(57)【要約】    【課題】  汎用の感光性樹脂に対するマスクレスでの直接露光を高スループットかつ無欠陥で実現するマスクレス露光装置及びその露光方法並びに配線基板の製造方法を提供することにある。    【解決手段】  紫外露光光を出射する主照射光学系３と、該出射された紫外露光光を画素毎に変調させて所望の露光パターンを形成する光変調光学系５及び該所望の露光パターンを被露光物の表面に結像させる結像光学系７を有する露光ヘッド３０と、該露光ヘッドの結像光学系で結像される所望の露光パターンと前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段２と、さらに、前記被露光物の表面の色調パターンデータを測定する色調測定手段１２を備えたマスクレス露光装置を提供する。【選択図】  図１
2006250982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外露光光を出射する主照射光学系と、
該主照射光学系から出射された紫外露光光を露光パターンデータに基づいて画素毎に変調させて所望の露光パターンを形成する光変調光学系と、
該光変調光学系で形成された所望の露光パターンを被露光物の表面に結像させる結像光学系と、
該結像光学系で結像される所望の露光パターンと前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、
さらに、前記被露光物の表面の色調パターンデータを測定する色調測定手段を備えたことを特徴とするマスクレス露光装置。
【請求項２】
紫外露光光を出射する主照射光学系と、
該主照射光学系から出射された紫外露光光を露光パターンデータに基づいて画素毎に変調させて所望の露光パターンを形成する光変調光学系及び該光変調光学系で形成された所望の露光パターンを被露光物の表面に結像させる結像光学系を有する露光ヘッドと、
該露光ヘッドの結像光学系で結像される所望の露光パターンと前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、
さらに、前記被露光物の表面の色調パターンデータを測定する色調測定手段を備えたことを特徴とするマスクレス露光装置。
【請求項３】
さらに、前記色調測定手段で測定された色調パターンデータを基に前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出し、該算出された異常露光箇所の位置データから前記光変調光学系の異常画素を特定する異常判定処理部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のマスクレス露光装置。
【請求項４】
さらに、前記色調測定手段で測定された色調パターンデータと前記露光パターンデータとを比較することによって前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出し、該算出された異常露光箇所の位置データから前記光変調光学系の異常画素を特定する異常判定処理部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のマスクレス露光装置。
【請求項５】
さらに、前記異常判定処理部において特定された前記光変調光学系の異常画素を使用しないように前記露光パターンデータから前記光変調光学系の画素への補正処理を行う補正処理部を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載のマスクレス露光装置。
【請求項６】
さらに、前記色調測定手段で測定された色調パターンデータを基に前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出する異常判定処理部と、
該異常判定処理部において算出された異常露光箇所の位置データから該異常露光箇所へ再露光するための再露光データを作成する補正処理部とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のマスクレス露光装置。
【請求項７】
さらに、前記色調測定手段で測定された色調パターンデータと前記露光パターンデータとを比較することによって前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出する異常判定処理部と、
該異常判定処理部において算出された異常露光箇所の位置データから該異常露光箇所へ再露光するための再露光データを作成する補正処理部とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のマスクレス露光装置。
【請求項８】
前記補正処理部で作成された再露光データを前記光変調光学系及び前記走査手段にフィードバックして異常露光箇所へ再露光するように構成したことを特徴とする請求項６又は７記載のマスクレス露光装置。
【請求項９】
前記補正処理部で作成された再露光データを前記光変調光学系とは別に備えた補助の光変調光学系若しくは光走査光学系並びに前記走査手段にフィードバックして異常露光箇所へ再露光するように構成したことを特徴とする請求項６又は７記載のマスクレス露光装置。
【請求項１０】
紫外露光光を出射する主照射光学系と、
該主照射光学系から出射された紫外露光光を画素毎に変調させて第１及び第２の露光パターンを形成する第１及び第２の光変調光学系と、
