控制信號而利用的直接曝光方式和其裝置的要求變高。然而，習知的直接曝光裝置係由於使用405nm雷射作為照射至被曝光媒體的光線，有關被曝光媒體的圖案形成的反應速度變慢。因此，解決這些問題的曝光繪圖裝置的設計係被強烈希望的。
[專利文獻1]日本特開2006－113413[專利文獻2]日本特開2006－343684[專利文獻3]日本特開2006－337475
然而，習知的曝光繪圖裝置由於使用405nm雷射光作為照射至被曝光媒體的光線，有關被曝光媒體的圖案形成的反應速度變慢，會妨礙電路形成的生產性。又，在作為大型基板的被曝光體的全面形成圖案時，有必要搭載複數個空間光調變元件，在這些元件照射強的雷射光會有成本的問題。在專利文獻2或專利文獻3揭露的圖案繪圖裝置係，為將小輸出的七根UV燈光源藉由光纖供給光線至一場所或複數個光學系統的曝光繪圖裝置，但有無法控制至配合被曝光體的感光條件的光線的問題。
本發明的目的在於提供一種曝光繪圖裝置，搭載著少數的光源和複數個作為空間光調變元件的DMD(Digital Micro－mirror Device，數位微型反射鏡元件)元件，在確保高運轉率之同時，可控制由於此光源的光量被加熱的構件等的溫度。
第一觀點的曝光繪圖裝置係包括：光源，照射紫外線；第一照明光學系統，使來自光源的光束成形為平行光；有孔構件，設有將來自第一照明光學系統的光束分離成矩形的第一光束和矩形的第二光束的第一矩形窗及第二矩形窗；第一及第二空間光調變裝置，將在有孔構件被分離的第一光束及第二光束做空間調變；以及第一及第二投影光學系統，將在這些第一及第二空間光調變裝置被空間調變的第一光束和第二光束導引至被曝光體。
藉由此構成，曝光繪圖裝置係，將一個光源藉由有孔構件分離成複數個光束，可將此在複數個空間光調變元件曝光繪圖。因此，可確保高的運轉率。
第二觀點的曝光繪圖裝置係包括：反射光學元件，將在有孔構件被分離的第一光束和第二光束全反射而導引至第一及第二空間光調變裝置；以及第二照明光學系統，將在此反射光學元件被反射的第一光束和第二光束以彼此不同的光路長度導引至第一及第二空間光調變裝置。
藉由此構成，藉由在有孔構件將第一光束和第二光束分離，由於可以光路長不同的狀態導引光束至第一及第二空間光調變裝置，第一及第二投影光學系統係可在一直線上形成。因此，組裝或保養檢查係容易進行。
第三觀點的曝光繪圖裝置係，在有孔構件和第一及第二空間光調變裝置之間配置一個以上兩個以內的反射光學元件。
一般作為導引光的裝置係，有將光纖使用於路徑的方法，但在此方法中，光成為散射光，且在光纖，光量衰減。另一方面，本發明係由於使用不多的反射光學元件，光量不衰減，可將光導引至第一及第二空間光調變裝置。
第四觀點的曝光繪圖裝置的第二照明光學系統係，具有可變化開口面積而調整透過的光量的光圈調整部，此光圈調整部係具有散熱構件。
第四觀點的曝光繪圖裝置係，藉由有孔構件將一個光束分離成第一及第二光束。因此在第一及第二光束產生光量差的情形，在光圈調整部調整。因為在此光圈調整部容易產生熱蓄積，藉由散熱構件抑制溫度上升。
第五觀點的曝光繪圖裝置係包括：噴嘴，對於有孔構件、第一及第二空間光調變裝置，分別吹冷媒。
藉由此構成，曝光繪圖裝置係因為具有吹冷媒的噴嘴，可抑制溫度上升，可進行安定的曝光繪圖。
第六觀點的曝光繪圖裝置的有孔構件係具有將來自第一照明光學系統的光束更分離成矩形的第三光束和矩形的第四光束的第三矩形窗和第四矩形窗；曝光繪圖裝置具有將在有孔構件被分離的第三光束及第四光束做空間調變的第三及第四空間光調變裝置；其中有孔構件係，將第一矩形窗、第二矩形窗、第三矩形窗、及第四矩形窗配置為對於矩形的邊為45度方向、135度方向、225度方向、及315度方向的四個矩形窗。
藉由此構成，因為從光源被射出的光線係藉由橢圓鏡被反射，光係成為圓形。因此，將圓形的光線整形為矩形，而有效地使用，四個矩形窗為較佳地。又，為了將從此四個矩形窗的光束導引至反射光學元件，對於矩形的邊配置為45度方向、135度方向、225度方向、及315度方向係為較佳地。
