(57)【要約】      （修正有）【課題】高い稼働率を確保するとともに、簡易な照明光学系で多数の光束に分岐する露光描画装置を提供する。【解決手段】露光描画装置１００は、紫外線を照射する光源と、光源からの光束を平行光に形成する照明光学系と、照明光学系からの平行光中に配置され、第１光束と第２光束とに分岐する第１窓と第２窓とを有するアパーチャー部材と、アパーチャー部材で分岐された平行光の第１光束及び第２光束を導く第１導光手段３７−１〜３７−８及び第２導光手段と、第１導光手段及び第２導光手段で導かれた第１光束及び第２光束を空間変調する第１及び第２空間光変調手段と、この第１及び第２空間光変調手段で空間変調された第１光束と第２光束とを被露光体に導く第１及び第２投影光学系と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を照射する光源と、
前記光源からの光束を平行光に形成する照明光学系と、
前記照明光学系からの平行光中に配置され、第１光束と第２光束とに分岐する第１窓と第２窓とを有するアパーチャー部材と、
前記アパーチャー部材で分岐された平行光の第１光束及び第２光束を導く第１導光手段及び第２導光手段と、
前記第１導光手段及び第２導光手段で導かれた第１光束及び第２光束を空間変調する第１及び第２空間光変調手段と、
この第１及び第２空間光変調手段で空間変調された第１光束と第２光束とを被露光体に導く第１及び第２投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光描画装置。
【請求項２】
前記第１及び第２空間光変調手段は、複数の反射素子で構成される矩形形状の反射面を有し、
前記第１窓と第２窓とは前記反射面と相似形の矩形形状であることを特徴とする請求項１に記載の露光描画装置。
【請求項３】
前記第１導光手段及び第２導光手段は、１枚以上２枚以内の全反射光学素子を含むことを特徴とする請求項２に記載の露光描画装置。
【請求項４】
前記第１導光手段及び第２導光手段は、開口面積を可変して透過する光量を調整する絞り調整部を有し、
この絞り調整部は放熱部材を有していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の露光描画装置。
【請求項５】
前記第１及び第２空間光変調手段は、複数の反射素子で構成される矩形形状の反射面を有し、
前記第１窓と第２窓とは扇形状であることを特徴とする請求項１に記載の露光描画装置。
【請求項６】
前記第１導光手段及び第２導光手段は、前記アパーチャー部材側が扇形状であり前記第１及び第２空間光変調手段側が矩形形状である光ファイバー束を含むことを特徴とする請求項５に記載の露光描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路基板、液晶素子用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス素子基板等、平面基材の表面にパターンを形成する露光描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子回路基板（プリント回路基板）は携帯電話、各種モバイル及びパーソナルコンピュータ等に搭載される。これら被搭載機に搭載する基材のパターンは、その解像度及び接続用ランド径、ビア径等が非常に微細に構成される傾向が要求されている。これらの要求に応えて、パターン形成用露光工程では露光装置の光量を増加する必要があり、また光の矯正度を高めて平行光の精度を高める等の必要がある。
その一方で、多品種少量を短期間での生産する要求が強くなっている。従来の露光装置では、コンタクト方式又は投影露光方式でも、パターン形成のためにはマスクが必要であり、そのマスクの準備、管理及び維持の面で要求に応えにくくなってきている。
【０００３】
そこでパターンを構成するデータを、ＣＡＤデータから直接露光装置の光線の制御信号として利用するダイレクト露光方式とその装置の要求が高まっている。しかし従来のダイレクト露光装置は、光線が被露媒体に照射する光線に４０５ｎｍレーザを使用するために、被露媒体のパターン形成に係る反応速度が遅かった。そこでこれらの問題を解決する露光描画装置の考案が強く望まれていた。
【特許文献１】特開２００６−１１３４１３
【特許文献２】特開２００６−３３７４７５
【特許文献３】特開２００６−３４３６８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の露光描画装置は、光線が被露媒体に照射する光線に４０５ｎｍレーザ光を使用するために、被露媒体のパターン形成に係る反応速度が遅く、回路形成の生産性を妨げていた。また、大型基板である被露光体全面にパターンを形成するには、多数の空間光変調素子を搭載することになり、これらに強いレーザ光を照射することは、コストの観点から問題があった。
