(57)【要約】【課題】  露光装置において、感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下を抑制する。【解決手段】  光源から発せられた紫外または紫色の波長を持つ光Ｌｅを変調させる変調素子８２を２次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部８１、上記光Ｌｅを透過させる透過材からなる光透過窓部８７、および上記変調素子アレイ部８１を光透過窓部８７との間に密封するための密封カバー部８８を有する空間光変調器８０を用いて、光透過窓部８７を通って入射した上記光源６６から発せられた光Ｌｅを上記変調素子アレイ部８１で空間光変調させて光透過窓部８７から射出させ、この射出させた光Ｌｅを感光材料上に結像させてこの感光材料を露光するにあたり、光源６６から発せられた光Ｌｅを空間光変調器８０に入射させているときに、温調手段９０により空間光変調器８０に熱を加えてこの空間光変調器８０の温度を上昇させる。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられた紫外または紫色の波長を持つ光を変調させる変調素子を２次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有する空間光変調器を用いて、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を前記変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させ、この射出させた光を感光材料上に結像させて該感光材料を露光する露光方法であって、
前記光源から発せられた光を前記空間光変調器に入射させているときに、該空間光変調器に熱を加えて該空間光変調器の温度を上昇させることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
紫外または紫色の波長を持つ光を発する光源と、
前記光を変調させる変調素子を２次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有し、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を前記変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させる空間光変調器と、
前記光透過窓部を通して射出させた前記空間光変調された光を感光材料上に結像させる結像光学系とを備え、前記感光材料を露光する露光装置であって、
前記空間光変調器に熱を加えて該空間光変調器の温度を上昇させる温調手段を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記温調手段が、前記空間光変調器を、該空間光変調器の耐久温度以下であって、かつ、この耐久温度近傍の温度に温調するものであることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記光源が、波長１００ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下の光を発するものであることを特徴とする請求項２または３記載の露光装置。
【請求項５】
前記空間光変調器が、前記変調素子として、前記光源から発せられた光を反射させ変調させる微小ミラーを有し、前記変調素子アレイ部として、前記微小ミラーを２次元状に多数配列してなるミラーアレイ部を有するＤＭＤであることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光方法および装置に関し、詳しくは、光源から発せられた光を、変調素子が２次元状に多数配列された変調素子アレイ部で空間光変調して感光材料上に結像させこの感光材料を露光する露光方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、変調素子である微小ミラーを２次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部であるミラーアレイ部により空間光変調された配線パターンを担持したレーザ光を、プリント配線基板素材中に積層されている感光材料上に結像させてこの感光材料を露光し、プリント配線基板を作成する露光装置が知られている。上記露光装置は、光源、この光源から発せられたレーザ光を空間光変調する空間光変調器である、上記ミラーアレイ部を有するＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・ディバイス）、および上記ＤＭＤにより空間光変調されたレーザ光を感光材料上に結像させる結像光学系を備えたものである。なお、上記ＤＭＤは、半導体製造プロセスを用いることにより、シリコン等の半導体基板上に多数の微小ミラーを２次元状に配列させたミラーアレイ部を形成し、外部から入力される制御信号に応じて各微小ミラーの反射面の角度を変化させるようにしたものである。
【０００３】