第七觀點的曝光繪圖裝置的噴嘴係具有調整冷媒流量的閥，且曝光繪圖裝置包括：溫度感測器，對於有孔構件、第一及第二空間光調變裝置被配置，量測各別的溫度；以及閥控制部，基於在溫度感測器量測的溫度，控制閥。
藉由此構成，曝光繪圖裝置係，進行各構件的溫度管理，接近上限溫度時開放閥，使大量的冷媒接觸構件。因此，可預先防止由於溫度上升而造成的不良製品的發生，可進行安定的曝光繪圖。
第八觀點的曝光繪圖裝置係包括：濾光器裝置，配置於第一照明光學系統，可選擇複數的波長。
藉由此構成，曝光繪圖裝置係可以適當的波長進行曝光繪圖。
第九觀點的曝光繪圖裝置係包括：第一光源及第二光源，照射紫外線；第一系統及第二系統的照明光學系統，使來自上述第一光源及第二光源的光束成形為平行光；第一有孔構件，具有將來自上述第一系統的照明光學系統的光束分離成矩形的四個光束的四個矩形窗；第二有孔構件，具有將來自上述第二系統的照明光學系統的光束分離成矩形的四個光束的四個矩形窗；第一至第四空間光調變裝置，將在上述第一有孔構件分離的四個光束做空間調變；第五至第八空間光調變裝置，將在上述第二有孔構件分離的四個光束做空間調變；第一至第八投影光學系統，配置於第一方向，將在上述第一至第八空間光調變裝置被空間調變的八個光束導引至被曝光體；以及基板台，將配置於從上述第一至第八投影光學系統的焦點面的被曝光體移動於和第一方向正交的第二方向，其次在上述第一方向移動所定距離，且在上述第二方向移動。
藉由此構成，由於藉由往復一次或往復數次就可將大的被曝光體，例如，印刷基板的全面曝光，可提高生產性。
有關本發明的曝光繪圖裝置係，將從光源發射的紫外線的曝光光線矯正為平行光，將此分離成整形為大致均一的四方向的空間光調變元件的形狀的光線。又，藉由防止了根據光線的加熱而變形的光學構件，可使四個光束的形狀為安定的形狀。又，藉由將分離的各光路的光束投入到溫度控制的空間光調變元件等，將在空間光調變元件被反射的清楚的圖案正確地穩定地形成於被曝光體。
第1圖係表示曝光繪圖裝置100的概略立體圖。曝光繪圖裝置100係大概包括第一照明光學系統30、第二照明光學系統37、空間光調變部41、投影光學系統60以及被曝光體台90。在本實施例中，為了對大面積的被曝光體CB做曝光而具備兩系統的第一照明光學系統30－1及第二照明光學系統30－2。曝光繪圖裝置100的第一照明光學系統30－1及第二照明光學系統30－2係具有第一高壓水銀燈10－1及第二高壓水銀燈10－2(參考第2圖)。
第2圖係表示第一照明光學系統30－1及第二照明光學系統30－2的概念圖。以下由於第一照明光學系統30－1及第二照明光學系統30－2兩系統是相同的構造，因此僅說明一系統的照明光學系統30－1。
第一高壓水銀燈10－1係配置於橢圓鏡11－1的第一焦點位置上。橢圓鏡11－1將從高壓水銀燈10照射的UV光有效地反射至第二焦點位置的方向。除了高壓水銀燈之外，也可以使用氙氣燈或閃光燈。
配置於第一照明光學系統30－1的第一高壓水銀燈10－1係為了使其光輸出穩定地至所定的位準，藉由曝光繪圖裝置100的電源控制部(未圖示)，從電源投入到切斷一直射出所定位準的照明光。因此，被曝光體CB未曝光期間，為了遮蔽曝光光線IL，在橢圓鏡11－1的第二焦點位置配置遮片13－1。將遮片13－1配置於橢圓鏡11－1的第二焦點位置的理由是由於從高壓水銀燈10被射出的曝光光線IL被集中於第二焦點位置上，遮片13－1可以少的移動量而遮蔽曝光光線IL。
第一照明光學系統30－1包含準直透鏡31－1及複眼透鏡32－1等，使曝光光線IL成形為具有均一的光強度的光束。來自形成於橢圓鏡11－1的第二焦點位置的光源像的發散光首先係由準直透鏡31－1成為大略平行的光束，而入射至波長選擇濾光器15－1。
此波長調整濾光器15－1係搭載著複數個濾光器。此濾光器的選擇係對應於塗佈在被曝光體的光阻的種類而決定。波長被選擇的曝光光線IL係入射於複眼透鏡32－1，在光束範圍內，照射強度被均一化。