該第１及び第２の光変調光学系で形成された第１及び第２の露光パターンを被露光物の表面に結像させる結像光学系と、
該結像光学系で結像される第１及び第２の露光パターンと前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、
さらに、前記被露光物の表面の色調を測定する色調測定手段とを備え、
前記第１の光変調光学系によって被露光物を露光した後に前記色調測定手段で被露光物の表面の色調を測定するように構成し、前記色調測定手段によって測定された色調の測定値に基づいて前記第２の光変調光学系での第２の露光パターンを微調整して制御するように構成したことを特徴とするマスクレス露光装置。
【請求項１１】
紫外露光光を、露光パターンデータを基に光変調光学系により画素毎に変調させて所望の露光パターンを形成し、該形成された所望の露光パターンを結像光学系により被露光物の表面に結像させて露光する第１の露光ステップと、
該第１の露光ステップで露光された被露光物の表面の色調パターンデータを色調測定手段で測定する色調測定ステップと、
該色調測定ステップで測定された被露光物の表面の色調パターンデータを基に前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出し、該算出された異常露光箇所の位置データから該異常露光箇所へ再露光するための再露光データを作成する再露光データ作成ステップと、
該再露光データ作成ステップで作成された再露光データを基に前記被露光物の表面に対して紫外露光光を照射して再露光する再露光ステップとを有することを特徴とするマスクレス露光方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のマスクレス露光方法を用いて配線基板に対して露光して配線基板を製造することを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被露光パターンに従って感光性樹脂上に光を照射し、フォトマスク無しで所望のパターン形状を露光するマスクレス直接露光装置及びその露光方法並びに該露光方法を用いた配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント配線基板の多品種少量生産化が進み、低コスト化、短納期化の要求が高まっている。
【０００３】
従来技術におけるプリント配線板等のパターン形成では、感光性の液状レジストやドライフィルムレジストを基板上に成膜した後、フォトマスクを介して露光を行い、現像工程を経て、エッチング加工、めっき処理等を行うことでパターンを形成してきた。
【０００４】
これに代わり、１９９０年代にアルゴンイオンレーザーなどのガスレーザーを光源とする紫外光あるいは可視光によるマスクレス直接露光技術が導入された。この方法はフォトマスクの製造が不要なため、マスク製造設備費、材料費を大幅に節約することができ、かつ高精度露光が可能という特徴があり、プリント配線基板、半導体パッケージ等の製造工程を革新する技術と考えられている。
【０００５】
マスクレス直接露光技術において、ガスレーザーのメンテナンス性を改善する目的で、プロセスガスを供給する必要のない半導体レーザーダイオードを光源として用いることが提案されている。
【０００６】
特開２００４−８５７２８号公報（特許文献１）には、赤外吸収色素を含有する特定組成の感光性樹脂に波長７５０〜１２００ｎｍのレーザー光を直接露光する半導体レーザー光源を使用したマスクレス直接露光方法が記述されている。
【０００７】
また、特開２００４−３９８７１号公報（特許文献２）には、波長４０８ｎｍ付近の青紫光を出射する半導体レーザーを露光光源とする露光機が記述されている。
【０００８】
他方、照射光学系の改善案としては、ポリゴンミラーとｆ−θレンズ光学系によるレーザービーム走査光学系に代わりに、描画速度の増大が期待出来る２次元光変調素子を使用した方式が特開２００３−１５０７７号公報（特許文献３）等において知られている。２次元光変調素子は、画素毎のデジタルなＯＮ／ＯＦＦ制御によって２次元描画を実現する素子であり、代表的な２次元光変調素子としては、液晶パネルやＤＭＤ(Digital Micro-mirror Device)が挙げられる。更に、上記特許文献３には、ＵＶ光源、スリット板、ＤＭＤ、結像光学系などからなるマスクレス直接露光装置と、ＤＭＤの駆動原理と、照明ＵＶ光によりＤＭＤの寿命が劣化することについて記述されている。
【０００９】
このような２次元光変調の特徴である２次元描画において、走査速度を上げるために、特開２００２−１８２１５７号公報（特許文献４）及び特開２００４−１５７２１９号公報（特許文献５）において光強度増大光学系が提案されている。
【００１０】
また、空間光変調素子を使用する露光装置の場合、変調素子に欠陥が存在していると描画された２次元画像に欠陥が生じるのは避けられず、そのため、特開平９−３１８８８９号公報（特許文献６）や特開平１０−１４２５３１号公報（特許文献７）において空間光変調素子の欠陥を検出する技術が提案されている。該特許文献６及び７には、ＤＭＤ空間変調素子の故障した微小ミラーを特定するために、レーザービームを各微小ミラー１個ずつ順次走査して、その反射光を検出する技術が記載されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−８５７２８号公報
