(57)【要約】【課題】光源にランプを用い、少ない光学素子による簡単な構成で、高い照度の光ビームを得る。【解決手段】光ビーム発生装置から光ビームを発生し、チャック１０と光ビーム照射装置２０とを相対的に移動し、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基材１を走査して、基材１にパターンを描画する。光ビーム発生装置において、高圧ガスをバルブ内に封入したランプ１３から光を発生し、ランプ１３から発生した光を楕円面鏡１４により集光し、楕円面鏡１４により集光した円環状に分布する光を、アキシコンレンズ１６により平行な光ビームにして、光ビーム照射装置２０へ供給する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性樹脂が塗布された基材を支持するチャックと、
光ビームを発生する光ビーム発生装置と、
前記光ビーム発生装置から発生した光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置と、
前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、
前記移動手段により前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動し、前記光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画するパターン形成装置であって、
前記光ビーム発生装置は、高圧ガスをバルブ内に封入したランプと、該ランプから発生した光を集光する楕円面鏡と、該楕円面鏡により集光された円環状に分布する光が円錐面側へ入射し、平面側から平行な光ビームを射出するアキシコンレンズとを有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
前記光ビーム発生装置は、前記アキシコンレンズを保持するホルダを有し、
前記ホルダは、前記アキシコンレンズの温度を調節する液体が流れる液体通路を有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
【請求項３】
前記光ビーム発生装置は、前記アキシコンレンズを保持するホルダを有し、
前記ホルダは、前記アキシコンレンズの表面に気体の流れを作る気体通路を有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
【請求項４】
感光性樹脂が塗布された基材をチャックで支持し、
光ビーム発生装置から光ビームを発生し、
チャックと、光ビーム発生装置から発生した光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、
光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画するパターン形成方法であって、
光ビーム発生装置において、高圧ガスをバルブ内に封入したランプから光を発生し、ランプから発生した光を楕円面鏡により集光し、楕円面鏡により集光した円環状に分布する光をアキシコンレンズの円錐面側へ入射させ、アキシコンレンズの平面側から平行な光ビームを射出して、光ビーム照射装置へ供給することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
光ビーム発生装置において、アキシコンレンズをホルダにより保持し、
ホルダに液体通路を設けて、アキシコンレンズの温度を調節する液体を流すことを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
光ビーム発生装置において、アキシコンレンズをホルダにより保持し、
ホルダに気体通路を設けて、アキシコンレンズの表面に気体の流れを作ることを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の波長の光によって重合や硬化等の化学反応を起こす感光性樹脂が塗布された基材へ光ビームを照射し、光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画するパターン形成装置及びパターン形成方法に関する。
【０００２】
なお、本発明において、基材は、その表面又は内部にパターンが形成されるものであって、板状のもの（通常「基板」と呼ばれるもの）やフィルム状のものを含む。また、感光性樹脂には、フォトレジスト等の紫外線硬化樹脂、スクリーン印刷等の製版材に使用される樹脂、ホログラフィーの記録媒体用の樹脂、ラピッドプロトタイピングに使用される樹脂等が含まれる。
【背景技術】
【０００３】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基材やカラーフィルタ基材、プラズマディスプレイパネル用基材、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基材等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基材上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、従来、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基材上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基材との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基材へ転写するプロキシミティ方式とがあった。