上記露光装置は、レーザ光をＤＭＤで空間光変調して得られた所望の露光パターンを感光材料上に直接露光することができるので、遮光マスク等を用意することなくプリント配線基板を作成することができる（非特許文献１、特許文献１参照）。このＤＭＤは、上記ミラーアレイ部を外部の刺激から保護するために、このミラーアレイ部を内部の密封空間中に収用するように構成されている。また、上記ＤＭＤは、レーザ光を上記ミラーアレイ部へ入射させるとともに、ミラーアレイ部で反射させたレーザ光をこのＤＭＤから射出させるための光透過部材からなる光透過窓部を有している。
【特許文献１】特開２００４−００１２４４号公報
【非特許文献１】石川明人"マスクレス露光による開発短縮と量産適用化"、「エレクロトニクス実装技術」、株式会社技術調査会、Vol.18、No.6、2002年、p.74-79
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プリント配線基板の配線パターンの微細化、および露光時間の短縮化の要請に応じて、感光材料の露光に使用する光の短波長化および大出力化の検討が行われている。すなわち、上記光の短波長化による解像力の向上により配線パターンの線幅を細くすることができ、また、上記光の大出力化により感光材料を硬化させる時間を短くすることができる。
【０００５】
しかしながら、感光材料の露光に波長の短い光、例えば紫外光を用いると、上記ＤＭＤのミラーアレイ部を収容している密封空間中に浮遊する浮遊粒子、例えば微小ミラー構築の半導体プロセスにおいて発生するシリコンを成分に含む浮遊粒子が、上記光透過窓部の内側（密封空間に面する側）の表面中の上記光が通った領域に堆積する。光透過窓部の表面に微粒子が堆積すると、上記微小ミラーに入射する光、あるいは微小ミラーで反射した光が光透過窓部を通るときに、これらの光が上記堆積した微粒子により反射、散乱、あるいは吸収されてしまい上記感光材料上に結像させる配線パターンにボケや光量低下が生じて上記配線パターンの品質が低下するという問題がある。さらに、上記光を短波長化、あるいは大出力化するほど上記微粒子の堆積量が増大し上記配線パターンの品質の劣化の問題はさらに深刻になる。
【０００６】
なお、上記浮遊粒子が光透過窓部へ堆積する理由としては、例えば、浮遊粒子が光化学反応により不可逆に変化して表面張力が小さくガラス面に付着しやすい構造となり、その結果、浮遊粒子がガラス面に堆積することが考えられる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下を抑制することができる露光方法および装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の露光方法は、光源から発せられた紫外または紫色の波長を持つ光を変調させる変調素子を２次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有する空間光変調器を用いて、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させ、この射出させた光を感光材料上に結像させてこの感光材料を露光する露光方法であって、光源から発せられた光を空間光変調器に入射させているときに、上記空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を上昇させることを特徴とするものである。
【０００９】
前記露光方法は、光源から発せられた紫外または紫色の波長を持つ光を反射させ変調させる微小ミラーを２次元状に多数配列してなるミラーアレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記ミラーアレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有するＤＭＤを用いて、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を前記ミラーアレイ部で反射させ空間光変調して前記光透過窓部から射出させ、この射出させた光を感光材料上に結像させて該感光材料を露光する露光方法であって、
前記光源から発せられた光を前記ＤＭＤに入射させているときに、該ＤＭＤに熱を加えて該ＤＭＤの温度を上昇させることを特徴とする露光方法。
【００１０】
本発明の露光装置は、紫外または紫色の波長を持つ光を発する光源と、前記光を変調させる変調素子を２次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有し、光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させる空間光変調器と、光透過窓部を通して射出させた前記空間光変調された光を感光材料上に結像させる結像光学系とを備え、前記感光材料を露光する露光装置であって、空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を上昇させる温調手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
前記紫外または紫色の波長は、１００ｎｍ以上、４３５ｎｍ以下の波長とすることができる。
