(57)【要約】【課題】複数の光照射部を備えるパターン描画装置において装置構造を簡素化する。【解決手段】パターン描画装置１は、バンドルファイバ４１、ランプハウス６、基板９を保持するステージユニット２、複数の描画ヘッド４０を有する描画ユニット４、並びに、ステージユニット２と描画ユニット４とを相対的に移動する機構を有する。描画ヘッド４０には、反射光を変調する微小ミラー群を有するＤＭＤが設けられ、基板９が描画ヘッド４０に対して相対的に移動しつつ、描画ヘッド４０から空間変調された光が基板９上へ照射されることによりパターンの描画が行われる。パターン描画装置１では、光源に複数の小出力ショートアークランプを使用し、ランプハウス６内の複数の光源からの光をバンドルファイバ４１により１つの経路に合成して描画ヘッド４０に光を導くことで、装置構造を簡素化して安価なパターン描画装置を提供することができる。【選択図】図１
2006343684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射により基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、
基板を保持する保持部と、
複数の光源と、
前記複数の光源からの光が複数の入力端からそれぞれ入射し、前記複数の入力端からの前記光を合成して１つの出力端へと導くバンドルファイバと、
前記出力端から出力される光を空間変調して前記保持部に保持された基板に向けて出射する光照射部と、
前記光照射部を前記保持部に対して相対的に移動する移動機構と、
を備え、
前記複数の入力端のそれぞれにおいて、光源からの光束の断面の照度が前記断面内における最大値の３０％以上７０％以下の範囲から前記光束を取り込むことを特徴とするパターン描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の光源のそれぞれが、ショートアークランプであることを特徴とするパターン描画装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の光源を内部に収納し、前記光照射部とは別体とされるランプハウスをさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記光照射部において、前記バンドルファイバの前記出力端が、断面が多角形のインテグレータに近接され、前記出力端の端面の形状が前記インテグレータの前記断面と略同一とされることを特徴とするパターン描画装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記光照射部が、独立して偏向可能な２次元に配列された複数の微小ミラーにより光を空間変調する空間光変調デバイスを備えることを特徴とするパターン描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光材料に空間変調された光を照射してパターンを描画するパターン描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空間光変調デバイスを使用し、画像情報のデータに基づいて変調された光を感光材料上に照射してパターンを描画するパターン描画装置が開発されている。このような装置として、例えば、特許文献１では、空間光変調素子としてＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を搭載し、ＤＭＤに１ないし３個のランプ光源からの光を導く露光装置が開示されている。また、特許文献２では、各露光ヘッドがＤＭＤおよび複数のレーザ光源を用い、複数の露光ヘッド毎に画素の更新タイミングを変更することで、露光ヘッド間での走査方向の倍率誤差を補正する描画装置が開示されている。
【０００３】
なお、特許文献３では、２次元空間光変調素子を用いる露光装置において、オプティカルインテグレータに向けて光を出射する光ファイババンドルの端部を、オプティカルインテグレータの出射面の輪郭形状と略相似形とすることで、高い照明効率を得る技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１５７２１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２３３７１８号公報