波長被選擇的曝光光線IL係入射於複眼透鏡32－1，在光束範圍內照射強度被均一化。被均一化的曝光光線IL係朝向具備四個開口矩形窗21與光量檢測用的檢測窗29的有孔構件20－1。曝光光線IL係相對於有孔構件20－1正交而從Z方向入射，分割成四道光束。由全反射鏡或全反射稜鏡等的反射光學元件22－1被反射至水平方向。
回到第1圖，由有孔構件20－1、有孔構件20－2、反射光學元件22－1及反射光學元件22－2被分離成八道的曝光光線IL係由全反射鏡23－1至全反射鏡23－8被反射至Y方向。由全反射鏡23－1至全反射鏡23－8所反射的曝光光線IL係入射至第二照明光學系統37－1至第二照明光學系統37－8。
入射至第二照明光學系統37－1至第二照明光學系統37－8的曝光光線IL係被成形為適當的光量及光束形狀，而被照射至作為空間光調變元件的排成一列的八個DMD元件41－1至DMD元件41－8。DMD元件41－1至DMD元件41－8係由被供給的圖像資料將曝光光線IL做空間調變。由DMD元件41－1至DMD元件41－8所調變的光束係經由投影光學系統60－1至投影光學系統60－8，被調為所定的倍率之後，被照射至被曝光體CB。
此投影光學系統60係為了在被曝光體CB中使八個系統的各光路的照明區域均一，在八個系統的各光路中微妙地調整倍率。又，對應於被曝光體CB的大小而可調整倍率。曝光繪圖裝置100具備合計八個投影光學系統60，此八個投影光學系統60在X方向上配置成一列。配置成一列的DMD元件41及投影光學系統60係，製造容易且保養也容易。
曝光繪圖裝置100係在投影光學系統60的Z方向下側，具備支持第一照明光學系統30、第二照明光學系統37以及投影光學系統60等的框體95。在框體95上配置著一對導軌，在這些導軌上搭載著被曝光體台90。此被曝光體台90係藉由未圖示的驅動機構被驅動，例如，將球螺桿等藉由步進馬達等的馬達驅動。藉此，被曝光體台90係沿著一對導軌，在此等長度方向的Y方向，對於投影光學系統60相對移動。在被曝光體台90上設置著作為被曝光體CB的塗佈有光阻的基板，此被曝光體CB在被曝光體台90上由真空吸附而被固定。被曝光體台90係由被曝光體台驅動電路84也可於X方向移動，又，可於Z方向移動,使之移動至投影光學系統60的焦點位置。
在第3圖所示的波長調整濾光器15係，包括旋轉的軸17A和框板17B。驅動馬達16係連接於框板17B的周圍。因此，波長調整濾光器15係，藉由驅動馬達16的旋轉而旋轉。
此框板17B係具有，例如，截斷350nm以下及450nm以上的波長的g線h線i線用的穿透濾光器15A、截斷350nm以下及380nm以上的波長的i線用的穿透濾光器15B、與截斷390nm以下及420nm以上的波長的h線用的穿透濾光器15C、截斷420nm以下及450nm以上的波長的g線用的穿透濾光器15D等。配合微影(photolithography)的種類，旋轉至適當的穿透濾光器。又，當光量較強時，配置使光量衰減的ND(neutral density中性密度)濾光器也可。將此類的波長調整濾光器15在光軸方向準備複數個的話，可得到ND濾光器和i線用濾光器的組合等的各種組合。又，在第3圖，波長調整濾光器15係旋轉，可選擇穿透濾光器，但可構成為在和光軸正交的方向***和退出該濾光器的構造，又，可構成為操作者係可藉由手動選擇穿透濾光器。
第4圖係表示第二照明光學系統37、DMD元件41及投影光學系統60的立體圖。又，第5圖係表示從Y方向觀看的反射光學元件22－1及22－2、以及全反射鏡23－1至全反射鏡23－8的圖示。