【特許文献２】特開２００４−３９８７１号公報
【特許文献３】特開２００３−１５０７７号公報
【特許文献４】特開２００２−１８２１５７号公報
【特許文献５】特開２００４−１５７２１９号公報
【特許文献６】特開平９−３１８８８９号公報
【特許文献７】特開平１０−１４２５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
光変調素子を用いたマスクレス露光技術において高スループット露光と低コスト化とを同時に達成する上で最大の障害は、汎用感光性レジストの最大分光感度となる波長範囲と２次元光変調素子が短寿命化する波長範囲がほぼ重なっていることにある。波長領域が重なっているために、スループットを優先するように照射光の光強度や波長領域を設定すると、２次元光変調素子の寿命への影響が大きくなって露光装置として使用している最中に画像欠陥が生じることは避けられない。
【００１３】
しかも、２次元光変調素子の寿命縮減や誤動作発生の機構が完全には解明されているわけではないので、あらかじめ欠陥となりそうな画素を推定したり、寿命を予測したりすることは必ずしも容易ではなく、画素欠陥が発生した時点で速やかに欠陥検出する技術はプロセス安定化の鍵であると言える。
しかしながら、上記何れの特許文献にも、画素欠陥が発生した時点で速やかに欠陥検出できる点について十分考慮されていなかった。また、露光不足量を定量的に判定する点についても十分考慮されていなかった。
【００１４】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、感光性レジストに対するマスクレスでの直接露光を高スループットかつ低コストで実現するマスクレス露光装置及びその露光方法並びにそれらを用いた配線基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、紫外露光光を出射する主照射光学系と、該主照射光学系から出射された紫外露光光を露光パターンデータに基づいて画素毎に変調させて所望の露光パターンを形成する光変調光学系と、該光変調光学系で形成された所望の露光パターンを被露光物の表面に結像させる結像光学系と、該結像光学系で結像される所望の露光パターンと前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、さらに、前記被露光物の表面の色調パターンデータを測定する色調測定手段を備えたことを特徴とするマスクレス露光装置である。
【００１６】
また、本発明は、紫外露光光を出射する主照射光学系と、該主照射光学系から出射された紫外露光光を露光パターンデータに基づいて画素毎に変調させて所望の露光パターンを形成する光変調光学系及び該光変調光学系で形成された所望の露光パターンを被露光物の表面に結像させる結像光学系を有する露光ヘッドと、該露光ヘッドの結像光学系で結像される所望の露光パターンと前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、さらに、前記被露光物の表面の色調パターンデータを測定する色調測定手段を備えたことを特徴とするマスクレス露光装置である。
【００１７】
また、本発明は、さらに、前記色調測定手段で測定された色調パターンデータを基に前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出し、該算出された異常露光箇所の位置データから前記光変調光学系の異常画素を特定する異常判定処理部を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、さらに、前記色調測定手段で測定された色調パターンデータと前記露光パターンデータとを比較することによって前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出し、該算出された異常露光箇所の位置データから前記光変調光学系の異常画素を特定する異常判定処理部を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、さらに、前記異常判定処理部において特定された前記光変調光学系の異常画素を使用しないように前記露光パターンデータから前記光変調光学系の画素への補正処理を行う補正処理部を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、さらに、前記色調測定手段で測定された色調パターンデータを基に前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出する異常判定処理部と、該異常判定処理部において算出された異常露光箇所の位置データから該異常露光箇所へ再露光するための再露光データを作成する補正処理部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、さらに、前記色調測定手段で測定された色調パターンデータと前記露光パターンデータとを比較することによって前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出する異常判定処理部と、該異常判定処理部において算出された異常露光箇所の位置データから該異常露光箇所へ再露光するための再露光データを作成する補正処理部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、前記補正処理部で作成された再露光データを前記光変調光学系及び前記走査手段にフィードバックして異常露光箇所へ再露光するように構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記補正処理部で作成された再露光データを前記光変調光学系とは別に備えた補助の光変調光学系若しくは光走査光学系並びに前記走査手段にフィードバックして異常露光箇所へ再露光するように構成したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、紫外露光光を出射する主照射光学系と、該主照射光学系から出射された紫外露光光を画素毎に変調させて第１及び第２の露光パターンを形成する第１及び第２の光変調光学系と、該第１及び第２の光変調光学系で形成された第１及び第２の露光パターンを被露光物の表面に結像させる結像光学系と、該結像光学系で結像される第１及び第２の露光パターンと前記被露光物の表面とを相対的に走査する走査手段と、さらに、前記被露光物の表面の色調を測定する色調測定手段とを備え、前記第１の光変調光学系によって被露光物を露光した後に前記色調測定手段で被露光物の表面の色調を測定するように構成し、前記色調測定手段によって測定された色調の測定値に基づいて前記第２の光変調光学系での第２の露光パターンを微調整して制御するように構成したことを特徴とするマスクレス露光装置である。
【００１９】
また、本発明は、紫外露光光を、露光パターンデータを基に光変調光学系により画素毎に変調させて所望の露光パターンを形成し、該形成された所望の露光パターンを結像光学系により被露光物の表面に結像させて露光する第１の露光ステップと、該第１の露光ステップで露光された被露光物の表面の色調パターンデータを色調測定手段で測定する色調測定ステップと、該色調測定ステップで測定された被露光物の表面の色調パターンデータを基に前記露光物上における異常露光箇所の位置データを算出し、該算出された異常露光箇所の位置データから該異常露光箇所へ再露光するための再露光データを作成する再露光データ作成ステップと、該再露光データ作成ステップで作成された再露光データを基に前記被露光物の表面に対して紫外露光光を照射して再露光する再露光ステップとを有することを特徴とするマスクレス露光方法である。
【００２０】
また、本発明は、前記マスクレス露光方法を用いて配線基板に対して露光して配線基板を製造することを特徴とする配線基板製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、マスクレス直接露光装置を用いて感光性樹脂を露光するプロセスのスループット向上とコスト低減とを両立させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る露光装置及び露光方法並びに配線基板の製造方法の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
本発明に係る汎用の感光性樹脂は、配線基板製造用に使用されている感光材料である。具体的には液状の汎用感光性レジスト、ドライフィルム汎用感光性レジスト、感光性ポリイミド、感光性ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ソルダレジストなどである。これらの感光材料の中から、目的に合致するように適宜、材料を選択して用いるが、例えば、プリント配線基板の銅箔エッチング加工には感光性ドライフィルムレジストが好適であり、半導体パッケージの絶縁層としては感光性ポリイミドや感光性ベンゾシクロブテンなどが好適である。
【００２４】
プリント配線基板、半導体パッケージ等のフォトリソグラフィ工程で使用される汎用感光性レジストでは、露光光源からフォトマスクを介して受光した光エネルギーが引き起こす光反応によって所望部分の特性が変化し、現像工程によってその形状が確定されて、その後のエッチング、あるいはめっきなどの工程で鋳型となるレジストパターンが得られる。ちなみに、ネガ型感光性レジストは光が照射された箇所で光硬化反応が起こって溶解性が低下し、ポジ型感光性レジストでは逆に照射された箇所で光分解反応が起こって溶解性が増大する。
【００２５】
この一連の過程においてレジストパターンの形状精度は様々な因子の影響を受けるが、なかでも、光の照射条件が特に重要である。光の波長毎に光量子のエネルギー（Ｅ＝ｈｃ／λ；ｈ＝プランク定数、ｃ＝光速度、λ＝光の波長）が異なっているうえ、感光性レジストは光の波長毎に異なった挙動を示す。従って、光源と感光性レジストの両方の特性を十分に考慮した上での条件設定は歩留まりの鍵である。
【００２６】
露光用の光源には幾つかの種類が使用されているが、光源の種類によって発光原理が異なっており、その必然的な結果として、光源から放射される光の波長毎の強度分布が異なっており、また、使用条件や累積使用時間等によっても光の波長毎の強度分布が変化することがあるので、光源の選択や選択された光源の使用条件選定は重要である。なお、光源の波長毎の強度分布を分光放射強度分布、あるいは分光放射特性と称する。
【００２７】