【特許文献３】特開２００４−２２８３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プリント配線板製造用に使用されている汎用レジストには、ｉ線（３６５ｎｍ）付近に感度ピークを持つものが多くある。３６５ｎｍ付近の波長を発振するレーザとしては、３５１ｎｍのＡｒイオンレーザや、３５５ｎｍのＹＡＧ３倍波レーザ等が挙げられるが、いずれも出力が数Ｗ程度しかない上に高価なため、高い照度にて光を照射してパターンを描画するためには多数のレーザ素子が必要となり、実際に装置に採用するのは困難である。また、特許文献２のように半導体レーザを採用する場合も同様に多数の半導体レーザが必要となり、装置の製造コストが増大してしまう。
【０００５】
これらの光源に代わるものとして輝度の高い小出力ショートアークランプが挙げられる。小出力のショートアークランプは、プロジェクター技術の進歩に伴い開発が進められているが、輝度が高い上、高出力のショートアークランプに比べて小型で価格も比較的安価であり、また数千時間以上使用可能と寿命も長いという点で優れている。
【０００６】
しかしながら、光源として複数のランプを用いる場合、特許文献１のような偏光を利用した光の合成では、合成に用いられる構造が複雑化し、光の利用効率も低下してしまう。また、ランプは点光源でないため、特許文献２のように複数の光源からの光をレンズを用いて１つのファイバ要素の微小端面上の一点に集光させて入射させることも困難となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光照射部を備えるパターン描画装置において、装置構造を簡素化するとともに複数の光源からの光を容易に合成して光照射部へと導き、さらに光照射部から基板に高い照度にて光を照射することを目的としている。特に、光源に小出力のショートアークランプを用いることで、安価な汎用レジストに対応したコンパクトかつ長寿命なパターン描画装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、光の照射により基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、基板を保持する保持部と、複数の光源と、前記複数の光源からの光が複数の入力端からそれぞれ入射し、前記複数の入力端からの前記光を合成して１つの出力端へと導くバンドルファイバと、前記出力端から出力される光を空間変調して前記保持部に保持された基板に向けて出射する光照射部と、前記光照射部を前記保持部に対して相対的に移動する移動機構とを備え、前記複数の入力端のそれぞれにおいて、光源からの光束の断面の照度が前記断面内における最大値の３０％以上７０％以下の範囲から前記光束を取り込む。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン描画装置であって、前記複数の光源のそれぞれが、ショートアークランプである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターン描画装置であって、前記複数の光源を内部に収納し、前記光照射部とは別体とされるランプハウスをさらに備える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記光照射部において、前記バンドルファイバの前記出力端が、断面が多角形のインテグレータに近接され、前記出力端の端面の形状が前記インテグレータの前記断面と略同一とされる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記光照射部が、独立して偏向可能な２次元に配列された複数の微小ミラーにより光を空間変調する空間光変調デバイスを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、複数の光源からの光を容易に合成して光照射部へと導くことにより、装置構造を簡素化することができる。さらに、入力端において光を取り込む範囲を限定することによりバンドルファイバ内における光束の密度を高くすることができ、光照射部から基板に高い照度にて光を照射することができる。
【００１４】
請求項２の発明では、光源にショートアークランプを用いることにより、例えば、汎用レジストに高い照度にて効率よくパターンを描画することができる。
【００１５】