【０００５】
特許文献２及び特許文献３のパターン描画装置は、小出力の７本のＵＶランプ光源を光ファイバーで１箇所又は複数の光学系に光線を供給する露光描画装置である。そして、特許文献２及び特許文献３の図６に示されるように、露光描画装置では、楕円鏡の第２焦点位置に光ファイバーの入射端が配置されている。小出力の７本のＵＶランプ光源の光量を調整することが難しく、被露光体の感光条件に合わせた光線に制御できない問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、少数の光源で多数の空間光変調素子であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）素子を搭載して、高い稼働率を確保するとともに、簡易な照明光学系で多数の光束に分岐する露光描画装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点の露光描画装置は、紫外線を照射する光源と、光源からの光束を平行光に形成する照明光学系と、照明光学系からの平行光中に配置され、第１光束と第２光束とに分岐する第１窓と第２窓とを有するアパーチャー部材と、アパーチャー部材で分岐された平行光の第１光束及び第２光束を導く第１導光手段及び第２導光手段と、第１導光手段及び第２導光手段で導かれた第１光束及び第２光束を空間変調する第１及び第２空間光変調手段と、この第１及び第２空間光変調手段で空間変調された第１光束と第２光束とを被露光体に導く第１及び第２投影光学系と、を備える。
この構成により、露光描画装置は、照明光学系の平行光の光束にアパーチャー部材を配置し、第１光束と第２光束とを形成する。アパーチャー部材２０の入射側と出射側の光束の関係は、ヘルムホルツ・ラグランジェの不変式に関係なく、倍率が変わらない像を所望の４本の光学系として、効率よく得ることができる。
【０００８】
第２の観点の露光描画装置の第１及び第２空間光変調手段は、複数の反射素子で構成される矩形形状の反射面を有し、第１窓と第２窓とは反射面と相似形の矩形形状である。
この構成により、アパーチャー部材の第１窓及び第２窓は第１及び第２空間光変調手段反射面の矩形形状と相似形である。従って、各空間光変調手段の表面に効率よく光束を照射することができ、空間光変調手段の表面以外の部分に無駄な光束を照射することがない。このため、空間光変調手段の精度又は動作に影響するような空間光変調手段の基台の温度変化等の原因となりにくい。
【０００９】
第３の観点の露光描画装置の第１導光手段及び第２導光手段は、１枚以上２枚以内の全反射光学素子を含む。
少ない反射光学素子を使うため、光量が減衰することなく、第１及び第２空間光変調手段に光を導くことができる。
【００１０】
第４の観点の露光描画装置の第１導光手段及び第２導光手段は、開口面積を可変して透過する光量を調整する絞り調整部を有し、この絞り調整部は放熱部材を有している。
第４の観点の露光描画装置は、アパーチャー部材により１つの光束を第１及び第２光束に分岐する。そのため光量差が第１及び第２光束に生じてしまった場合に、絞り調整部で調整する。この絞り調整部には熱が溜まりやすいので、放熱部材で温度上昇を抑えている。
【００１１】
第５の観点の露光描画装置の第１及び第２空間光変調手段は、複数の反射素子で構成される矩形形状の反射面を有し、第１窓と第２窓とは扇形状である。
この構成により、アパーチャー部材の第１窓及び第２窓は扇形であるので、照明光学系から照明される円形断面の光束を効率よく分けて第１光束及び第２光束にすることができる。
【００１２】
第６の観点の露光描画装置の第１導光手段及び第２導光手段は、アパーチャー部材側が扇形状であり第１及び第２空間光変調手段側が矩形形状である光ファイバー束を含む。
この構成により、扇形のアパーチャー部材の第１窓及び第２窓から、矩形形状の第１及び第２空間光変調手段に光ファイバーで効率よく露光光を導くことができる。一般的に光ファイバーは露光光が散乱光になり、全反射ミラーと比べて光量が減衰するが、円形の照明光学系の光量をほとんど無駄にしないため、効率が良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る露光描画装置は、光源から発した紫外線の平行光の露光光を、効率よく複数の光束に分岐することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜露光描画装置の全体構成＞