一方、感光性レジストは光に対して複雑な挙動を示す。光量子を吸収した感光性レジストは、光化学反応を開始するが、その反応しやすさは、光の吸収率と光の利用効率という２つの特性に影響される。光の吸収率は吸光度、吸収された光のうちで反応に有効に作用される率は量子収率と呼ばれるが、いずれの特性も光の波長毎に大きく変化するので、光反応の起こりやすさ（感光性）は波長毎に異なる。光反応の起こりやすさ（感光性）が波長毎に異なる現象を分光感度と呼ぶが、配線基板を製造する量産現場における作業性の観点から、レジスト組成は可視光領域（４００〜８００ｎｍ）では実質的非感光性となるように調製されている。例えば、図２はｉ線(３６５ｎｍ)対応の感光性レジストが示す分光感度の一例であるが、３６５ｎｍ近傍での大きな分光感度と、作業性を考慮した可視光領域での小さな分光感度とが両立していることがわかる。さらに、量子収率はレジスト成膜条件や感光後の熱履歴、照射光の光強度によっても変動することがあるので、フォトリソグラフィ工程における感光性レジストは慎重に取扱われ、さらに露光条件は厳格に管理される。
【００２８】
以上説明したように、汎用感光性レジストは３９０ｎｍより短波長側、例えば、ｉ線輝線（３６５ｎｍ）近傍で最大分光感度となるように調製されているため、ｉ線輝線（３６５ｎｍ）近傍で分光放射強度が大きい光源を使用すると、露光処理を実行している間の光変調素子を有する光変調光学系であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）の紫外露光光暴露は避けられない。そのため、露光処理作業実行中に光変調素子が故障して誤動作する可能性が高まるが、即座に欠陥になるわけではなく、また全ての画素が同時に誤動作するわけではない。これらのことが次に説明するように、発明者等の実験によって確認された。
【００２９】
即ち、発明者等は２次元光変調素子を用いて変調させた紫外露光光を感光性レジストへ照射すれば所望のレジストパターンを形成できることを確認しているが、この確認実験の過程でレジストパターンを詳細に観察したところ、一連の露光実験の途中からパターン欠陥が出現していることがわかった。一方、その実験で使用した光変調素子を詳しく観察したところ、上記レジストパターンの欠陥と対応した画素に欠陥が発生していることがわかった。当該画素は当初正常箇所であったことはあらかじめ確認されているので、露光実験の途中で欠陥となったことがレジストパターン欠陥を引き起こしたものと推量された。
【００３０】
そこで、発明者等は、さらなる詳細な観察から、レジストの色調変化を測定すれば変調素子の画素欠陥を特定できることを見出して本発明に至ったものである。なお、観察する感光材料の色調変化は、特に厚膜の感光性材料の場合に顕著であるが、感光材料内部に含まれる感光剤や増感剤などの帯色分子が紫外露光光を受光して分解する結果として、これらの帯色分子の濃度減少に応じて色調が薄くなるのである。
【００３１】
次に、本発明に係る汎用の感光性樹脂として、銅箔エッチング加工用のドライフィルムレジストを所定の方法にて基板上に成膜し、これを被露光物としてマスクレス直接露光処理を実施した実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３２】
図１は、本発明に係る露光処理に使用するマスクレス直接露光装置の一実施例を示す概略構成図である。本発明に係るマスクレス直接露光装置は、被露光物１を載置する載置台２と、レジストの分光感度の大きい３９０ｎｍより短波長側の紫外露光光を出射する主照射光源３と、該主照射光源３から出射された紫外露光光８を所望の方向に導く導光光学要素４ａ、４ｂ及び上記紫外露光光８の光強度分布やビーム形状を整えるビーム成形光学系６と、該ビーム成形光学系６で成形され、上記導光光学要素４ａ、４ｂによって導かれた紫外露光光８をＣＡＤ（Computer Aided Design）データに基づいて画素毎に変調させて露光パターン（２次元画像）９を形成するＤＭＤやＬＣＤなどから形成される２次元又は１次元の光変調素子アレイで形成された光変調光学系５と、該光変調光学系５で形成された露光パターン（２次元画像）９の被露光物表面で焦点を結ばせるための結像光学系７とを備え、更に、被露光物の表面の色調を測定する色調測定手段１２を備えて構成される。そして、主出射光学系は、上記主出射光源３、上記導光光学要素４ａ、４ｂ及び上記ビーム成形光学系６により構成される。更に、被露光物１をマスクレス直接露光するためには、光変調光学系５から出射される（得られる）露光パターンである２次元画像９を被露光物１に対して相対的に移動させればよく、導光光学要素４ａ、４ｂを走査しても良いし、結像光学系７を走査しても良いし、あるいは載置台（ステージ）２を用いて被露光物１を走査させても良い。このように、露光パターンである２次元画像９を被露光物１に対して相対的に移動させるための走査手段が設けられている。本実施の形態では、載置台２の下部にリニアモーター駆動ＸＹステージを組込んで高速移動かつ高精度位置決めによって被露光物１の走査を実現した。なお、走査手段の一つである載置台２の移動手段としては、これに限らず、ステージ駆動機構が使用出来ることは言うまでもない。なお、ＤＭＤはマイクロマシン技術により半導体チップ上に集積化した反射ミラーアレイからなる空間光変調装置のことである。各反射ミラーはデジタル情報に従って高速で動作する。さらに、ＤＭＤはマイクロレンズアレイや回折格子などの光学系と組み合わせてＤＭＤエンジンとして使用される。