【０００４】
近年、フォトレジストが塗布された基材へ光ビームを照射し、光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画する露光装置が開発されている。光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを直接描画するため、高価なマスクが不要となる。また、描画データ及び走査のプログラムを変更することにより、様々な種類の基材に対応することができる。
【０００５】
光ビームによるパターンの描画は、光ビーム照射装置へ供給された光ビームを、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の空間的光変調器により変調して行われる。従来、光ビームの光源には、レーザーダイオード等の複数の半導体発光素子が用いられ、複数の半導体発光素子から発生した光ビームを光ファイバー等で集めて、光ビーム照射装置へ供給していた。
【０００６】
半導体発光素子は、水銀ランプ等の様な高圧ガスをバルブ内に封入したランプに比べると寿命が長いものの、長時間使用するとその出力が低下する。光ビーム照射装置へ供給される光ビームの強度が低下すると、パターンの描画が十分に行えなくなり、不良が発生する。特許文献１には、光源から供給される光ビームの強度の変化を抑制して、描画品質を安定させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１３８０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、基材の表面の性質を撥水性から親水性へ変化させる場合等の様に、基材の表面改質に用いられる感光性樹脂は、フォトリソグラフィー技術で用いられるフォトレジストに比べて、必要な光量が大きい。この様に大きな光量が必要な感光性樹脂にパターンを描画する場合、光ビームの光源として、従来の半導体発光素子に比べより照度の高いランプを使用する必要がある。水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプは、輝点のサイズが大きい程、発生する光の照度が高くなる。しかしながら、輝点のサイズが大きくなると、発生した光の広がりも大きくなり、平行な光ビームを得るためには、レンズ等の光学素子を多数用いる必要があった。そのため、多数の光学素子を透過する間に損失が多くなって、光量が低下するという問題があった。また、各光学素子の収差により、光ビームのぼけや歪み等が大きくなるという問題があった。さらに、各光学素子を透過する光の強度が高い程、光のエネルギーによる各光学素子の温度上昇が大きくなり、各光学素子に温度変化による屈折率の変化や熱膨張等の変形が生じて、光ビームの光路のずれが大きくなるという問題があった。
【０００９】
本発明の課題は、光源にランプを用い、少ない光学素子による簡単な構成で、高い照度の光ビームを得ることである。また、本発明の課題は、高い照度の光ビームによる光学素子の温度変化を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のパターン形成装置は、感光性樹脂が塗布された基材を支持するチャックと、光ビームを発生する光ビーム発生装置と、光ビーム発生装置から発生した光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置と、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、移動手段によりチャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動し、光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画するパターン形成装置であって、光ビーム発生装置は、高圧ガスをバルブ内に封入したランプと、ランプから発生した光を集光する楕円面鏡と、楕円面鏡により集光された円環状に分布する光が円錐面側へ入射し、平面側から平行な光ビームを射出するアキシコンレンズとを有するものである。
【００１１】
また、本発明のパターン形成方法は、感光性樹脂が塗布された基材をチャックで支持し、光ビーム発生装置から光ビームを発生し、チャックと、光ビーム発生装置から発生した光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、光ビーム照射装置からの光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画するパターン形成方法であって、光ビーム発生装置において、高圧ガスをバルブ内に封入したランプから光を発生し、ランプから発生した光を楕円面鏡により集光し、楕円面鏡により集光した円環状に分布する光をアキシコンレンズの円錐面側へ入射させ、アキシコンレンズの平面側から平行な光ビームを射出して、光ビーム照射装置へ供給するものである。