図１は、露光描画装置１００を示す概略斜視図である。露光描画装置１００は、大別して、照明光学系３０と、導光光学系３７と、空間光変調部４１と、投影光学系６０と、被露光体テーブル９０とを有している。本実施形態では、大きな面積の被露光体ＣＢを露光することができるように、２系統の照明光学系３０−１及び導光光学系３０−２を備えている。露光描画装置１００の照明光学系３０−１及び導光光学系３０−２は、第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２（図２参照）を２つ有している。なお、本実施例では、複数の同じ系統の光学系などを有しているため、特に区別して説明する際に符号の後に「−１」、「−２」などを付す。
【００１５】
図２は、照明光学系３０−１及び照明光学系３０−２を示した概念図である。以下、照明光学系３０−１及び照明光学系３０−２は、２系統とも同じ構造であるので１系統の照明光学系３０−１を説明する。
第１高圧水銀ランプ１０−１は、楕円ミラー１１−１の第１焦点位置に配置される。楕円ミラー１１−１は、高圧水銀ランプ１０から照射されるＵＶ光を効果的に第２焦点位置の方向に反射する。高圧水銀ランプの他、キセノンランプ、又はフラッシュランプを用いてもよい。
【００１６】
照明光学系３０−１に配置された第１高圧水銀ランプ１０−１は、その光出力を所定レベルに安定させるために、露光描画装置１００の電源制御部（不図示）により電源が投入されてから切断されるまで、常時所定レベルの照明光を出射する。このため、被露光体ＣＢを露光しない期間は露光光ＩＬが遮光されるように、楕円ミラー１１−１の第２焦点位置にはシャッタ１３−１が配置されている。シャッタ１３−１を楕円ミラー１１−１の第２焦点位置に配置する理由は、高圧水銀ランプ１０から射出された露光光ＩＬが集束されているためシャッタ１３−１の少ない移動量で露光光ＩＬを遮光することができるからである。
【００１７】
照明光学系３０−１は、コリメートレンズ３１−１及びフライアイレンズ３２−１などを含み、露光光ＩＬを均一な光強度の光束に成形する。楕円ミラー１１−１の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光は、まずコリメートレンズ３１−１によってほぼ平行光束になり、波長選択フィルタ１５−１に入射する。
【００１８】
この波長調整フィルタ１５−１は、複数のフィルタを搭載する。このフィルタ選択は披露光体に塗布されるフォトレジストの種類に応じて決められる。波長が選択された露光光ＩＬは、フライアイレンズ３２−１に入射し、光束範囲において照射強度が均一化される。
【００１９】
波長が選択された露光光ＩＬは、フライアイレンズ３２−１に入射し、光束範囲において照射強度が均一化される。フライアイレンズ３２−１は、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸に沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。従って、フライアイレンズ３２−１に入射した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面（すなわち射出面の近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源を形成する。すなわち、フライアイレンズ３２−１の後側焦点面には、実質的な面光源が形成される。なお、オプティカルインテグレータ（８ｂ〜８ｆ）は、フライアイレンズに限らず、回折光学素子、微小レンズ要素の集合体で構成されるマイクロフライアイレンズ、あるいは内面反射型のロッド状インテグレーター（中空パイプまたは光パイプ、棒状ガラスロッドなど）を含む構成としてもよい。
【００２０】
フライアイレンズ３２−１からの光束は、コンデンサーレンズ３３−１に入射する。コンデンサーレンズ３３−１を介した光束は、アパーチャー部材２０−１を重畳的に照明する。別系統の照明光学系３０−２も同様に、アパーチャー部材２０−２を重畳的にそれぞれ照明する。均一化された露光光ＩＬは、４つの開口矩形窓２１と光量検出用の検出窓２９とを備えるアパーチャー部材２０−１を照明する。露光光ＩＬは、アパーチャー部材２０−１に対して直交にＺ方向から入射し、４つの光束に分割される。全反射ミラー又は全反射プリズムなどの反射光学素子２２−１によって、水平方向に反射される。
【００２１】
図１に戻り、アパーチャー部材２０−１、アパーチャー部材２０−２、反射光学素子２２−１及び反射光学素子２２−２によって８つに分岐された露光光ＩＬは、全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８によってＹ方向に反射される。全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８で反射された露光光ＩＬは、導光光学系３７−１ないし導光光学系３７−８に入射する。
【００２２】