通過有孔構件20－1及20－2的Z方向的光束係以平面鏡或在表面反射入射光的稜鏡等的反射光學元件22－1及22－2被反射至X方向。亦即，以有孔構件20－1分離成四道的曝光光線IL係以反射光學元件22－1被反射，在X方向上被分離成光路IL1、光路IL2、光路IL3以及光路IL4。同樣地，以有孔構件20－2分離成四道的曝光光線IL係由反射光學元件22－2被反射，在X方向上被分離成光路IL5、光路IL6、光路IL7以及光路IL8。被分離的光路IL1至光路IL8係由全反射鏡23－1至全反射鏡23－8被反射至Y方向，而向DMD元件41－1至DMD元件41－8。如第5圖所示般，在反射光學元件22－1及反射光學元件22－2的中央部設有孔部或無遮蔽物的透過部22A。
在全反射鏡23－1至全反射鏡23－8被反射的光束係經由由透鏡等的光學元件及光圈調整部35所構成的第二照明光學系統37－1至第二照明光學系統37－8而導入DMD元件41。如第4圖所示般，被分離的光路IL1、光路IL4、光路IL5及光路IL8至各自的DMD元件41的距離是相等的，被分離的光路IL2、光路IL3、光路IL6及光路IL7至各自的DMD元件41的距離是相等的。但是光路IL1、光路IL4、光路IL5及光路IL8係與光路IL2、光路IL3、光路IL6及光路IL7的光路長度不同。在DMD元件41－1至DMD元件41－8被反射的曝光光線IL係經由投影光學系統60－1至投影光學系統60－8，必須以均一的形狀照射至被曝光體CB。亦即，若從DMD元件41到被曝光體CB的光路長度不是一定，則形成的最終的圖案的解析度、其他品質隨著照射曝光光線IL的光路而變化。因此，從全反射鏡23－1至全反射鏡23－8到DMD元件41－1至DMD元件41－8的光路IL1至光路IL8矯正成均一的焦點距離的光線而投入DMD元件41。當然，與第4圖不同、在從全反射鏡23到DMD元件41的全部光路長度不同的情況下，必須個別調整。
第6圖係表示各種有孔構件20的圖示。有孔構件20－1及有孔構件20－2係由金屬或陶瓷等低蓄熱性且熱膨脹係數小的材料形成。由於曝光光線IL的一部份被照射至有孔構件20－1及有孔構件20－2，熱容易累積。又，也可以在有孔構件上設置散熱構件，使有孔構件20－1及有孔構件20－2的大小不會因熱膨脹而變形。
有孔構件20係具有對應於DMD元件41的數量的矩形窗21。例如，DMD元件的光反射面為長14mm寬12mm的矩形的大小。因此，被照射至DMD元件的光反射面的曝光光線IL必須是配合光反射面的矩形，必須配合DMD元件的數量。
本實施例的曝光繪圖裝置100係，藉由一系統的第一照明光學系統30和四個系統的DMD元件41以及投影光學系統60的組合所構成。因此，有孔構件20係，如第6圖所示般，具有在以一點虛線表示的曝光光線IL的光束IL中分離為四個系統的矩形窗21。
在第6(a)圖所示的有孔構件20－A係，以通過曝光光線IL的中心CI的X軸為基準，在45度方向、135度方向、225度方向、以及315度方向具有矩形窗21。亦即，以矩形窗21的一邊為基準，在45度方向、135度方向、225度方向、以及315度方向配置四個矩形窗21。又，此有孔構件20－A係，在此有孔構件20－A的中心，設置一個ψ 3至ψ 5mm的光量檢測用的檢測窗。檢測窗29係為圓形形狀也可、矩形形狀也可，因為曝光光線IL係已成為均一光束，配置在光束IL內的那裡都可以。
第6(b)圖係，表示以通過曝光光線IL的中心CI的X軸為基準，在0度方向、90度方向、180度方向、以及270度方向具有矩形窗21，在135度方向設置一個檢測窗29的有孔構件20－B。
第6(c)圖係，表示在Y軸方向具有四個矩形窗21的有孔構件20－C，在從Y軸偏離的位置設置著一個檢測窗29。
有孔構件20係，也可將矩形窗21配置於在以上的第6(a)圖至第6(c)圖的矩形窗21的配置以外。然而，必須考慮DMD元件41的數目以及光反射面的大小、和曝光光線IL的光束IL的關係。曝光光線IL的光束IL的直徑係，給予影響至照明光學系統的光學元件的直徑。亦即，儘可能使光束IL的直徑小,採用小照明光學系統即足夠，可降低成本。比較第6(a)圖的曝光光線IL的光束IL的直徑ψ L1、第6(b)圖的曝光光線IL的光束IL的直徑ψ L2、以及第6(c)圖的曝光光線IL的光束IL的直徑ψ L3的話，ψ L2最小。因此，在DMD元件的數目為四個且光反射面為14mm x 12mm的情形，選擇第6(b)圖的有孔構件20－B係較佳的。然而，必須從平面鏡或在表面反射入射光的稜鏡等的反射光學元件22的形狀、其下游的全反射鏡23的配置，綜合判斷而考慮有孔構件20的矩形窗21的配置。在本實施例，考慮反射光學元件22的形狀，採用有孔構件20－A。