【００１２】
前記温調手段は、前記空間光変調器を、この空間光変調器の耐久温度以下であって、かつ、この耐久温度近傍の温度に温調するものとすることができる。
【００１３】
なお、前記ＤＭＤの耐久温度とは、ＤＭＤを正常な状態で、連続稼動させることが可能な最高温度を意味するものである。
【００１４】
前記空間光変調器は、前記変調素子として、全k光源から発せられた光を反射させ変調させる微小ミラーを有し、前記変調素子アレイ部として、前期微小ミラーを２次元状に多数配列してなるミラーアレイ部を有するＤＭＤとすることができる。
【００１５】
なお、「空間光変調器の耐久温度以下であって、かつ、この耐久温度近傍の温度」とは、耐久温度より１０℃低い温度から耐久温度までの範囲であることが望ましく、耐久温度より５℃低い温度から耐久温度までの範囲であることがより望ましい。
【００１６】
前記光源は、波長１００ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下の光を発するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明者は、紫外または紫色の波長を持つ光を空間光変調器で空間光変調して感光材料に照射しこの感光材料を露光する際に、空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を高くすることにより、光源から発せられた光を空間光変調器に入射させているときの上記光透過窓部への粒子の堆積量が少なくなることに着目し本発明に至ったものである。
【００１８】
本発明の露光方法によれば、光源から発せられ透過窓部を通って入射した光を変調素子アレイ部で空間光変調して上記光透過窓部から射出させる空間光変調器へ上記光源から発せられた光を入射させているときに、上記空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を上昇させるようにしたので、光透過窓部への浮遊粒子の堆積を抑制することができる。また、本発明の露光装置によれば、光源から発せられ光透過窓部を通って入射した光を変調素子アレイ部で空間光変調して上記光透過窓部から射出させる空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を上昇させるようにしたので、光源から発せられた光を空間光変調器に入射させているときに空間光変調器の温度を上昇させることができるので、上記と同様に、光透過窓部への浮遊粒子の堆積を抑制することができる。
【００１９】
すなわち、上記空間光変調器の温度を上昇させることにより、浮遊粒子の温度が上昇して前記浮遊粒子が高い運動エネルギを持つため、浮遊粒子がガラス面と接触する際にガラス面付着によるエネルギの安定化に抗してこのガラス面から離脱するので紫外または紫色の波長を持つ光を空間光変調器の光透過窓部に入射させたときの上記光透過窓部への浮遊粒子の堆積量を抑制することができる。
【００２０】
上記のことにより、上記光透過窓部を通る光の光透過窓部に堆積した粒子による反射、散乱、および吸収の影響を抑制することができ、感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下を抑制することができる。
【００２１】
前記温調手段を、空間光変調器の耐久温度以下であって、かつ、この耐久温度近傍の温度に温調するものとすれば、上記光透過窓部への浮遊粒子の堆積をより確実に抑制することができ、上記感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下をさらに確実に抑制することができる。
【００２２】
前記光源を、波長１００ｎｍ以上、４２０ｎｍ以下の光を発するものとすれば、上記光透過窓部への浮遊粒子の堆積量を抑制し、上記感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下を抑制する顕著な効果を得ることができる。すなわち、光源の波長が短くなると不可逆的光化学反応が促進され、表面張力が小さくガラス面に付着しやすい特性を持つ粒子が増えて、浮遊粒子の堆積量がさらに増大してしまうので、上記浮遊粒子の堆積を抑制する顕著な効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は露光装置が備える露光ヘッドの光学系の光路を示す図、図２は上記光学系の概略構成を示す斜視図、図３はＤＭＤとこのＤＭＤに熱を加える温調手段の概略構成を示す拡大斜視図、図４は２次元状に配列された多数の微小ミラーの一部分を拡大して示す図、図５（Ａ）および図５（Ｂ）は微小ミラーの動作を示す図、図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、ミラーアレイ部中における微小ミラーの使用領域の例を示す図である。
【００２４】
本発明の露光方法を実施する露光装置は、プリント配線基板の作成に用いられるものであり、基板上に感光材料を積層してなるプリント配線基板用素材に配線パターンを露光するものである。
【００２５】