導光光学系３７−１ないし導光光学系３７−８に入射した露光光ＩＬは、適切な光量及び光束形状に成形されて、空間光変調素子である１列に並んだ８つのＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８に照射される。ＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８は、供給される画像データにより露光光ＩＬを空間変調する。ＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８で変調された光束は、投影光学系６０−１ないし投影光学系６０−８を経由して所定の倍率にしてから被露光体ＣＢに照射される。
【００２３】
この投影光学系６０は、被露光体ＣＢにおいて８系統の各光路の照明領域を均一にするために、８系統の各光路で微妙に倍率を調整する。また、被露光体ＣＢの大きさに応じて倍率を調整することもできる。露光描画装置１００は、合計８本の投影光学系６０を備えており、その８本の投影光学系６０をＸ方向に１列に配置する。１列に配置したＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０は、製造しやすくまたメンテナンスも容易にできる。
【００２４】
露光描画装置１００は、投影光学系６０のＺ方向下側に、照明光学系３０、導光光学系３７及び投影光学系６０などを支える筐体９５を備える。筐体９５上には一対のガイドレールが配置され、それらガイドレール上には被露光体テーブル９０が搭載される。この被露光体テーブル９０は、図示されない駆動機構、例えばボールネジ等をステッピングモータ等のモータにより駆動させられる。これにより被露光体テーブル９０は、一対のガイドレールに沿ってそれらの長手方向であるＹ方向に、投影光学系６０に対して相対移動する。被露光体テーブル９０上には被露光体ＣＢとしてフォトレジストが塗布された基板が設置され、この被露光体ＣＢは、被露光体テーブル９０上で真空吸着によって固定される。被露光体テーブル９０はＸ方向にも移動でき、また投影光学系６０の焦点位置にも移動可能なようにＺ方向にも移動可能に構成されている。
【００２５】
＜アパーチャー部材２０の配置位置＞
ここでアパーチャー部材２０が照明光学系３０の平行光の位置に配置されている。アパーチャー部材２０の開口矩形窓２１が、ヘルムホルツ・ラグランジェの不変の定理に合致しない位置に配置されていることを説明する。
一般的に一定の像を投影する照明光学系で、レンズなどの光学素子を通過した光束は入射側の像の高さＰＡと入射距離ＬＡと結像する高さＰＢと結像する距離ＬＢとが、
ＰＡ・ＬＡ＝ＰＢ・ＬＢ
なる関係式で決まる（ヘルムホルツ・ラグランジェの不変式）。
【００２６】
従って１個の光学像は、レンズなどの光学素子を挟んで入射側（投影側）と出射側（結像側）では横倍率と角倍率が互いに反比例することになる。従って平行光が投影されると、光学素子によって結像側の光束は収束する、もしくは発散する角度と距離とで像が限定される。即ち光束の角度と距離の関係、即ち開口数ＮＡ（Numerical Aperture）が投影側の結像性能に関係することになり、いわゆる光源側の開口数ＮＡと像側の開口数ＮＡの関係によって、投影される像が制限されることになる。
【００２７】
一般的に、特開２００６−３３７４７５号公報又は特開２００６−３４３６８４号公報の図６に示すように、光源の光束を一度結像させて、この結像された光束を導いて、最終目的面に結像させる光学系を設ける。
【００２８】
これに対して本実施例は、光源の光束を結像することなく、平面を４個の矩形に区切る開口矩形窓２１を形成された平板状のアパーチャー部材２０を平行光の光束に直交するように挿入している。１本の光束を４分岐するので、アパーチャー部材２０の入射側と出射側の光束の関係は、ヘルムホルツ・ラグランジェの不変式に関係なく、倍率が変わらない像を所望の４本の光学系として、効率よく得ることができる。
【００２９】
＜第１の導光光学系：アパーチャー部材２０からＤＭＤ素子４１まで＞
図３は、第１の導光光学系３７、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０を示した斜視図である。
【００３０】
アパーチャー部材２０−１及び２０−２を通過したＺ方向の光束は、平面鏡又は入射光を表面で反射するプリズムなどの反射光学素子２２−１及び反射光学素子２２−２で、Ｘ方向に反射される。つまり、アパーチャー部材２０−１で４つに分岐した露光光ＩＬは、反射光学素子２２−１で反射され、光路ＩＬ１、光路ＩＬ２、光路ＩＬ３及び光路ＩＬ４にＸ方向に分岐される。同様にアパーチャー部材２０−２で４つに分岐した露光光ＩＬは、反射光学素子２２−２で反射され、光路ＩＬ５、光路ＩＬ６、光路ＩＬ７及び光路ＩＬ８にＸ方向に分岐される。分岐された光路ＩＬ１ないし光路ＩＬ８は、全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８で、Ｙ方向に反射させられ、ＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８に向かう。