請求項３の発明では、光源と光照射部とを熱的に分離することができる。さらに、請求項４の発明では、バンドルファイバの出力端からインテグレータに効率よく光を導くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の一の実施の形態に係るパターン描画装置１の構成を示す図である。パターン描画装置１は、入力される画像情報のデータに基づいて空間変調された光を感光材料に向けて照射することによりパターンを描画する。パターン描画装置１は、汎用レジスト膜が形成されたプリント配線板（以下、「基板９」という。）を保持するステージユニット２、ステージユニット２を図１中のＹ方向へと移動するステージ移動機構３１、それぞれが空間変調された略ビーム状の光を基板９に向けて照射する複数（図１では６個）の光照射部である描画ヘッド４０を有する描画ユニット４、描画ユニット４をＸ方向へと移動する描画ユニット移動機構３２、それぞれが複数の光源を内部に収納する複数の（本実施の形態では６台の）ランプハウス６、複数のランプハウス６と複数の描画ヘッド４０とをそれぞれ接続する複数のバンドルファイバ４１および描画ユニット４に接続された制御部５を備える。
【００１７】
ステージユニット２は、ステージ支持台２１および基板９を保持するステージ２２を有し、ステージ２２の上面は基板９を吸着するチャックとなっている。
【００１８】
ステージ支持台２１はリニアモータであるステージ移動機構３１の移動体側に固定されており、制御部５がステージ移動機構３１を制御することにより、基板９が図１中のＹ方向（主走査方向）に移動する。ステージ移動機構３１には、リニアエンコーダ３１１がさらに取り付けられ、リニアエンコーダ３１１は主走査方向に関するステージユニット２の走査位置（装置に固定された座標に対するステージ２２の位置）を検出し、走査位置を示す位置検出信号が制御部５へと出力される。
【００１９】
描画ユニット４は描画ユニット移動機構３２の移動体側に固定され、描画ユニット移動機構３２により主走査方向にほぼ垂直な副走査方向（図１中のＸ方向）に間欠的に移動する。すなわち、基板９のＹ方向への移動（主走査）が終了する毎に描画ユニット移動機構３２は次の主走査の開始位置へと描画ユニット４をＸ方向に移動（副走査）させる。そして、次の主走査が前回の主走査とは逆向きに行われる。
【００２０】
以上のように、パターン描画装置１では、ステージ移動機構３１および描画ユニット移動機構３２により描画ユニット４がステージユニット２に対して図１中のＸ方向およびＹ方向へと相対的に移動することが可能とされており、これにより、複数の描画ヘッド４０から空間変調された光が照射される基板９上の複数の領域が基板９に対してＸ方向およびＹ方向へと走査される。この移動を繰り返すことによって、所定サイズのパターンが基板９上に描画される。
【００２１】
バンドルファイバ４１は、素線である細い光ファイバが数百から数千本束ねられたものであり、光ファイバが複数に分けられて束ねられることにより光が入射する複数の入力端とされ（後述の図６の符号４１１参照）、光ファイバの束が途中で合成されて束ねられて１つの出力端が形成されている。このような構造により、複数の入力端から入射する光が合成されて１つの出力端へと導かれる。なお、後述の図４のように、バンドルファイバ４１の両端である出力端４１２および複数の入力端４１１には端末金具が取り付けられる。バンドルファイバ４１を用いることで、複雑な機構や構成要素の高精度な配置を用いることなく複数の光源からの光を容易に合成することができる。
【００２２】
制御部５は、データ処理部５１、照射制御部５２および走査制御部５３を有し、ＣＡＤ等により生成された画像情報のデータがデータ処理部５１において描画データに変換される。変換された描画データは照射制御部５２および走査制御部５３へと出力される。照射制御部５２は描画データをラスタデータへと変換し、変換されたラスタデータに従って各描画ヘッド４０からの光の出射が制御される。また、走査制御部５３により、ステージ移動機構３１、および、描画ユニット移動機構３２が制御される。
【００２３】
図２は、描画ヘッド４０の構成を示す図である。図２では、内部構造を示すためにハウジングを破線にて示している。既述のように、バンドルファイバ４１の複数の入力端はランプハウス６に収納される複数の光源にそれぞれ光学的に接続され、各描画ヘッド４０は、バンドルファイバ４１の出力端４１２に接続される。これにより、複数の光源と描画ヘッド４０とが光学的に接続される。描画ヘッド４０は、光を空間変調するＤＭＤ４２、出力端４１２からの光をＤＭＤ４２へと導く光学要素群である照明光学系４３およびＤＭＤ４２からの光を基板９へと導く投影レンズ４４を備える。バンドルファイバ４１の出力端４１２からの光は、まず、光量調整フィルタ４３１ａへと導かれ、光量調整フィルタ４３１ａにおいて、略ビーム状の光が所望の光量に調整される。光量調整フィルタ４３１ａを透過した光はインテグレータ４３２、複数のレンズで構成されるリレー系４３３およびミラー４３４を介して集光ミラー４３５へと導かれ、集光ミラー４３５は光を集光させつつＤＭＤ４２へと導く。