【００１２】
楕円面鏡は、一方の焦点から出た光がもう一方の焦点へ向かう様に光を反射して、ランプから発生した光を集光する。アキシコンレンズ（Ａｘｉｃｏｎ  ｌｅｎｓ）は、円錐レンズ（ｃｏｎｉｃａｌ  ｌｅｎｓ）とも呼ばれ、一方が円錐面、他方が平面の形状で、平面側へ入射して円錐面側から射出された光は、円環状に広がる。そのため、アキシコンレンズは、一般に断面がドーナツ形の円環状ビームの形成に利用されている。ランプから発生して楕円面鏡により集光された光は円環状に分布しており、本発明では、楕円面鏡により集光した円環状に分布する光をアキシコンレンズの円錐面側へ入射させ、アキシコンレンズの平面側から平行な光ビームを射出して、光ビーム照射装置へ供給する。光源にランプを用い、楕円面鏡及びアキシコンレンズによる簡単な構成で、高い照度の光ビームが得られる。
【００１３】
さらに、本発明のパターン形成装置は、光ビーム発生装置が、アキシコンレンズを保持するホルダを有し、ホルダが、アキシコンレンズの温度を調節する液体が流れる液体通路を有するものである。また、本発明のパターン形成方法は、光ビーム発生装置において、アキシコンレンズをホルダにより保持し、ホルダに液体通路を設けて、アキシコンレンズの温度を調節する液体を流すものである。ホルダの液体通路を流れる液体により、アキシコンレンズの温度が調節されて、高い照度の光ビームによるアキシコンレンズの温度変化が抑制される。
【００１４】
あるいは、本発明のパターン形成装置は、光ビーム発生装置が、アキシコンレンズを保持するホルダを有し、ホルダが、アキシコンレンズの表面に気体の流れを作る気体通路を有するものである。また、本発明のパターン形成方法は、光ビーム発生装置において、アキシコンレンズをホルダにより保持し、ホルダに気体通路を設けて、アキシコンレンズの表面に気体の流れを作るものである。ホルダの気体通路で作られた気体の流れにより、アキシコンレンズの表面が冷却されて、高い照度の光ビームによるアキシコンレンズの温度上昇が抑制される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光ビーム発生装置において、高圧ガスをバルブ内に封入したランプから光を発生し、ランプから発生した光を楕円面鏡により集光し、楕円面鏡により集光した円環状に分布する光をアキシコンレンズの円錐面側へ入射させ、アキシコンレンズの平面側から平行な光ビームを射出して、光ビーム照射装置へ供給することにより、光源にランプを用い、楕円面鏡及びアキシコンレンズによる簡単な構成で、高い照度の光ビームを得ることができる。
【００１６】
さらに、光ビーム発生装置において、アキシコンレンズをホルダにより保持し、ホルダに液体通路を設けて、アキシコンレンズの温度を調節する液体を流すことにより、高い照度の光ビームによるアキシコンレンズの温度変化を抑制することができる。
【００１７】
あるいは、光ビーム発生装置において、アキシコンレンズをホルダにより保持し、ホルダに気体通路を設けて、アキシコンレンズの表面に気体の流れを作ることにより、高い照度の光ビームによるアキシコンレンズの温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の正面図である。
【図４】光ビーム発生装置及び光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。
【図５】アキシコンレンズの動作を説明する図である。
【図６】アキシコンレンズのホルダの一例を示す図である。
【図７】アキシコンレンズのホルダの他の例を示す図である。
【図８】移動ステージの側面図である。
【図９】移動ステージの正面図である。
【図１０】ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。
【図１１】レーザー測長系の動作を説明する図である。
【図１２】描画制御部の概略構成を示す図である。
【図１３】光ビームによる基材の走査を説明する図である。
【図１４】光ビームによる基材の走査を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の概略構成を示す図である。また、図２は本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の正面図である。パターン形成装置は、ベース３、Ｘガイド４、移動ステージ、チャック１０、ゲート１１、光ビーム発生装置、光ビーム照射装置２０、リニアスケール３１，３３、エンコーダ３２，３４、エンコーダ信号分配器３５、レーザー測長系、レーザー測長系制御装置４０、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０を含んで構成されている。なお、図１では、光ビーム発生装置が省略されている。また、図２及び図３では、光ビーム発生装置、エンコーダ信号分配器３５、レーザー測長系のレーザー光源４１、レーザー測長系制御装置４０、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０が省略されている。パターン形成装置は、これらの他に、基材１をチャック１０へ搬入し、また基材１をチャック１０から搬出する基材搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。