又，本實施例係，將有孔構件20和DMD元件41的光束等倍化。因此，矩形窗21的大小和DMD元件41的光反射面的大小成為相同。在第二照明光學系統37具有擴大或縮小光學系統的情形，矩形窗21的大小係可配合DMD元件41的光反射面的大小而擴大或縮小。
第7圖係表示第二照明光學系統37的一系統的Y－Z剖面的圖示。
由有孔構件20、反射光學元件22及全反射面鏡23反射的光束IL經由透鏡等的光學元件及光圈調整部35所構成的第二照明光學系統37而導入DMD元件41。
如第7圖所示，光圈調整部35在與光軸正交的位置上設置光圈窗，設定此光圈窗的面積使四個被分離的各光束IL照射至被曝光體CB的光量均一。此光圈部的面積的設定係以馬達等驅動而設定。也可為固定光圈，通過測量透過光量、固定至使光量為所定的光量般的開口。
在光圈調整部35，高壓水銀燈10的大約1/4的光量，亦即，熱量係投入光圈窗。此光圈窗使光束IL的光量均一化般調整光圈窗的面積的話，由於光圈窗的內徑的邊緣會遮蔽光束IL，在光圈調整部35會產生熱。因此在光圈調整部35設置翼狀的散熱部35F，以冷卻噴嘴25吹冷媒而限制光圈調整部35的溫度上升。安裝於此光圈調整部35的散熱部35F係以複數個翼狀的平板所構成也可。
通過第二照明光學系統37的光束IL係以鏡子39被反射至Z方向，而導入反射稜鏡43。在反射稜鏡43藉由改變反射角，將入射光束IL導入DMD元件41，同時將藉由DMD元件41的微型反射鏡M被反射的光束IL反射至投影光學系統60的方向。
第8圖係表示第二照明光學系統37的一系統的X－Y剖面的圖示。
本實施例的曝光繪圖裝置100係，使用高壓水銀燈10等的高光量的光源。因此，熱對策係為必要的。冷卻噴嘴25被安裝於高壓水銀燈10的電極部等的複數個場所，從冷卻噴嘴25吹冷媒或壓縮空氣。
如第7圖及第8圖所示般，冷卻噴嘴25係吹壓縮空氣等至有孔構件20。特別是有孔構件20係，配合四個DMD元件41而將光束分離成四個，且配合DMD元件41的光反射面而作為矩形形狀。因此，有孔構件20係由於遮蔽光束的面積大，未充分冷卻的話，有孔構件20會熱變形。又，本實施例係，冷卻噴嘴25也為了冷卻從有孔構件20至DMD元件41的光學元件及光圈調整部35，吹冷媒。冷卻從有孔構件至DMD元件的光反射元件至既定溫度。冷卻噴嘴25係也利用於防止從被曝光體CB或光阻揮發的物質產生變化堆積在該有孔構件20、其他光學構件的表面的目的。在有孔構件20和DMD元件41的光路上，設置著複數個吹壓縮空氣或惰性氣體的冷風的冷卻噴嘴25，冷卻噴嘴25係吹冷風至平面鏡或稜鏡的表面。DMD元件41係，藉由被設定的圖案的情報，驅動構成DMD元件的微型反射鏡M。又，具備DMD元件的基板係，為了熱對策，藉由冷卻噴嘴25吹冷風。
冷卻噴嘴25係，各自設置調整冷媒流量的流量閥26。又，在有孔構件20、反射光學元件22、光圈調整部35、以及DMD元件41等，安裝著溫度感測器TS(參考第9圖)。控制吹冷媒的量來保持各構件在所定溫度以下。為了降低成本，沒有必要在全部構件的周圍設置溫度感測器TS。然而，為了延長DMD元件41的壽命，具備附有溫度感測器TS和流量閥26的冷卻噴嘴25為較佳。
第9圖係表示使用冷卻噴嘴25的溫度控制的方塊圖。
冷卻噴嘴25係被配置在高壓水銀燈10、有孔構件20、光圈調整部35、及DMD元件41的附近。在冷卻噴嘴25，從未圖示的壓縮幫浦供給冷媒。又，溫度感測器TS也被配置在高壓水銀燈10、有孔構件20、光圈調整部35、及DMD元件41的附近。冷卻噴嘴25係分別具有流量閥26。