【００２４】
図３は、ＤＭＤ４２を示す図である。ＤＭＤ４２はシリコン基板４２１の上に複数の微小ミラーが独立して偏向可能な２次元に（格子状に）配列された（互いに垂直な２方向に配列された）微小ミラー群４２２を有する空間光変調デバイスであり、各微小ミラーに対応するメモリセルに書き込まれたデータに従って、各微小ミラーが静電作用によりＤＭＤ４２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ミラー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）は、投影レンズ４４へと導かれ、投影レンズ４４からの光が微小ミラー群に対して光学的に共役な基板９上の光照射領域へと照射される。
【００２５】
図４は、バンドルファイバ４１の入力端４１１、出力端４１２、および、インテグレータ４３２を示す図である。バンドルファイバ４１では複数の光源からの光が複数の入力端４１１からそれぞれ入射し、途中で光ファイバの束を合成することにより１つの出力端４１２から光が出射されるが、図４では入力端４１１を１つのみ図示している。また、光量調整フィルタ４３１ａの図示も省略している。インテグレータ４３２は、４枚のミラーをその蒸着面を内側にして貼り合わせた中空タイプのものが用いられ、入射する光が内側で反射を繰り返すことにより、出射端で均一な照度分布が形成される。なお、全反射を利用した中実タイプのインテグレータも使用可能である。
【００２６】
図４に示すように、バンドルファイバ４１の入力端４１１では、端末金具４１１ａの内側において端面が円形になるようにバンドルファイバ入力端４１１ｂが束ねられるのに対し、出力端４１２では、端末金具４１２ａの内側において端面の形状がインテグレータ４３２の入射端面と略同一の矩形（すなわち、インテグレータ４３２の断面と略同一形状）となるようにバンドルファイバ出力端４１２ｂが束ねられる。なお、図２では図示の都合上、出力端４１２とインテグレータ４３２とを離して描いているが、実際には、出力端４１２はインテグレータ４３２に近接して配置される。これにより、光の損失を抑えて出力端４１２からインテグレータ４３２に効率よく光が導かれる。
【００２７】
パターン描画装置１のように複数の描画ヘッド４０が用いられる場合、バンドルファイバ４１の製作誤差により各描画ヘッド４０に導かれる光量が僅かに異なることがある。また、各描画ヘッド４０内の光学素子も透過率や反射率が他の描画ヘッド４０のものと僅かに異なることがある。そのため、各描画ヘッド４０内の光路上の光の透過量を調整する光量調整機構が設けられ、複数の描画ヘッド４０から基板９へ照射される光量が等しく調整される。
【００２８】
図２に示すように、光量調整機構４３１は光量調整フィルタ４３１ａおよびモータ４３１ｂを備える。図５は、光量調整フィルタ４３１ａを示す図であり、光量調整フィルタ４３１ａはモータ４３１ｂにより矢印４３１Ｒにて示すように回転する。光量調整フィルタ４３１ａは、金属板にメッシュ状に穴を空けた多数の開口を有し、開口率は光量調整フィルタ４３１ａ上において周方向に関して漸次変化する。図５において、符号４３２ａにて示す領域はインテグレータ４３２およびバンドルファイバ４１の出力端４１２のバンドルファイバ出力端４１２ｂと重なる領域を示しており、光量調整フィルタ４３１ａがモータ４３１ｂにより回転することにより、所定の位置からの光量調整フィルタ４３１ａの回転角度に応じて領域４３２ａにおける透過率が連続的に変化する。これにより、各描画ヘッド４０から出射される光量を一定に調整することが可能となる。また、照度分布を均一にするインテグレータ４３２と出力端４１２との間隙に光量調整フィルタ４３１ａが設けられることにより、光量調整フィルタ４３１ａによって生じる光束断面内の照度分布への影響が低減される。
【００２９】