【００２０】
なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【００２１】
図１及び図２において、チャック１０は、基材１の受け渡しを行う受け渡し位置にある。受け渡し位置において、図示しない基材搬送ロボットにより基材１がチャック１０へ搬入され、また図示しない基材搬送ロボットにより基材１がチャック１０から搬出される。チャック１０は、基材１の裏面を真空吸着して支持する。基材１の表面には、感光性樹脂が塗布されている。
【００２２】
基材１にパターンの描画を行う描画位置の上空に、ベース３をまたいでゲート１１が設けられている。ゲート１１には、複数の光ビーム照射装置２０が搭載されている。なお、本実施の形態は、４つの光ビーム照射装置２０を用いたパターン形成装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の数はこれに限らず、本発明は１つ又は２つ以上の光ビーム照射装置を用いたパターン形成装置に適用される。
【００２３】
図４は、光ビーム発生装置及び光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。光ビーム発生装置は、ランプハウス１２、ランプ１３、楕円面鏡１４、ミラー１５、アキシコンレンズ１６、及び電源供給回路１７を含んで構成されている。ランプ１３、楕円面鏡１４、ミラー１５、及びアキシコンレンズ１６は、ランプハウス１２内に収納されている。光ビーム発生装置は、これらの他に、ランンプ１３から発生した光を遮断するためのシャッター、波長選択用のフィルタ、照度調整用のフィルタ等を備えている。
【００２４】
ランプ１３には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプが使用されている。電源供給回路１７は、ランプ１３へ定格電流を供給して、ランプ１３を点灯する。ランプ１３から発生した光は、楕円面鏡１４により集光され、ミラー１５で反射されて、アキシコンレンズ１６へ照射される。なお、ミラー１５は、ランプハウス１２を小型化するために設けられたものであり、ミラー１５を用いず、楕円面鏡１４で集光した光をアキシコンレンズ１６へ直接照射してもよい。
【００２５】
図５は、アキシコンレンズの動作を説明する図である。図５では、図４のミラー１５を省略して、楕円面鏡１４により集光した光をアキシコンレンズ１６へ直接照射した場合を示している。ランプ１３は、その輝点の中心が楕円面鏡１４の第一焦点に位置する様に配置されている。楕円面鏡１４は、第一焦点から出た光が第二焦点へ向かう様に光を反射して、ランプ１３から発生した光を集光する。アキシコンレンズ（Ａｘｉｃｏｎ  ｌｅｎｓ）は、円錐レンズ（ｃｏｎｉｃａｌ  ｌｅｎｓ）とも呼ばれ、一方が円錐面、他方が平面の形状で、通常は断面がドーナツ形の円環状ビームの形成等に利用されている。アキシコンレンズ１６は、円錐面の頂点が楕円面鏡１４の第二焦点の近傍に位置する様に配置されている。ランプ１３から発生して楕円面鏡１４により集光された光は円環状に分布しており、アキシコンレンズ１６の円錐面側へ入射する。アキシコンレンズ１６は、楕円面鏡１４により集光された円環状の光を、平行な光ビームに変換して平面側から射出する。光源にランプ１３を用い、楕円面鏡１４及びアキシコンレンズ１６による簡単な構成で、高い照度の光ビームが得られる。
【００２６】
図４において、アキシコンレンズ１６は、図示しないホルダにより保持されている。図６は、アキシコンレンズのホルダの一例を示す図である。図６（ａ）はホルダの側面図、図６（ｂ）はホルダの正面図、図６（ｃ）はホルダの背面図である。図６（ａ）において、ホルダ１８には、アキシコンレンズ１６を装着するための装着孔１８ａが設けられている。装着孔１８ａは、直径の異なる２つの穴をつなげて構成され、アキシコンレンズ１６は、装着孔１８ａの直径の大きい方の穴に挿入されて、その側面及び平面の外周部が装着孔１８ａの内壁により支持されている。
【００２７】
装着孔１８ａの周囲のホルダ１８の内部には、図６（ｂ），（ｃ）に破線で示した液体通路１８ｂが形成されている。液体通路１８ｂの両端には管継手１８ｃが接続されており、図示しない液体供給装置から管継手１８ｃを介して、所定の温度の温度調節用液体が液体通路１８ｂへ供給される。温度調節用液体としては、水を用いてもよく、また他の液体を用いてもよい。ホルダ１８は、アルミニウムや銅等の熱伝導率の良い材料から成り、液体通路１８ｂへ供給された温度調節用液体は、液体通路１８ｂ内を流れる間に、ホルダ１８を介してアキシコンレンズ１６と熱交換を行った後、図示しない液体供給源へ回収される。ホルダ１８の液体通路１８ｂを流れる温度調節用液体により、アキシコンレンズ１６の温度が調節されて、高い照度の光ビームによるアキシコンレンズ１６の温度変化が抑制される。特に、温度調節用液体によりアキシコンレンズ１６を所定の温度に保つことができるので、コールドスタートから熱平衡に達するまで待つ必要がなく、待機時間を省くことができる。