上記露光装置の露光ヘッド１６６は、紫外または紫色の波長を持つ光を発する光源６６と、光源６６から発せられた光を反射させ変調させる傾き角度可変の変調素子である微小ミラー８２を２次元状に多数配列してなるミラーアレイ部８１、上記光を透過させる透過材からなる光透過窓部８７、および変調素子アレイ部である上記ミラーアレイ部８１を光透過窓部８７との間に密封するための密封カバー部８８を有し、光透過窓部８７を通って入射した上記光源６６から発せられた光をミラーアレイ部８１で空間光変調させて光透過窓部から射出させる空間光変調器であるＤＭＤ８０と、光透過窓部８７を通して射出させた上記空間光変調された光をプリント配線基板用素材３０の表面に配された感光材料３０Ｋ上に結像させる結像光学系５１と、ＤＭＤ８０に熱を加えてＤＭＤ８０の温度を上昇させる温調手段９０とを備えている。
【００２６】
この露光ヘッド１６６は、さらに、光源６６から発せられた光を入射させ概略均一な強度分布を持つ光となるように補正する光強度分布補正光学系６７、光強度分布補正光学系６７から射出された光を反射して光路の向きを変更させるミラー６９、およびミラー６９で反射させた光束を全反射させてＤＭＤ８０に入射させるとともに、ＤＭＤ８０から射出された空間光変調された光を透過させるＴＩＲ（全反射）プリズム７０を備えている。
【００２７】
＜＜露光装置を構成する各構成要素の説明＞＞
＜光源６６＞
光源６６は、波長４０５ｎｍの光を発する複数のＧａＮ系半導体レーザから射出された各レーザ光を１本の合波用光ファイバ中に合波させる合波ユニット（図示は省略）を複数備えており、各合波ユニットの合波用光ファイバを複数本束ねてなる光ファイバ束６６Ａから上記波長４０５ｎｍのレーザ光を射出させるものである。なお、光源６６から射出する光は波長４０５ｎｍのレーザ光に限らず、紫外または紫色の光であればどのような光でもよい。
【００２８】
＜光強度分布補正光学系６７＞
光強度分布補正光学系６７は、図１に示すように、光源６６の光ファイバ束６６Ａから射出されたレーザ光Ｌｅを集光する集光レンズ７１、この集光レンズ７１を通過したレーザ光Ｌｅの光路に挿入された後述するロッドインテグレータ７２、およびこのロッドインテグレータ７２の下流側つまりミラー６９の側に配置されたコリメートレンズ７４から構成されている。ロッドインテグレータ７２は、一端に入射されたレーザ光Ｌｅを、光束の断面における光強度分布がより一定となるようにして他端から射出させる。これにより、光ファイバ束６６Ａから射出され光強度分布補正光学系６７を通ったレーザ光Ｌｅは、その光束の断面の光強度分布が概略一定な光束となる。
【００２９】
＜ＤＭＤ８０＞
ＤＭＤ８０は、光透過窓部８７と密封カバー部８８との間に形成された密封空間Ｍ内（図３参照）に、ミラーアレイ部８１を配したものである。光透過窓部８７は、上記レーザ光Ｌｅに対して透明なガラス部材、あるいは樹脂部材からなるものである。また、密封カバー部８８は、上記光源６６から発せられたレーザ光Ｌｅに対して不透明な金属材料、樹脂材料、あるいはセラミック材料等で形成されたものである。
【００３０】
ミラーアレイ部８１は、１画素を構成するための微小ミラー８２を多数格子状に（例えば１０２４個×７６８個等）配列して構成したものである。この装置では、各微小ミラー８２がプリント配線基板用素材３０に露光する配線パターンの各画素に対応し、各微小ミラー８２は上記各画素毎に作成したデータの値に基づいて個別に制御される。この制御により、各微小ミラー８２に入射したレーザ光が、プリント配線基板用素材３０を露光する光路に向かう露光方向、またはこの露光方向から外れた非露光方向のいずれかの方向に反射せしめられ、露光方向に向かうレーザ光のみが、所定の光路を通ってプリント配線基板用素材３０の感光材料３０Ｋの露光に用いられる。すなわち、レーザ光を露光方向に反射させたり（オン）、あるいはレーザ光を非露光方向に反射させたり（オフ）するように多数の微小ミラー８２のそれぞれを制御することにより感光材料３０Ｋ上に所望の配線パターンを露光する。
【００３１】
図４に示すように、上記ミラーアレイ部８１は、ＳＲＡＭセル（メモリセル）８３上に、各微小ミラー（マイクロミラー）８２が支柱により支持されて配置されたものであり、配線パターンの画素（ピクセル）を構成する多数（例えば１０２４個×７６８個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたものである。各画素に対応する支柱に支えられた微小ミラー８２の表面はアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、微小ミラー８２の反射率は９０％以上である。また、微小ミラー８２の直下には、ヒンジおよびヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル８３が配されており、全体はモノリシックに構成されている。
【００３２】