パターン描画装置１において描画が行われる際には、出力端４１２から出射される光が光量調整フィルタ４３１ａやインテグレータ４３２等を経由してＤＭＤ４２へと継続的に照射される。各描画ヘッド４０では図１に示す照射制御部５２からＤＭＤ４２にリセットパルスが繰り返し入力され、リセットパルスが入力される毎に各微小ミラーが対応するメモリセルに書き込まれたデータに従って反射面の対角線を軸として所定の姿勢に一斉に傾く。これにより、ＤＭＤ４２に照射された光は各微小ミラーの傾く方向に応じて反射され、各微小ミラーに対応する基板９上の微小な光照射領域（描画ヘッド４０に対して固定され、ステージユニット２と描画ヘッド４０との移動により基板９上を移動する領域）への光照射のＯＮ／ＯＦＦが行われる。
【００３０】
具体的には、対応するメモリセルにＯＮを示すデータが書き込まれた微小ミラーがリセットパルスを受信すると、その微小ミラーに入射する光は投影レンズ４４へと反射され、基板９上の対応する光照射領域に光が照射される。また、メモリセルにＯＦＦを示すデータが書き込まれて微小ミラーがＯＦＦ状態とされると、微小ミラーは入射した光を投影レンズ４４とは異なる所定の位置へと反射し、対応する光照射領域に光が導かれない状態となる。
【００３１】
上記ＤＭＤ４２の動作に並行して図１に示すステージ移動機構３１により描画ヘッド４０に対して基板９の相対的な主走査が行われることにより、基板９上の各描画領域（ＸおよびＹ方向に２次元に配列して基板９上に固定設定され、光照射領域よりも小さい領域であり、光照射領域の配列は描画領域の配列に対して傾斜している。）上を複数の光照射領域が通過し、このときに光照射のＯＮ／ＯＦＦが制御される。その結果、各描画領域における光照射の重複回数が制御され、各描画領域に所望の量の光を照射して高精度なパターンの描画が行われる。
【００３２】
次に、図１に示すランプハウス６の内部構成について説明する。図６は、ランプハウス６の内部構成を示す図である。ランプハウス６内には、ショートアークランプの一種の超高圧水銀ランプである複数の光源６２、光源６２からの光を反射して集光する回転楕円体状の楕円鏡６２１、熱線や可視光等を遮断するフィルタ６４が配置される。なお、楕円鏡６２１は、光源６２からの光をフィルタ６４に導く前にある程度波長帯を制限するために、ダイクロイックミラーとなっている。楕円鏡６２１の集光ＮＡ（開口数）はバンドルファイバ４１のＮＡに合わせて０．２とされる。なお、本実施の形態では、１台のランプハウス６内に７つのショートアークランプが配置されるが、図６では４つのみを図示し、他は省略している。
【００３３】
光源６２のアークは楕円鏡６２１の第１焦点付近に配置され、楕円鏡６２１に向かって出射された光は、フィルタ６４を介して楕円鏡６２１の第２焦点位置付近に集光する。そして、集光点である焦点位置付近にバンドルファイバ４１の複数の入力端４１１のうちの１つが配置されることにより、光源６２とバンドルファイバ４１の入力端４１１とが光学的に接続され、複数の光源６２からの光がバンドルファイバ４１により１つの経路に合成されて各描画ヘッド４０へと導かれる。
【００３４】
光源６２と描画ヘッド４０との接続にバンドルファイバ４１を用いることにより、図１に示すように、ランプハウス６と描画ヘッド４０とを別体として熱的に容易に分離することができる。これにより、光源６２から発生する熱による描画ヘッド４０への影響が低減される。本実施の形態では、複数の光源６２として１６５〜２７５Ｗ超高圧水銀ランプのような小出力で比較的寿命が長いショートアークランプ（以下、「ランプ」という。）が用いられる。水銀ランプは、蒸気圧を上げるほどｉ線の放射強度が上がり、ランプ内が高圧（例えば、２００気圧）とされることで、汎用レジストの感度ピークにあたるｉ線付近の波長の光が効率よく出射される。これにより、光を高輝度で集光領域に収束させることができ、多くの光束を描画ヘッド４０に導くことができる。その結果、基板９上の安価な汎用レジストに高い照度にて描画ヘッド４０から光を照射することができ、効率よくパターンを描画することができる。また、小型の小出力ショートアークランプは、アーク長が短いことから楕円鏡や集光領域も小さくなるため、高い照度で効率よく光を集めることができる。
【００３５】
次に、バンドルファイバ４１の設計例について説明する。本実施の形態で使用されるＤＭＤ４２は、微小ミラーが１３．６８μｍピッチで１０２４×７６８画素のマトリクス状に配列されており、リセットパルスが入力されるとメモリセルのデータに従って各微小ミラーがＤＭＤ４２の表面に対して（＋１２）度または（−１２）度のいずれかの姿勢に傾く。ＤＭＤ４２の素子外形としては１４．０×１０．５ｍｍとなっているが、素子外形に対して余裕を持って照射する必要があることから、照射エリアは１６．７×１２．５ｍｍとなっている。描画ヘッド４０では、この集光面積に集光ＮＡ０．１２で照射が行われ、ＤＭＤ４２を基準とするＥｔｅｎｄｕｅ（集光面積×π×ＮＡ２で定義される光学系前後で保存される物理量）は、数１で表される。