【００２８】
図７は、アキシコンレンズのホルダの他の例を示す図である。図７（ａ）はホルダの上面図、図７（ｂ）はホルダの正面図、図７（ｃ）はホルダの背面図である。図７（ａ）において、ホルダ１９には、アキシコンレンズ１６を装着するための装着孔１９ａが設けられている。装着孔１９ａは、直径の異なる２つの穴をつなげて構成され、アキシコンレンズ１６は、装着孔１９ａの直径の大きい方の穴に挿入されて、その側面及び平面の外周部が装着孔１９ａの内壁により支持されている。
【００２９】
図７（ａ），（ｂ）に示す様に、ホルダ１９の一方の面には、溝状の気体通路１９ｂが形成されている。また、図７（ａ），（ｃ）に示す様に、ホルダ１９の他方の面には、溝状の気体通路１９ｃが形成されている。図示しない気体供給源から、気体通路１９ｂ，１９ｃへ冷却用気体が供給される。冷却用気体としては、空気を用いてもよく、また不活性ガス等を用いてもよい。冷却用気体は、気体通路１９ｂ，１９ｃ内を図７（ｂ），（ｃ）に矢印で示す様に上方向へ流れて、アキシコンレンズ１６の表面に気体の流れを形成する。ホルダ１９の気体通路１９ｂ，１９ｃで作られた気体の流れにより、アキシコンレンズ１６の表面が冷却されて、高い照度の光ビームによるアキシコンレンズ１６の温度上昇が抑制される。
【００３０】
図４において、光ビーム照射装置２０は、フライアイレンズ２１、ミラー２２、コンデンサレンズ群２３、プリズム２４、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）２５、投影レンズ２６、及びＤＭＤ駆動回路２７を含んで構成されている。光ビーム発生装置から発生した光ビームは、フライアイレンズ２１へ入射し、フライアイレンズ２１により、照射面における強度分布の均一化が行われる。なお、フライアイレンズ２１の代わりにロッドレンズ等を用いてもよい。フライアイレンズ２１から射出された光は、ミラー２２で反射され、コンデンサレンズ群２３により集光されて、プリズム２４へ入射する。プリズム２４は、断面が三角形の２つのプリズムを組み合わせて構成され、光ビームを所定の角度でＤＭＤ２５へ照射する。ＤＭＤ２５は、光ビームを反射する複数の微小なミラーを直交する二方向に配列して構成された空間的光変調器であり、各ミラーの角度を変更して光ビームを変調する。ＤＭＤ２５により変調された光ビームは、再びプリズム２４を通って投影レンズ２６へ入射し、投影レンズ２６を含むヘッド部２０ａから照射される。ＤＭＤ駆動回路２７は、主制御装置７０から供給された描画データに基づいて、ＤＭＤ２５の各ミラーの角度を変更する。
【００３１】
図２及び図３において、チャック１０は、移動ステージに搭載されている。図８は、移動ステージの側面図である。また、図９は、移動ステージの正面図である。移動ステージは、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、及びＺ−チルト機構９を含んで構成されている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図１のステージ駆動回路６０により駆動される。Ｚ−チルト機構９は、θステージ８に搭載され、チャック１０の裏面を３点で支持して、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトする。
【００３２】
θステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基材１は、直交する二辺がＸ方向及びＹ方向へ向く様に回転される。Ｘステージ５のＸ方向への移動により、チャック１０は、受け渡し位置と描画位置との間を移動される。描画位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームが、基材１をＸ方向へ走査する。また、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームによる基材１の走査領域が、Ｙ方向へ移動される。図１において、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、θステージ８のθ方向へ回転、Ｘステージ５のＸ方向への移動、及びＹステージ７のＹ方向への移動を行う。
【００３３】