また、上記導光光学要素４ａ、４ｂ及び上記ビーム成形光学系６は、例えば特開２００４−３９８７１号公報に記載されているものを使用することも可能である。
【００３３】
主照射光源３としては、本実施の形態では紫外発光半導体レーザーを使用したが、特定領域（３００〜３９０ｎｍ）の紫外露光光を放射する光源を使用することもできる。例えば、水銀ランプやキセノンランプなどの放電ランプを主照射光源３として使用することは差し支えなく、波長フィルターとを組み合わせたり、強度調整やビームの断面形状を成形したり、などの露光機に使用される光源として加工をすることは特に問題はない。
【００３４】
図３には、超高圧水銀灯の分光放射特性を示す。この図３から明らかなように水銀ランプとしての超高圧水銀灯でも、３９０ｎｍより短波長側の紫外露光光を含むので、使用することは可能である。
【００３５】
また、ＹＡＧレーザー光の３倍高調波を多数本のビームに分波して使用することもできる。ＹＡＧ３倍高調波レーザーは、（１）紫外露光光しか出射しないために波長フィルターが不要、（２）位相が揃っている上に指向性が高いのでビーム成形が容易、などの特徴がある。
【００３６】
また、紫外発光の半導体レーザーでも、特開２００４−３９８７１号公報に記載されているように多数個の半導体レーザーを連携させて使用することにより、高輝度化を実現することが可能となる。さらに、紫外発光半導体レーザーは、（１）波長フィルター不要、（２）ビーム成形が容易、（３）点灯開始直後から光強度、波長分布が安定しているので、不使用時にこまめに消灯できる、（４）発光効率がもともと高い上、不使用時のこまめな消灯により省エネルギーを実現でき、（５）放電管よりもそもそも長寿命であるうえ、不使用時のこまめな消灯により長期間の使用が可能など、多くの利点が得られるため、主照射光学系３の光源として最も好適である。改めて指摘するまでもないが、複数個の半導体レーザーを組み合わせるのではなく高輝度半導体レーザー１個を使用して複数本数へ分波することにも特段の支障はなく、用途目的毎に組み合わせて使用するレーザーの個数を最適化することが望ましい。複数個のレーザーを組み合わせると、各レーザー素子への入力電流を独立に調整できるので、面内の光強度均一化が容易になる。このような調整機構を設ける場合は、インテグレーター光学系（図示せず）を簡素化できる。なお、図１には明確に記述していないが、照射光源３は所望の方向に光束を引き出す光学系、例えば、リフレクターなどを備えており、引き出された光束は効率的に導光光学要素４ａ、４ｂへ入射される。さらに、本実施例では、光源の分光放射強度を安定させ、かつ、光源を長寿命化させるために、光源冷却手段（図示せず）を使用している。
【００３７】
次に、本発明の特徴とする光変調素子アレイの欠陥画素を特定したり、露光不足量を定量的に判定したり、または紫外露光光強度分布等を調整するための被露光物表面の色調を測定する色調測定手段１２の実施例について説明する。色調測定手段１２は、被露光物１が非感光となる波長領域の照明光１５を照射する照射光学系１３と、その波長範囲で被露光部表面の画像を取り込む検出光学系１４と、該検出光学系１４で取り込んだ画像情報を基に色調を測定して主制御部２０に提供する画像処理部１６とで構成される。本実施例では、顕微鏡（検出光学系）１４を通して露光箇所近傍の画像を撮りこみ、その画像情報を画像処理部１６においていわゆる画像処理することによって露光箇所と非露光箇所との色調の違いを増幅させて色調パターンデータを得た。主制御部２０は、画像処理部１６から得られた色調パターンデータをＣＡＤシステム５０からネットワーク５１を介して得られるＣＡＤ露光パターンデータ（設計露光パターンデータ）と比較し、所望の露光パターンと異なる箇所があれば、光変調光学系５内において光変調素子に異常が生じていると判定する異常判定処理部２１を含み、光変調素子に異常が生じていると判定することができ、その情報を得ることが可能となる。このように、異常判定処理部２１は、上記色調測定手段１２で測定された色調パターンデータを基に被露光物上における所望の露光パターンと異なる異常露光箇所の位置データを算出し、該算出された異常露光箇所の位置データ（配置）から上記光変調光学系５を形成する光変調素子アレイの異常画素を特定することになる。また、異常判定処理部２１は、上記色調測定手段１２で測定された色調パターンデータとＣＡＤシステム５０から得られる露光パターンデータとを比較することによって被露光物上における所望の露光パターンと異なる異常露光箇所の位置データを算出し、該算出された異常露光箇所の位置データ（配置）から上記光変調光学系５を形成する光変調素子アレイの異常画素を特定することにしてもよい。
【００３８】
勿論、画像処理部１６が色調パターンデータを主制御部２０又はＣＡＤシステム５０から得られるＣＡＤ露光パターンデータと比較し、所望の露光パターンと異なる箇所があれば、光変調素子に異常が生じていると判定し、その情報を主制御部２０に提供することも可能である。このように、画像処理部１６に上記異常判定処理部２１を備えても良い。
【００３９】