ＤＭＤ８０のＳＲＡＭセル８３にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられた微小ミラー８２が、この微小ミラー８２の対角線の回りに±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図５（Ａ）は、微小ミラー８２がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図５（Ｂ）は、微小ミラー８２がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。したがって、画像信号に応じて、ＤＭＤ８０の各ピクセルにおける微小ミラー８２の傾きを、図５に示すように制御することによって、ＤＭＤ８０に入射したレーザ光Ｌｅはそれぞれの微小ミラー８２の傾きに応じた方向、すなわち上記露光方向、非露光方向へ反射する。
【００３３】
上記微小ミラー８２のオン／オフ制御は、ＤＭＤ８０に接続された後述するコントローラ３０２によって行われる。また、プリント配線基板用素材３０の感光材料３０Ｋへのレーザ光の照射光量は、単位時間当たりにおける微小ミラーをオンにしておく時間とオフにしておく時間との比率を変えることにより制御することができる。
【００３４】
次に、ミラーアレイ部８１の部分使用について説明する。図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ミラーアレイ部８１には、露光する際の主走査方向、すなわち列方向に１０２４個（画素）配置された微小ミラーが、露光する際の副走査方向、すなわち行方向に７５６個（画素列）配列されているが、本例では、コントローラにより一部の微小ミラーの列（例えば、１０２４列×３００行）だけを駆動するように制御がなされる。
【００３５】
例えば、図６（Ａ）に示すように、ミラーアレイ部８１の７５６行の行方向の中央部に配置された微小ミラー８２の行列領域８０Ｃのみを制御してもよく、図６（Ｂ）に示すように、ミラーアレイ部８１の行方向の端部に配置された微小ミラー８２の行列領域８０Ｔのみを制御してもよい。ＤＭＤ８０を制御する際のデータ処理速度には限界があり、制御する微小ミラーの数（画素数）が多くなるにしたがって各微小ミラー８２の変調速度が低下するので、ミラーアレイ部８１中の一部分だけを使用することで、この部分が含むそれぞれの微小ミラー８２の変調速度を速くすることができる。
【００３６】
＜温調手段９０＞
図３に示すように、温調手段９０は、ＤＭＤ８０に熱を加えるための加熱部９１と、ＤＭＤ８０の温度を測定するサーミスタ９２と、サーミスタ９２で測定された温度にもとづいて、ＤＭＤの温度が所望の温度となるように加熱部９１を制御するコントローラ９３とを有している。なお、この温調手段９０は、光源６６から発せられた光をＤＭＤ８０に入射させているときに、上記ＤＭＤ８０に熱を加えてＤＭＤ８０の温度を上昇させるものであって、温調手段９０は、例えば、ＤＭＤ８０の温度が、このＤＭＤ８０の耐久温度以下、かつ耐久温度近傍となるように温調する。
【００３７】
なお、加熱部９１がＤＭＤ８０に熱を加える方式は、加熱部９１とＤＭＤ８０とを接触させて加熱部９１に発生させた熱を熱伝導によりＤＭＤ８０に伝えたり、あるいは、加熱部９１とＤＭＤ８０とを接触させることなく加熱部９１に発生させた熱を輻射によりＤＭＤ８０に伝えたりする方式を採用することができる。また、加熱部９１に熱を発生させる方式は、従来より知られている方式を採用することができ、例えば、金属等の導体に電流を流して発熱させる抵抗加熱方式、導電体中に高周波の渦電流を誘起して発熱させる誘導加熱方式、接触させた２種類の金属間に電流を流して熱を移動させるペルチェ効果を利用した方式、あるいは、加熱した流体を循環させる方式等を採用することができる。なお、コントローラ９３によって加熱部９１を制御する方式は、加熱部９１に供給する電流や加熱流体を、増加／減少させたり、あるいはオン／オフさせたりする方式を採用することができる。
【００３８】
＜結像光学系５１＞
結像光学系５１は、図１に示すように、レンズ系５２，５４からなる第１結像光学系５１Ａ、マイクロレンズアレイ５５、アパーチャアレイ５９、レンズ系５７，５８からなる第２結像光学系５１Ｂがこの順に光路の上流側から下流側に並べられて構成されている。上記マイクロレンズアレイ５５は、ＤＭＤ８０の各微小ミラー８２で反射され上記第１結像光学系５１Ａを通った、上記各微小ミラー８２に対応する各光束のそれぞれを通す各マイクロレンズ５５ａが配置されてなるものである。このマイクロレンズ５５ａは、例えば、焦点距離が０．１９ｍｍ、ＮＡ（開口数）が０．１１のものを用いることができる。また、アパーチャアレイ５９は、マイクロレンズアレイ５５の各マイクロレンズ５５ａに対応させて形成した多数のアパーチャ５９ａからなるものである。
【００３９】
上記第１結像光学系５１Ａは、ＤＭＤ８０による像を３倍に拡大してマイクロレンズアレイ５５中に結像する。そして第２結像光学系５１Ｂは、マイクロレンズアレイ５５中に結像させた像を拡大してプリント配線基板用素材３０の感光材料３０Ｋ上に結像させる。したがって、結像光学系５１全体としては、ＤＭＤ８０によって空間光変調された配線パターンを５倍に拡大してプリント配線基板用素材３０の感光材料３０Ｋ上に結像させる。
【００４０】
なお、上記プリント配線基板用素材３０は、後述するステージ駆動装置により副走査方向（図１の紙面に垂直な方向、図中Ｙ方向）に搬送される。
【００４１】
＜温調手段でＤＭＤを温調する作用＞