図１０は、ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５は、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査方向（Ｘ方向）に対して、所定の角度θだけ傾いて配置されている。ＤＭＤ２５を、走査方向に対して傾けて配置すると、直交する二方向に配列された複数のミラー２５ａのいずれかが、隣接するミラー２５ａ間の隙間に対応する箇所をカバーするので、パターンの描画を隙間無く行うことができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、Ｘステージ５によりチャック１０をＸ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査を行っているが、光ビーム照射装置２０を移動することにより、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査を行ってもよい。また、本実施の形態では、Ｙステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査領域を変更しているが、光ビーム照射装置２０を移動することにより、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基材１の走査領域を変更してもよい。
【００３５】
図１及び図２において、ベース３には、Ｘ方向へ伸びるリニアスケール３１が設置されている。リニアスケール３１には、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。また、Ｘステージ５には、Ｙ方向へ伸びるリニアスケール３３が設置されている。リニアスケール３３には、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。
【００３６】
図１及び図３において、Ｘステージ５の一側面には、リニアスケール３１に対向して、エンコーダ３２が取り付けられている。エンコーダ３２は、リニアスケール３１の目盛を検出して、パルス信号をエンコーダ信号分配器３５へ出力する。また、図１及び図２において、Ｙステージ７の一側面には、リニアスケール３３に対向して、エンコーダ３４が取り付けられている。エンコーダ３４は、リニアスケール３３の目盛を検出して、パルス信号をエンコーダ信号分配器３５へ出力する。主制御装置７０は、エンコーダ信号分配器３５を介して、エンコーダ３２，３４のパルス信号を入力する。そして、主制御装置７０は、エンコーダ３２のパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出し、エンコーダ３４のパルス信号をカウントして、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出する。
【００３７】
また、ステージ駆動回路６０は、エンコーダ信号分配器３５を介して、エンコーダ３２，３４のパルス信号を入力する。そして、ステージ駆動回路６０は、エンコーダ３２のパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出し、エンコーダ３４のパルス信号をカウントして、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出し、Ｘステージ５及びＹステージ７をフィードバック制御する。
【００３８】
図１１は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図１１においては、図１に示したゲート１１、及び光ビーム照射装置２０が省略されている。レーザー測長系は、レーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源４１、レーザー干渉計４２，４４、及びバーミラー４３，４５を含んで構成されている。Ｙ方向へ伸びるバーミラー４３は、図８及び図９に示す様に、アーム５１によりＹステージ７のＹ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。また、Ｘ方向へ伸びるバーミラー４５は、図８及び図９に示す様に、アーム５２によりＹステージ７のＸ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。本実施の形態では、Ｙ方向へ伸びるバーミラー４３が、アーム５１により、移動ステージに搭載されたチャック１０の高さに取り付けられている。
【００３９】
図１１において、レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４３へ照射し、バーミラー４３により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉を測定する。本実施の形態では、Ｙ方向へ伸びるバーミラー４３が、アーム５１により、移動ステージに搭載されたチャック１０の高さに取り付けられているので、レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉をチャック１０の高さで測定する。この測定は、Ｙ方向の２箇所で行う。レーザー測長系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４２の測定結果から、移動ステージのＸ方向の位置を検出する。
【００４０】
一方、レーザー干渉計４４は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４５へ照射し、バーミラー４５により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４５により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４４の測定結果から、移動ステージのＹ方向の位置を検出する。