控制部80內的記憶電路82記憶著，在有孔構件20、光圈調整部35等各別的場所適合的上限溫度或溫度範圍。各溫度感測器TS係，量測個別的周圍溫度，將此溫度送至控制部80的話，例如，控制部80係判斷，DMD元件41的溫度是否進入所定的溫度範圍，或是否到達了上限溫度。控制部80一旦判斷DMD元件41的周圍溫度接近上限溫度，閥控制電路88指示設置於DMD元件41的流量閥26的開放。之後，閥控制電路88開放設置於DMD元件41的流量閥26，使流量多的冷媒吹至DMD元件41。
曝光繪圖裝置100的電源投入時，全部構件的溫度尚和室溫相同。在此情形中，沒有必要從冷卻噴嘴25吹出冷媒。因此，也可購成為,剛剛投入電源時不從冷卻噴嘴25吹出冷媒，從開始具體的曝光的時間點，使閥控制電路88運轉。
第10a圖係表示一個DMD元件41的立體圖，第10b圖係表示微型反射鏡M的動作的圖示。
本實施例的曝光繪圖裝置100係具有八個DMD元件41，其一個DMD元件41的光反射面係由，例如，配置成1024×1280的陣列狀的1310720個的微型反射鏡M所構成。DMD元件41係沿X方向配置1024個微型反射鏡M、沿Y方向配置1280個微型反射鏡M，例如，在X方向具有約12mm的光反射面，在Y方向具有約14mm的光反射面。每個微型反射鏡M的尺寸係，例如，為11.5 μm角。
此DMD元件41係，例如，為在晶圓42上以鋁濺鍍製作、將反射率高的矩形微型反射鏡M藉由靜電作用而被動作的元件(device)。如第10b圖所示般，個別的微型反射鏡M係以對角線為中心而可旋轉傾斜，可定位於穩定的兩個姿勢。當任意的微型反射鏡M(m，n)(1≦m≦1024，1≦n≦1280)被定位於被曝光體CB方向時，入射的曝光光線IL係被反射而朝向投影光學系統60。當微型反射鏡M(m，n)定位於投影光學系統60的外側方向時，匯聚的光係向光吸收板(未圖示)被反射而從投影光學系統60離開。
參考第11圖及第12圖，說明有關曝光繪圖裝置100中的繪圖處理。
第11a圖係表示載置於被曝光體台90上的被曝光體CB的繪圖處理的隨著時間變化的圖示。第11b及11c圖係為說明縫合(stitching)的圖示。又，第12圖係為繪圖處理的流程圖。
以虛線圍繞的長方形的區域SP1至區域SP8係為由八個投影光學系統60－1至投影光學系統60－8被照射至X－Y平面上的曝光區域。在X方向上排成一列的曝光區域SP1至曝光區域SP8藉由被曝光體台90在Y方向移動，以DMD元件41－1至DMD元件41－8做空間調變的圖案被曝光至被曝光體CB。在被曝光體CB上塗佈著光阻或乾膜。被曝光的曝光完畢的區域EX藉由被曝光體台90於Y方向移動而延伸至被曝光體CB的一邊的端部CB－EB。
當曝光區域SP1至曝光區域SP8到達被曝光體CB的端部時，遮片13－1及遮片13－2(參考第2圖)暫時遮蔽曝光光線IL。然後，被曝光體台90於X方向移動，當移動至被曝光體CB尚未曝光的區域時，遮片13－1及遮片13－2開啟，曝光區域SP1至曝光區域SP8再度地被照射至被曝光體CB。然後，藉由被曝光體台90於Y方向移動，曝光完畢的區域EX係延伸至被曝光體CB的端部CB－EA。如此，藉由往復一次或往復數次，在一片被曝光體CB上，例如在電路基板上描繪電路。
以第12圖的流程圖做詳細的說明。
在步驟R11中，第一高壓水銀燈10－1及第二高壓水銀燈10－2的光量係以第一光量感測器SS11及第二光量感測器SS12做確認。電源控制部19係控制第一高壓水銀燈10－1及第二高壓水銀燈10－2的光量大約均等。第一高壓水銀燈10－1及第二高壓水銀燈10－2的光量大約均等後，遮片13遮蔽曝光光線IL。
在步驟R12中，輸入被曝光體CB在X方向Y方向的尺寸及被塗佈的光阻的感光度條件等。