ここで、上記温調手段９０でＤＭＤ８０を温調する効果について説明する。
【００４２】
図７は、縦軸に比率（ε）、横軸に時間（ｔ）を示す座標上に、光源６６から発せられた光を光透過窓部８７に通した累積時間（累積光照射時間）と、累積光照射時間が０のときに透過窓部８７を通って射出されるレーザ光の光強度に対する特定の累積光照射時間において透過窓部８７を通って射出されるレーザ光の光強度の比率との関係を示すものである。
【００４３】
すなわち、累積光照射時間ｔ＝０における、光源６６から発せられ光透過窓部８７、微小ミラー、および光透過窓部８７を通って射出させたレーザ光の光強度Ｈ（ｔ＝０）に対する、特定の累積光照射時間ｔ＝ｔｘにおける、光源６６から発せられ光透過窓部８７、微小ミラー、および光透過窓部８７を通って射出させたレーザ光の光強度Ｈ（ｔ＝ｔｘ）の比率ε（ε＝Ｈ（ｔ＝ｔｘ）／Ｈ（ｔ＝０）、以後、上記比率εを光通過比率εという、）を示したものである。
【００４４】
なお、上記光強度の測定は、全ての微小ミラーをオンにした状態で、かつ、光源６６から発せられた光の光量を予め定められた一定の値にして測定した。また、累積光照射時間が０（ｔ＝０）のときの光通過比率εは１００％であるが、このとき、光透過窓部８７に入射させたレーザ光を微小ミラーで反射させるときに約１０％、光透過窓部８７を２回通る時に約８％の光量の損失が生じている。
【００４５】
ＤＭＤ８０に熱を加えていないとき（図中の線Ｊ０で示す）には、累積光照射時間が増大するに従って、上記光通過比率εが大きく低下する。これは、光透過窓部８７の内側（ミラーアレイ部８１の側、あるいは密封空間Ｍに面する側）の表面に密封空間Ｍ中の浮遊粒子が堆積したために、光透過窓部８７における上記レーザ光の反射、散乱、および吸収が増大したためである。そして、浮遊粒子の堆積の進行が飽和したときに、上記光通過比率εは概略一定の値Ｐ１に収束する。
【００４６】
一方、ＤＭＤ８０に熱を加え、このＤＭＤ８０の温度を耐久温度以下、かつ、耐久温度の近傍としたとき（図中の線Ｊ１で示す）には、上記ＤＭＤ８０に熱を加えていないときに比べて、上記浮遊粒子の透過窓部８７の内側への堆積の進行がはるかに遅いので上記光通過比率の値εの低下の度合いも少ない。
【００４７】
また、図８は、縦軸に比率（ε）を、横軸に温度（Ｔ）を示す座標軸上に、ＤＭＤ８０に熱を加えてＤＭＤ８０を一定温度に温調したときの各温度と、ＤＭＤ８０を上記各温度に温調した状態で累積光照射時間が所定の時間、例えば、１０００時間（ｔ＝１０００）に達したときの上記光通過比率との関係を示すものである。
【００４８】
図から解るように、温調手段９０によりＤＭＤ８０を一定温度に温調するときの各設定温度（Ｔ）が常温Ｔｏ（例えば２０℃）から高くなるにしたがって、光通過比率の値εが増大することがわかる。これは、温調手段９０によるＤＭＤ８０の設定温調が高くなるにしたがって、上記累積光照射時間が１０００時間に達したときの密封空間Ｍ中の浮遊粒子の光透過窓部８７の内側への堆積量が減少したためである。ＤＭＤ８０の温度をこのＤＭＤ８０の耐久温度（例えば５０℃）以下、かつ、耐久温度の近傍（例えば４５℃以上、５０℃以下、図中の記号Ｔｗで示す範囲）に保持したときには、上記光通過比率の値εは１００％に近い値となる。
【００４９】
＜＜露光装置の全体についての説明＞＞
以下、露光装置の全体について説明する。図９は露光装置の外観を示す斜視図、図１０は露光ヘッドを用いて感光材料を露光する様子を示す斜視図、図１１（Ａ）は感光材料上に形成される露光領域を示す平面図、図１１（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの位置関係を示す図である。
【００５０】
上記露光装置２００は、プリント配線基板用素材３０の裏面（感光材料３０Ｋの側とは反対側の面）を吸着して保持する平板状の移動ステージ１５２を備えている。４本の脚部１５４に支持された厚い板状の設置台１５６の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド１５８が設置されている。ステージ１５２は、その長手方向が上記ステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド１５８によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置には、副走査手段としてのステージ１５２をガイド１５８に沿ってステージ移動方向に駆動するステージ駆動装置（図示せず）が設けられている。
【００５１】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート１６０が設けられている。コ字状のゲート１６０の端部の各々は、設置台１５６の両側面に固定されている。このゲート１６０にはスキャナ１６２およびプリント配線基板用素材３０の先端および後端を検知する複数（例えば２個）のセンサ１６４が各々取り付けられて、ステージ１５２の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ１６２およびセンサ１６４は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。