【００４１】
図４において、主制御装置７０は、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ描画データを供給する描画制御部を有する。図１２は、描画制御部の概略構成を示す図である。描画制御部７１は、メモリ７２，７６、バンド幅設定部７３、中心点座標決定部７４、座標決定部７５、及び描画データ作成部７７を含んで構成されている。なお、図１２では、エンコーダ３２，３４と主制御装置７０との間に設けられたエンコーダ信号分配器３５が省略されている。
【００４２】
メモリ７６には、設計値マップが格納されている。設計値マップには、描画データがＸＹ座標で示されている。描画データ作成部７７は、メモリ７６に格納された設計値マップの描画データから、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データを作成する。メモリ７２は、描画データ作成部７７が作成した描画データを、そのＸＹ座標をアドレスとして記憶する。
【００４３】
バンド幅設定部７３は、メモリ７２から読み出す描画データのＹ座標の範囲を決定することにより、光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射される光ビームのＹ方向のバンド幅を設定する。
【００４４】
レーザー測長系制御装置４０は、描画位置におけるパターンの描画を開始する前の移動ステージのＸＹ方向の位置を検出する。中心点座標決定部７４は、レーザー測長系制御装置４０が検出した移動ステージのＸＹ方向の位置から、パターンの描画を開始する前のチャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。図１において、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基材１の走査を行う際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５によりチャック１０をＸ方向へ移動させる。基材１の走査領域を移動する際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｙステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動させる。図１２において、中心点座標決定部７４は、エンコーダ３２，３４からのパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量及びＹステージ７のＹ方向への移動量を検出し、チャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。
【００４５】
座標決定部７５は、中心点座標決定部７４が決定したチャック１０の中心点のＸＹ座標に基づき、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データのＸＹ座標を決定する。メモリ７２は、座標決定部７５が決定したＸＹ座標をアドレスとして入力し、入力したＸＹ座標のアドレスに記憶された描画データを、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ出力する。
【００４６】
図１３及び図１４は、光ビームによる基材の走査を説明する図である。図１３及び図１４は、４つの光ビーム照射装置２０からの４本の光ビームにより、基材１のＸ方向の走査を４回行って、基材１全体を走査する例を示している。図１３及び図１４においては、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａが破線で示されている。各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームは、Ｙ方向にバンド幅Ｗを有し、Ｘステージ５のＸ方向への移動によって、基材１を矢印で示す方向へ走査する。
【００４７】
図１３（ａ）は、１回目の走査を示し、Ｘ方向への１回目の走査により、図１３（ａ）に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。１回目の走査が終了すると、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、基材１がＹ方向へバンド幅Ｗと同じ距離だけ移動される。図１３（ｂ）は、２回目の走査を示し、Ｘ方向への２回目の走査により、図１３（ｂ）に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。２回目の走査が終了すると、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、基材１がＹ方向へバンド幅Ｗと同じ距離だけ移動される。図１４（ａ）は、３回目の走査を示し、Ｘ方向への３回目の走査により、図１４（ａ）に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われる。３回目の走査が終了すると、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、基材１がＹ方向へバンド幅Ｗと同じ距離だけ移動される。図１４（ｂ）は、４回目の走査を示し、Ｘ方向への４回目の走査により、図１４（ｂ）に灰色で示す走査領域でパターンの描画が行われ、基材１全体の走査が終了する。