【００３６】
【数１】
2006343684.tif 000003
【００３７】
仮に、バンドルファイバで光を合成せずに１灯のランプから１つの描画ヘッド４０に光を導き、このときのバンドルファイバのＮＡを０．２とし、バンドルファイバ入力端における集光半径をｒ（ｍｍ）とすると、ＤＭＤ４２を基準とするバンドルファイバの入力端および出力端におけるＥｔｅｎｄｕｅの関係は、数２で表される。
【００３８】
【数２】
2006343684.tif 000004
【００３９】
これより、バンドルファイバの入力端における集光半径ｒはおよそ４．９ｍｍとなり、半径４．９ｍｍの円内の平均照度で決まる光量が光ファイバに取り込まれることになる。
【００４０】
もちろん、実際には小出力の１つのランプで１つの描画ヘッド４０に必要な光量を得ることはできないが、仮に、必要な量に近い量の光が集光されるとしても光束の断面において照度が低い範囲まで光をバンドルファイバに取り込むことが必要となり平均照度が低くなってしまう。そこで、パターン描画装置１では、複数の光源からそれぞれ有効活用できる範囲で取り込まれた光をバンドルファイバ４１で１つの経路に合成して１つの描画ヘッド４０へと導くようにしている。
【００４１】
図７は、楕円鏡６２１の集光点における集光半径とバンドルファイバ４１の入力端４１１における光の平均照度との関係を示す図である。図７の左下側は、入力端４１１上の集光点においてＥｔｅｎｄｕｅが９．４４となる範囲で光を取り込むために集光半径Ｒ１にて束ねられたバンドルファイバ入力端４１１ｂ（すなわち、光ファイバのバンドル半径が集光半径となる。）を示し、左上側は集光点における光束断面の相対的な照度分布を示す。図７の左上側に示すように、集光点における照度分布はガウス分布に類似しており、平行斜線を付すように、１灯のランプからＥｔｅｎｄｕｅが９．４４となるように光が取り込まれると、バンドルファイバ４１の入力端４１１での平均照度はＷ１にて示す大きさとなる。なお、図７の左下ではバンドルファイバ入力端４１１ｂでの照度分布の概略を斜線の密度で表現している（同図右側においても同様）。
【００４２】
図７の右下側は、光束の断面において照度が最大値の５０％以上の範囲となる集光半径Ｒ２のバンドルファイバ入力端４１１ｂを示す。図７の右上側の照度分布に平行斜線を付すように、最大値の５０％以上の範囲で光を取り込むことにより、光源６２からの光の全てを取り込む場合に比べて平均照度Ｗ２が高くなり、バンドルファイバ４１内における光束の密度を高くすることができる。その結果、描画ヘッド４０から基板９に多くの光束にて光を照射することができる。
【００４３】
もちろん、集光半径を小さくしすぎると光源６２からの光束の断面における微小な範囲の光だけを取り込むこととなり、光量を有効活用することができない。さらにこの場合、ショートアークランプが劣化したときの照度の最大値の落ち込みにより平均照度が大きく低下してしまう。そこで、ランプハウス６では入力端４１１のそれぞれにおいて、光源６２からの光束の断面の照度が当該断面内における最大値の３０％以上７０％以下（より好ましくは４０％以上６０％以下）となる範囲から光が取り込まれ、このときのバンドルファイバ４１の入力端４１１における集光半径によって決まるＥｔｅｎｄｕｅに応じて複数のランプを割り当てて、バンドルファイバ４１により複数の光源６２からの光を１つの経路に合成するようにしている。これにより、各描画ヘッド４０の光量を著しく低下させることなく、経済性とのバランスの取れた構成とすることができる。
【００４４】
図８は、バンドルファイバ４１の入力端４１１の位置における光束断面の相対照度の分布をより詳細に示す図である。図８に示すように、光束の照度が最大値の５０％以上となる範囲から光を取り込むときの入力端４１１における集光半径の設計値は１．９４ｍｍとなる。入力端４１１におけるＮＡを、石英バンドルファイバのＮＡに合わせて０．２とすると、これによって決まるＥｔｅｎｄｕｅは、数３で表される。
【００４５】
【数３】
2006343684.tif 000005
【００４６】
これより、ＤＭＤ４２を基準とする各描画ヘッド４０のＥｔｅｎｄｕｅは、バンドルファイバ４１の１つの入力端４１１におけるＥｔｅｎｄｕｅのおよそ６ないし７倍の値となる。したがって、７つの光源６２から入射する光束を１つの経路に合成して描画ヘッド４０へ光を導くことにより、高い強度の光をＤＭＤ４２に導くことができる。