【００５２】
スキャナ１６２は、図１０および図１１（Ｂ）に示すように、ｍ行ｎ列（例えば３行５列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば１４個）の露光ヘッド１６６を備えている。この例では、プリント配線基板用素材３０の幅との関係で、１行目および２行目には５個、３行目には４個の露光ヘッド１６６を配置してある。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド１６６mnと表記する。
【００５３】
露光ヘッド１６６による露光エリア１６８は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、ステージ１５２の移動に伴い、プリント配線基板用素材３０には露光ヘッド１６６ごとに帯状の露光済み領域１７０が形成される。なお、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア１６８mnと表記する。
【００５４】
また、図１１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、帯状の露光済み領域１７０が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本例では２倍）ずらして配置されている。このため、１行目の露光エリア１６８11と露光エリア１６８12との間の露光できない部分は、２行目の露光エリア１６８21と３行目の露光エリア１６８31とにより露光することができる。
【００５５】
露光ヘッド１６６11〜１６６mn各々は、上述のように入射したレーザ光を画像データに応じて画素ごとに変調するＤＭＤ８０を備えている。各露光ヘッド１６６は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた後述するコントローラ３０２に接続されている。このデータ処理部では、入力された配線パターンを示すデータに基づいて、ＤＭＤ８０の各微小ミラーを制御するための制御信号を生成する。また、ミラー駆動制御部では、データ処理部で生成した制御信号に基づいて、ＤＭＤ８０の各微小ミラーをオン／オフさせる。
【００５６】
＜＜露光装置の電気的な構成に関する説明＞＞
次に、露光装置２００の電気的な構成について説明する。図１２は露光装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００５７】
図に示すように全体制御部３００には変調回路３０１が接続されている。変調回路３０１は、配線パターンを示す画像データを取得する。また、その変調回路３０１にはＤＭＤ８０を制御するコントローラ３０２が接続されている。さらに、全体制御部３００には、光源６６に配されたレーザモジュールを駆動するＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）駆動回路３０３が接続されている。また、全体制御部３００には、ステージ１５２を駆動するステージ駆動装置３０４が接続されている。
【００５８】
＜＜露光装置の動作についての説明＞＞
次に、上記露光装置２００の動作について説明する。温調手段９０のコントローラ９３の制御により、ＤＭＤ８０に熱を加えてＤＭＤ８０の温度を、例えば、上記のようにこのＤＭＤ８０の耐久温度以下、かつ、この耐久温度近傍に保持する。
【００５９】
スキャナ１６２の各露光ヘッド１６６の光源６６が有するＧａＮ系半導体レーザの各々から発せられた合波された各レーザ光の光束は光ファイバ束６６Ａの端面から射出される。
【００６０】
配線パターンの露光に際しては、上記画像データが変調回路３０１からＤＭＤ８０のコントローラ３０２に入力され、コントローラ３０２のフレームメモリに一旦記憶される。
【００６１】
プリント配線基板用素材３０を表面に吸着したステージ１５２は、ステージ駆動装置３０４の駆動により、ガイド１５８に沿って上流側から下流側に一定速度で移動する。ステージ１５２がゲート１６０の下を通過する際に、ゲート１６０に取り付けられたセンサ１６４によりプリント配線基板用素材３０の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された上記配線パターンを作成するための画像データがコントローラ３０２のデータ処理部によって読み出され、データ処理部がその画像データに基づいて露光ヘッド１６６ごとの制御信号を生成する。そして、ミラー駆動制御部が、上記生成された制御信号に基づいて露光ヘッド１６６ごとにＤＭＤ８０の微小ミラーの各々をオンオフ制御する。なお、本例の場合、上記微小ミラーのサイズは１４μｍ×１４μｍである。
【００６２】
光源６６から発せられたレーザ光をＤＭＤ８０に入射させると、ＤＭＤ８０の微小ミラー８２がオン状態のときにこの微小ミラー８２で反射した光束は、結像光学系５１を通ってプリント配線基板用素材３０の感光材料３０Ｋ上に結像され、感光材料３０Ｋ上の各露光エリア１６８を露光する。また、プリント配線基板用素材３０をステージ１５２と共に一定速度でステージ移動方向に移動させることにより、このプリント配線基板用素材３０は上記ステージ移動方向とは反対の副走査方向に順次露光され、感光材料３０Ｋ上に露光ヘッド１６６ごとの帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００６３】