【００４８】
複数の光ビーム照射装置２０からの複数の光ビームにより基材１の走査を並行して行うことにより、基材１全体の走査に掛かる時間を短くすることができ、タクトタイムを短縮することができる。
【００４９】
なお、図１３及び図１４では、基材１のＸ方向の走査を４回行って、基材１全体を走査する例を示したが、走査の回数はこれに限らず、基材１のＸ方向の走査を３回以下又は５回以上行って、基材１全体を走査してもよい。
【００５０】
以上説明した実施の形態によれば、光ビーム発生装置において、高圧ガスをバルブ内に封入したランプ１３から光を発生し、ランプ１３から発生した光を楕円面鏡１４により集光し、楕円面鏡１４により集光した円環状に分布する光をアキシコンレンズ１６の円錐面側へ入射させ、アキシコンレンズ１６の平面側から平行な光ビームを射出して、光ビーム照射装置２０へ供給することにより、光源にランプ１３を用い、楕円面鏡１４及びアキシコンレンズ１６による簡単な構成で、高い照度の光ビームを得ることができる。
【００５１】
さらに、光ビーム発生装置において、アキシコンレンズ１６をホルダ１８により保持し、ホルダ１８に液体通路１８ｂを設けて、アキシコンレンズ１６の温度を調節する温度調節用液体を流すことにより、高い照度の光ビームによるアキシコンレンズ１６の温度変化を抑制することができる。
【００５２】
あるいは、光ビーム発生装置において、アキシコンレンズ１６をホルダ１９により保持し、ホルダ１９に気体通路１９ｂ，１９ｃを設けて、アキシコンレンズ１６の表面に気体の流れを作ることにより、高い照度の光ビームによるアキシコンレンズ１６の温度上昇を抑制することができる。
【００５３】
本発明は、印刷技術によりフレキシブル基板等に表示回路、電子回路、電子部品等を作成するプリンタブルエレクトロニクス分野において、基材（基板、フィルム等）に印刷用の版（マスク）をパターニングする際に適用することができる。また、本発明は、パッケージ基材を含むプリント配線基材分野又は半導体分野において、高精細な永久パターン（保護膜、層間絶縁膜、ソルダーレジストパターン等）を形成する際にも適用することができる。これらの技術分野の製品として、例えば、電子ペーパー、電子看板、プリンタブルＴＦＴ等がある。
本発明は、特定の波長の光によって重合や硬化等の化学反応を起こす感光性樹脂を用いた基材の表面改質にも適用することができる。また、本発明は、半導体のＳｉ貫通電極（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｓｉｌｉｃｏｎ  ｖｉａ，ＴＳＶ）のチップ間のリペア配線等のパターンの形成にも適用することができる。
さらに、本発明は、印刷の版を作成する装置、輪転機の版作成装置、リソグラフやプリポート等のステンシル印刷装置又は孔版印刷装置等にも適用できる。また、本発明は、スクリーン印刷等の製版装置、半導体装置のリペア装置、パッケージ基材を含むプリント配線基材製造装置、フラットパネルディスプレイやプリント基材等の微細な電極パターンや露光用マスクのパターン作成装置にも適用することができる。
基材には、ウエハ、プリント基材、フラットパネルディスプレイ、マスク、レチクル等や、雑誌、新聞、本等の複写に用いられる板型が含まれ、さらに、それらをフィルム状にしたものも含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１  基材
３  ベース
４  Ｘガイド
５  Ｘステージ
６  Ｙガイド
７  Ｙステージ
８  θステージ
９  Ｚ−チルト機構
１０  チャック
１１  ゲート
１２  ランプハウス
１３  ランプ
１４  楕円面鏡
１５  ミラー
１６  アキシコンレンズ
１７  電源供給回路
１８，１９  ホルダ
１８ａ，１９ａ  装着孔
１８ｂ  液体通路
１８ｃ  管継手
１９ｂ，１９ｃ  気体通路
２０  光ビーム照射装置
２０ａ  ヘッド部
２１  フライアイレンズ
２２  ミラー
２３  コンデンサレンズ群
２４  プリズム
２５  ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）
２６  投影レンズ
２７  ＤＭＤ駆動回路
３１，３３  リニアスケール
３２，３４  エンコーダ
３５  エンコーダ信号分配器
４０  レーザー測長系制御装置
４１  レーザー光源
４２，４４  レーザー干渉計
４３，４５  バーミラー
５１，５２  アーム
６０  ステージ駆動回路
７０  主制御装置
７１  描画制御部
７２，７６  メモリ
７３  バンド幅設定部
７４  中心点座標決定部
７５  座標決定部
７７  描画データ作成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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