在步驟R13中，進行八個投影光學系統60－1至投影光學系統60－8的倍率調整。例如，被曝光體CB的X方向的寬度為640mm。此時，曝光區域SP1的X方向的寬度為40mm而設定投影光學系統60的倍率時，排成一列的曝光區域SP1至曝光區域SP8為320mm。因此，當被曝光體台90往復一次時，X方向的寬度640mm的曝光結束。而且，在此計算例中，並未考慮後述的縫合的區域。實際上，設置縫合區域、曝光區域SP1的X方向的寬度在40mm以上般，設定投影光學系統60的倍率。而且，使倍率為等倍率而設定成相當於大約DMD元件41的寬度的12mm或14mm也可。
在步驟R14中，根據被塗佈於被曝光體CB的光阻、高壓水銀燈10的光量以及投影光學系統60的倍率等而計算被曝光體台90的Y方向的移動速度。
在步驟R15中，被曝光體CB被真空吸附於被曝光體台90。
在步驟R16中，遮片13開放，開始被曝光體CB的曝光繪圖。
在步驟R17中，被曝光體台90於Y方向移動。
在步驟R18中，當曝光區域SP1至曝光區域SP8到達被曝光體CB的端部時，遮片13遮蔽曝光光線IL。在此狀態下，被曝光體CB的一半成為曝光完畢區域EX。
在步驟R19中，被曝光體台90於X方向移動。
在步驟R20中，遮片13開放，進行被曝光體CB的曝光繪圖。
在步驟R21中，被曝光體台90於－Y方向移動。
在步驟R22中，再度地，當曝光區域SP1至曝光區域SP8到達被曝光體CB的端部時，遮片13遮蔽曝光光線IL。在此狀態下，被曝光體CB的全面成為曝光完畢的區域EX。
在步驟R23中，被曝光體CB從真空吸附被釋放，被曝光體CB從被曝光體台90取出。
接著說明縫合(stitching)。
相鄰的曝光區域SP的交界處係，由於光量不均以及位置偏移，會有顯眼的接縫。因此，為了不使接縫顯眼，而實施縫合。第11b圖係為放大了第11a圖的曝光區域SP6及曝光區域SP7，分離了曝光區域SP6及SP7的圖。曝光區域SP6及曝光區域SP7係形成全曝光區域EX1及半曝光區域EX2。
在全曝光區域EX1，DMD元件41－6的微型反射鏡M旋轉至使全部的曝光光線IL根據電路圖案朝向被曝光體CB。另一方面，在半曝光區域EX2，為了使經過二度曝光而形成電路圖案，DMD元件41－6的微型反射鏡M旋轉至使僅約一半的曝光光線IL朝向被曝光體CB。DMD元件41－7的微型反射鏡M也是同樣地被驅動。因此，當相鄰的曝光區域SP6及曝光區域SP7的半曝光區域EX2重疊時，如第11c圖所示般，成為全曝光區域EX1。而且，在第11a圖中，去程的曝光區域SP1的半曝光區域EX2與回程的曝光區域SP8的半曝光區域EX2重疊。
10．．．高壓水銀燈
11．．．橢圓鏡
13－1、13－2．．．遮片
15－1．．．波長選擇濾光器
17A．．．軸
19．．．電源控制部
20．．．有孔構件
21．．．矩形窗
22．．．反射光學元件
22H．．．穿透區域
23．．．全反射鏡
29．．．檢測窗
30．．．第一照明光學系統
31－1．．．準直透鏡
32－1．．．複眼透鏡
35．．．光圈調整部
37．．．第二照明光學系統
41．．．DMD元件
60．．．投影光學系統
80．．．控制部
82．．．記憶電路
84．．．被曝光體台驅動電路
90．．．被曝光體台
CB．．．被曝光體
SS11．．．第一光量感測器
IL．．．曝光光線
SS12．．．第二光量感測器
SP．．．曝光區域
第1圖係表示本發明之曝光繪圖裝置100的概略立體圖；第2圖係表示第一照明光學系統30－1及30－2的概念圖；第3圖係表示波長調整濾光器15的立體圖；第4圖係表示第二照明光學系統37、DMD元件41及投影光學系統60的立體圖；第5圖係表示從Y方向觀看的反射光學元件22－1及22－2以及全反射鏡23－1至全反射鏡23－8的圖示；第6(a)圖至第6(c)圖係表示各種有孔構件的圖示；第7圖係表示第二照明光學系統37的Y－Z剖面的圖示；第8圖係表示第二照明光學系統37的X－Y剖面的圖示；第9圖係表示使用冷卻噴嘴25的溫度控制的方塊圖；第10a圖係表示一個DMD元件41的立體圖，第10b圖係表示微型反射鏡M的動作的圖示；第11a圖係表示載置於被曝光體台90的被曝光體CB的繪圖處理的隨著時間變化的圖示，第11b及11c圖係為說明縫合的圖示；以及第12圖為繪圖處理的流程圖。