【００４７】
なお、上記計算では、設計例の説明の都合上、光源からの光束の照度が、最大値の５０％以上となる範囲で光を取り込んでいるが、既述のように、光の取り込み範囲は照度が最大値の３０％以上７０％以下となる範囲で調整されてよいため、実際には、光源６２の最適な個数を決め、光を取り込むときに求められるＥｔｅｎｄｕｅに合わせて、入力端４１１における集光半径が調整される。本実施の形態では、７つのランプからの光を１本の経路に合成するバンドルファイバ４１を備えたランプハウス６を図１に示すように６台用いて、６個の描画ヘッド４０へと光が導かれる。
【００４８】
以上に説明したように、パターン描画装置１では、バンドルファイバ４１を用いて複数の光源６２からの光を１つの経路に合成することにより、合成のための複雑な機構を必要とせず、装置構造を簡素化することができる。また、光源６２に比較的安価で小型の小出力ショートアークランプを用いることによって、レーザを光源に用いる描画装置に比べて安価に描画装置を製造することができる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００５０】
パターン描画装置１は、プリント配線板製造用として説明したが、ガラス基板上の液晶用マトリクスの形成やプリンタに用いられる刷版用の基板への露光等に利用されてもよい。また、パターン描画装置１に設けられる空間光変調デバイスは、上記実施の形態で用いられるＤＭＤ４２には限定されず、例えば液晶シャッタや回折格子型光変調素子等の空間光変調デバイスを使用することも可能である。
【００５１】
パターン描画装置１は、複数の描画ヘッド４０を備えるが、１つの描画ヘッドのみでパターンが描画されるものであってもよい。
【００５２】
基板９を保持する保持部であるステージユニット２と描画ユニット４との主走査方向および副走査方向への相対移動（すなわち、基板９と描画ヘッド４０との相対移動）は、ステージユニット２または描画ユニット４のいずれかのみの移動により行われてもよい。
【００５３】
ランプハウス６内の光源６２には、ショートアークランプとして超高圧水銀ランプが用いられると説明したが、他の好ましい例としては、キセノンランプ等を挙げることができる。また、光源６２はショートアークランプには限定されず、他の明るい点光源が使用されてもよい。
【００５４】
上記実施の形態では、インテグレータ４３２の断面は矩形とされるが、断面が多角形であっても均一な照度分布を得ることが可能である。この場合においても、光の伝達効率を向上するために、バンドルファイバ４１の出力端４１２の端面（バンドルファイバ出力端４１２ｂ）の形状がインテグレータ４３２の入射端の断面と略同一とされる。
【００５５】
さらに、光量調整フィルタ４３１ａの開口は、透過率の観点からは先に述べたメッシュ構造であることが望ましいが、連続的に透過率が変化するガラスフィルタが用いられてもよい。また、光量調整フィルタ４３１ａの形状は、円形ではなくスライド式用のリニアな形状等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】パターン描画装置の構成を示す図である。
【図２】描画ヘッドの構成を示す図である。
【図３】ＤＭＤを示す図である。
【図４】バンドルファイバの入力端、出力端、および、インテグレータを示す図である。
【図５】光量調整機構を示す図である。
【図６】ランプハウスの内部構成を示す図である。
【図７】楕円鏡の集光点における集光半径の例を説明する図である。
【図８】光源からの光束がバンドルファイバの入力端で集光したときの相対照度の分布をより詳細に示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    パターン描画装置
２    ステージユニット
６    ランプハウス
９    基板
３１    ステージ移動機構
３２    描画ユニット移動機構
４０    描画ヘッド
４１    バンドルファイバ
４２    ＤＭＤ
６２    光源
４１１    入力端
４１２    出力端
４１２ｂ  バンドルファイバ出力端
４３１    光量調整機構
４３２    インテグレータ
【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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