スキャナ１６２によるプリント配線基板用素材３０への露光が終了し、センサ１６４がプリント配線基板用素材３０の後端を検出すると、ステージ１５２は、ステージ駆動装置３０４の駆動により、ガイド１５８に沿ってゲート１６０の最上流側にある原点に復帰し、次の露光への使用が可能となる。
【００６４】
このように、ＤＭＤ８０に熱を加えてＤＭＤ８０の温度を上昇させた状態で露光を行うことにより、密封空間Ｍ中の浮遊粒子の光透過窓部８７への堆積を抑制することができ、光透過窓部でのレーザ光の反射、散乱、および吸収の増大を抑制することができるので、感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下を抑制することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態では、露光装置２００で使用する光源は、ＧａＮ系半導体レーザとしたが、例えば、固体レーザ、ガスレーザなども採用できる。具体的には、波長約３５５ｎｍのＹＡＧレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約３５５ｎｍのＹＬＦレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約２６６ｎｍのＹＡＧレーザとＳＨＧを組み合わせたレーザ、波長約２４８ｎｍのエキシマレーザ、波長約１９３ｎｍのエキシマレーザなどを採用することもできる。さらに、上記光源として、レーザ光源ではなく水銀ランプ等を採用することもできる。
【００６６】
なお、上記露光方式は、配線パターンを露光する場合に限らず、どのようなパターンあるいは画像を露光する場合にも適用することができる。
【００６７】
また、上記実施の形態においては、空間光変調器として、微小ミラーを２次元状に多数配列してなるミラーアレイ部を有するＤＭＤを用いて感光材料を露光する露光方式について説明したが、このような場合に限らない。すなわち、空間光変調器には、光源から発せられた紫外または紫色の波長を持つ光を変調させる変調素子を２次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有する空間光変調器を採用することができる。このような場合には、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を前記変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させ、この射出させた光を感光材料上に結像させて上記感光材料を露光する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態の露光装置が備える露光ヘッドの光学系の光路を示す図
【図２】露光ヘッドの光学系の概略構成を示す斜視図
【図３】ＤＭＤとこのＤＭＤに熱を加える温調手段の概略構成を示す拡大斜視図
【図４】２次元状に配列された多数の微小ミラーの一部分を拡大して示す図
【図５】微小ミラーの動作を示す図
【図６】ミラーアレイ中の微小ミラーの使用領域の例を示す図
【図７】累積光照射時間と光通過比率との関係を示す図
【図８】ＤＭＤ８０を温調したときの各温度と、各温度において所定の累積光照射時間に達したときの光通過比率との関係を示す図
【図９】露光装置の外観を示す斜視図
【図１０】露光ヘッドを用いて感光材料を露光する様子を示す斜視図
【図１１】図１１（Ａ）は感光材料上に形成される露光領域を示す平面図、図１１（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの位置関係を示す図
【図１２】露光装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
３０    プリント配線基板用素材
３０Ｋ    感光材料
５１    結像光学系
６６    光源
８０    ＤＭＤ
８１    ミラーアレイ
８２    微小ミラー
８７    光透過窓部
８８    密封カバー部
９０    温調手段
１６６    露光ヘッド
２００    露光装置
Ｌｅ    レーザ光
【図１】
2006133431.tif 000003
【図２】
2006133431.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006133431.tif 000008
【図７】
2006133431.tif 000009
【図８】
2006133431.tif 000010
【図９】
2006133431.tif 000011
【図１０】
2006133431.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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