10－1．．．第一高壓水銀燈
11－1．．．橢圓鏡
10－2．．．第二高壓水銀燈
13－1、13－2．．．遮片
15－1．．．波長選擇濾光器
17A．．．軸
20－1、20－2．．．有孔構件
21．．．矩形窗
22－1、22－2．．．反射光學元件
29．．．檢測窗
30－1．．．第一照明光學系統
31－1．．．準直透鏡
30－2．．．第二照明光學系統
32－1．．．複眼透鏡
IL．．．曝光光線
Claims (9)
- 一種曝光繪圖裝置，包括：光源，照射紫外線；第一照明光學系統，使來自上述光源的光束成形為平行光；有孔構件，設有用於將來自上述第一照明光學系統的光束分離成矩形的第一光束和矩形的第二光束的第一矩形窗及第二矩形窗；第一及第二空間光調變裝置，將在上述有孔構件被分離的第一光束及第二光束做空間調變；以及第一及第二投影光學系統，將在該等第一及第二空間光調變裝置被空間調變的第一光束和第二光束導引至被曝光體。
- 如申請專利範圍第1項所述之曝光繪圖裝置，更包括：反射光學元件，將在上述有孔構件被分離的第一光束和第二光束被全反射而導引至上述第一及第二空間光調變裝置；以及第二照明光學系統，將在該反射光學元件被反射的第一光束及第二光束以彼此不同的光路長度導引至上述第一及第二空間光調變裝置；其中上述第一及第二投影光學系統係排成一列。
- 如申請專利範圍第2項所述之曝光繪圖裝置，其中在上述有孔構件和上述第一及第二空間光調變裝置之間配 置一個以上兩個以內的反射光學元件。
- 如申請專利範圍第2項所述之曝光繪圖裝置，其中上述第二照明光學系統係，具有可變化開口面積而調整透過的光量的光圈調整部，該光圈調整部係具有散熱構件。
- 如申請專利範圍第2項所述之曝光繪圖裝置，更包括：噴嘴，對於上述有孔構件、上述第一及第二空間光調變裝置，分別吹冷媒。
- 如申請專利範圍第1項所述之曝光繪圖裝置，其中上述有孔構件係具有將來自上述第一照明光學系統的光束更分離成矩形的第三光束和矩形的第四光束的第三矩形窗和第四矩形窗；上述曝光繪圖裝置具有將在上述有孔構件被分離的第三光束及第四光束做空間調變的第三及第四空間光調變裝置；其中上述有孔構件係，將上述第一矩形窗、第二矩形窗、第三矩形窗、及第四矩形窗配置為對於矩形的邊為45度方向、135度方向、225度方向、及315度方向的四個矩形窗。
- 如申請專利範圍第5項所述之曝光繪圖裝置，其中上述噴嘴係，具有調整冷媒流量的閥；上述曝光繪圖裝置更包括：溫度感測器，對於上述有孔構件、上述第一及第二空間光調變裝置被配置，量測各別的溫度；以及 閥控制部，基於在上述溫度感測器量測的溫度，控制上述閥。
- 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6或7項所述之曝光繪圖裝置，更包括：濾光器裝置，配置於上述第一照明光學系統，可選擇複數的波長。
- 一種曝光繪圖裝置，包括：第一光源及第二光源，照射紫外線；第一系統及第二系統的照明光學系統，使來自上述第一光源及第二光源的光束成行為平行光；第一有孔構件，具有將來自上述第一系統的照明光學系統的光束分離成矩形的四個光束的四個矩形窗；第二有孔構件，具有將來自上述第二系統的照明光學系統的光束分離成矩形的四個光束的四個矩形窗；第一至第四空間光調變裝置，將在上述第一有孔構件分離的四個光束做空間調變；第五至第八空間光調變裝置，將在上述第二有孔構件分離的四個光束做空間調變；第一至第八投影光學系統，配置於第一方向，將在上述第一至第八空間光調變裝置被空間調變的八個光束導引至被曝光體；以及基板台，將配置於從上述第一至第八投影光學系統的焦點面的被曝光體移動於和第一方向正交的第二方向，其次在上述第一方向移動所定距離，且在上述第二方向移動。
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