その他の色調測定手段１２としては、例えば、分光比色計、分光光度計などを使用することができる。分光比色計を使用して露光前後での色調の違い（吸光度の違い）を測定した実施例を図４に示す。また、図５の測定例は、分光比色計や分光光度計を使用して、露光前後での色調変化率（吸光度変化率）を比較すれば露光不足量を定量的に判定できることを示している。これらは、露光終了後にオフラインで測定した測定結果の実施例であるが、これらの実施例では、４００〜５００ｎｍ範囲の色の色調測定手段１２を設ければ色調変化が検出できていることがわかる。本実施例では、オンラインで測定するために色調測定手段１２を有しており、該色調測定手段１２は被露光物１が非感光となる波長領域の照明光源を含む照明光学系１３を有する。該照明光源として、本実施例では、顕微鏡１４の光源として使われる、いわゆるコールドライトなどが使用できる。その他の光源、例えば、キセノンランプを用いても良いし、被露光物の色調に合わせて光強度増大、光強度分布の改善、分光放射強度分布の調整、などの目的で、必要に応じて、複数の光源を組み合わせて使用しても良い。例えば、赤色、緑色、青色の３色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を組み合わせてなる光源や、白熱灯と放電ランプとを組み合わせた光源、色素レーザーなど、適切な制御手段との組合せによって分光放射強度分布を調整できる光源を使用すれば、被露光物の種類に合わせて、その特性にあうように分光放射強度分布を最適化できる。なお、言うまでもないが、ここで使用される色調測定手段１２は、色調の絶対値を測定する必要はなく、露光前後での色調変化を検出できれば十分であり、測定する色調は被露光物の吸光特性と感光特性の両者を鑑みて調整すればよい。
【００４０】
本実施の形態では、顕微鏡１４を通して露光箇所近傍の画像を撮りこみ、画像処理部１６において必要に応じて所定の画像処理を施して色調パターンデータを得、例えば主制御部２０の異常判定処理部２１において画像処理部１６から得られた色調パターンデータをＣＡＤ露光データと比較し、所望の露光パターンと異なる箇所があれば、光変調素子に異常が生じていると判定し、補正処理部２２において該情報を基に、以下に説明する（１）および（２）の補正処理を実施し、その情報を変調制御部１０に対して提供する。
【００４１】
なお、変調制御部１０は、通常は主制御部２０から得られるＣＡＤ露光パターンデータに基づき光変調光学系５に対して画素毎に変調させて紫外露光光による所望の露光パターンを形成する制御をすることになる。
【００４２】
さらに、主制御部２０には、色調測定手段１２の顕微鏡１４を撮像された露光箇所近傍の画像、画像処理部１６から得られる色調パターンデータ、ＣＡＤシステム５０から得られるＣＡＤ露光パターン及び補正処理部２２において補正処理した情報など並びに各種処理プログラムを格納する記憶装置２５と、各種画像やデータを表示するディスプレイ２３と、キーボードやマウスやインターネットなど入力手段２４が接続される。
（１）例えば、主制御部２０において、異常判定処理部２１はＣＡＤ露光データと色調パターンデータの比較によって得られた異常箇所の被露光物１上における配置から光変調素子の異常画素の番地を逆算し、補正処理部２２は以後のマスクレス露光処理中にその番地の画素を使用しないように露光パターンデータの補正処理（変換処理）を実施し、その情報を変調制御部１０に対して提供する。この場合、図１に示すように、一つの光変調光学系５を備えた一つの露光ヘッド３０でも実現することが可能である。露光ヘッド３０を上記走査手段による副走査方向に対して直角方向である主走査方向に複数並べたマスクレス露光装置にも適用できることは明らかである。即ち、図１に示す露光ヘッド３０を複数個主走査方向に並べて設けることによって上記走査手段の１回の主走査によって広い幅で露光することが可能となる。
（２）例えば、主制御部２０において、異常判定処理部２１はＣＡＤ露光パターンデータと色調パターンデータとを比較することによって被露光物上における所望の露光パターンと異なる異常露光箇所の位置データを算出し、補正処理部２２は該算出された異常露光箇所について再度露光処理を実施するように、異常露光箇所の情報を変調制御部１０及び上記走査手段（ステージ）の制御部（ステージコントローラ）４０に対して提供する。この場合、再度露光処理するためには、走査手段（ステージ）を再度走査（再度走行）させる必要がある。
【００４３】
また、図１に示す露光ヘッド３０を上記走査手段で走査する副走査方向に２個並べて設ければ、常に後追いさせて再度露光することが可能となる。このとき、後追いする露光ヘッド（図示せず）は、あくまでも補助の露光ヘッドとなり、色調測定手段１２は不要となる。補助の露光ヘッド（図示せず）の場合、露光ヘッド３０の主照射光学系３における光源を共通化する場合には、該光源から出射される紫外露光光を露光ヘッド３０と補助露光ヘッドへと分岐する光学系が必要となる。そして、主制御部２０で算出された異常露光箇所の情報は、補助の露光ヘッドの変調制御部及び上記ステージコントローラ４０に提供されることになる。その結果、異常露光箇所に後追いさせて再度露光されることになる。また、補助の露光ヘッドは、異常露光箇所を再度露光するためのものであるため、必ずしも光変調光学系５を使用する必要はなく、光変調光学系５に替えて例えばＸ軸用及びＹ軸用のポリゴンミラーを組み合わせた走査光学系で構成してもよい。
【００４４】
また、一つの露光ヘッド３０内に異常露光箇所を再度露光するための補助の光変調光学系（図示せず）を、主照射光学系および結像光学系７を共通化するために光変調光学系５に並べて設置することも可能であるが、色調測定手段１２で色調パターンデータを取得するまでに処理時間を要するため、上記のように、露光ヘッド３０とは別に補助の露光ヘッドを並設したほうが好ましい。
【００４５】
即ち、本実施の形態では、上述したように２個の２次元光変調素子アレイ又は１個の２次元光変調素子アレイと１個の走査光学系を連携させているが、第１の２次元光変調素子アレイで露光走査した後にその欠陥露光箇所を第２の２次元光変調素子アレイ又は走査光学系で補正（微調整して制御する）しても良いし、あるいは２個の光変調素子アレイを並列走査した後にパターン欠陥露光箇所のみを再度２個の光変調素子アレイを並列走査させてもよい。変調素子アレイを並列走査させるためには高速演算可能な変調制御部１０が必要となるが、基板全面の露光完了までの時間は短縮できる。
【００４６】
なお、（１）および（２）の両方を実施せず、（１）あるいは（２）だけを実施する場合がある。（１）あるいは（２）のどちらか片方だけを実施すれば、その分、露光処理を高速化できる。
【００４７】
主照明光源３から出射された紫外露光光８は、ビーム成形光学系６で所定のビーム成形処理を受けた後に変調制御部１０によってデジタル制御される光変調する光変調素子アレイ５に入射される。光変調素子アレイ５において、入射光は、結像光学系７を通して被露光物１の表面に所望の２次元画像（露光パターン）９が投影されるように、変調制御部１０からのデジタルな制御信号により画素毎にＯＮ／ＯＦＦ変調される。なお、言うまでもないが、被露光物１の表面に投影される所望の２次元画像９は、ＣＡＤデータに基づいて作成された露光パターンである。入射光がこのような変調を受けることにより、フォトマスクを製造することなくマスクレスで直接露光が可能となる。本発明では、光変調素子アレイ５として、ＤＭＤの外、液晶パネル、ＧＬＶなどを使用することができる。液晶パネルはその変調原理として照射光の偏光特性を利用しているため、光の利用効率の点で若干劣る場合があるのに対し、ＤＭＤは偏光特性を利用しておらず、光の利用効率が高い。また、液晶パネルは、構成する材料の一部に紫外光領域に吸収を有する有機材料が使用されているため、紫外露光光の利用効率はその吸収分だけ低くなる。
【００４８】
光変調素子アレイ５から出射された変調光１３は、所望の画像情報を搬送しているわけであるが、この状態ではまだ画像とは言えず、結像光学系７を通過後に結像することによって所望の画像となる。結像光学系７は、コンデンサーレンズ、回折格子などからなる光学部品の集積体であり、必要に応じてビーム形状を成形するためのアパチャーを含んでも良い。本実施の形態では、マイクロレンズアレイとアパチャーとを組み合わせることによって被露光物１の表面で概略円形状のスポットとなるように結像させた。矩形に結像させても特に問題はないが、結像形状によって画像の解像度や描画のスループットが影響を受けるので、これらの項目を評価した上で結像形状を変更すると良い。
【００４９】
本発明では、上述の通り、紫外露光光を出射する主照射光学系３と、光変調光学系５と、所望の方向に光を導く導光光学要素４ａ、４ｂと、光強度分布やビーム形状を整えるビーム成形光学系６、被露光物の表面で焦点を結ばせるための結像光学系７とを備えたマスクレス露光装置であって、さらに被露光物１の表面の色調を測定する色調測定手段１２を備え、該色調測定手段１２によって測定される被露光物の色調信号に基づいてマスクレス露光装置の露光パターン条件を微調整することによって欠陥のない基板を確実かつ低コストに製造する技術を提供する。
【００５０】
以上説明した実施の形態によれば、マスクレス直接露光装置を用いて汎用の感光性樹脂（例えばｉ線用感光性樹脂）に照射して欠陥のない配線基板を低コストに製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るマスクレス露光装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る汎用感光性レジストの分光感度の一実施例を示す図である。
【図３】本発明に係る超高圧水銀灯の分光放射スペクトルの一実施例を示す図である。
【図４】本発明に係る被露光物の色調測定結果の一実施例を示す図である。
【図５】本発明に係る被露光物の色調測定結果の別の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…被露光物、２…載置台（ステージ）、３…主照射光学系、４ａ、４ｂ…導光光学要素、５…光変調光学系、６…ビーム成形光学系、７…結像光学系、８…紫外露光光、９…露光パターン、１０…変調制御部、１２…色調測定手段、１３…照射光学系、１４…検出光学系、１５…照明光、１６…画像処理部、２０…主制御部、２１…異常判定処理部、２２…補正処理部、２３…ディスプレイ、２４…入力手段、２５…記憶装置、３０…光学ヘッド、４０…ステージコントローラ、５０…ＣＡＤシステム、５１…ネットワーク。
【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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