【００３１】
全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８で反射された光束は、レンズなどの光学素子及び絞り調整部３５から構成される第１の導光光学系３７−１ないし第１の導光光学系３７−８を経由してＤＭＤ素子４１に導かれる。図３に示すように、分岐された光路ＩＬ１、光路ＩＬ４、光路ＩＬ５及び光路ＩＬ８は、それぞれのＤＭＤ素子４１に至るまでの距離が等しく、分岐された光路ＩＬ２、光路ＩＬ３、光路ＩＬ６及び光路ＩＬ７は、それぞれのＤＭＤ素子４１に至るまでの距離が等しい。しかし、光路ＩＬ１、光路ＩＬ４、光路ＩＬ５及び光路ＩＬ８は、光路ＩＬ２、光路ＩＬ３、光路ＩＬ６及び光路ＩＬ７と光路長が異なる。ＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８で反射された露光光ＩＬは、投影光学系６０−１ないし投影光学系６０−８を経由して、被露光体ＣＢに均一な形状で照射する必要がある。つまり、ＤＭＤ素子４１から被露光体ＣＢに至る光路長さは一定にしないと、形成する最終のパターンの解像度、その他の品質が露光光ＩＬを照射する光路ごとに変化してしまうことになる。そこで、全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８からＤＭＤ素子４１−１ないしＤＭＤ素子４１−８に至る光路ＩＬ１ないしＩＬ８は、均一の焦点距離になるような光線に矯正してＤＭＤ素子４１へ投入する。もちろん、図３とは異なり、全反射ミラー２３からＤＭＤ素子４１に至るすべての光路長が異なる場合にはそれぞれに調整する必要がある。
【００３２】
図４は、第１の導光光学系３７の１系統のＹ−Ｚ断面を示した図である。
アパーチャー部材２０、反射光学素子２２及び全反射ミラー２３で反射された光束ＩＬは、レンズなどの光学素子及び絞り調整部３５から構成される第１の導光光学系３７を経由してＤＭＤ素子４１に導かれる。
図４に示すように、絞り調整部３５は、光軸に直交する位置に絞り窓を設けて、４分岐された各光束ＩＬが被露光体ＣＢに照射する光量を均一になるようにこの絞り窓の面積を設定する。この絞り部の面積の設定は、モータ等で駆動して設定する。透過光量を測定して、所定の光量になるような開口となるように固定した絞りでもかまわない。
【００３３】
絞り調整部３５には、高圧水銀ランプ１０のほぼ１／４の光量、即ち熱量が、絞り窓に投入されることになる。この絞り窓が光束ＩＬの光量を均一にするように絞り窓の面積を調整すると、絞り窓の内径の縁が光束ＩＬを遮光するので、絞り調整部３５に熱が発生する。このため絞り調整部３５に羽根状の放熱部３５Ｆを設け、冷却ノズル２５で冷媒を吹き付けて絞り調整部３５の温度上昇を規制する。この絞り調整部３５に取り付ける放熱部３５Ｆは、複数の羽根状の平板で構成しても良い。
【００３４】
第１の導光光学系３７を通過した光束ＩＬは、ミラー３９でＺ方向に反射され、反射プリズム４３に導かれる。反射プリズム４３では、反射角を変えることによって、入射した光束ＩＬをＤＭＤ素子４１に導くとともに、ＤＭＤ素子４１のマイクロミラーＭで反射された光束ＩＬを、投影光学系６０の方向に反射する。
【００３５】
また、図５は、Ｙ方向から見た反射光学素子２２−１及び２２−２、並びに全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８を示した図である。
図５に示すように、反射光学素子２２−１及び反射光学素子２２−２の中央部には、孔部又は遮蔽物のない透過部２２Ａが設けられる。そして、透過部２２Ａの下には、第１光量センサＳＳ１及び第２光量センサＳＳ２が配置される。第１光量センサＳＳ１及び第２光量センサＳＳ２は、第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２の光量を測定する。
【００３６】
＜アパーチャー部材＞
図６は、各種アパーチャー部材２０を示した図である。アパーチャー部材２０−１及びアパーチャー部材２０−２は、金属又はセラミックスなどの低蓄熱性で且つ熱膨張係数の小さい素材で形成される。露光光ＩＬの一部がアパーチャー部材２０−１及びアパーチャー部材２０−２に照射されるため、熱が蓄積しやすいからである。また、熱膨張によりアパーチャー部材２０−１及びアパーチャー部材２０−２の大きさが変形しないようにアバーチャー部材に放熱部材を設けても良い。
【００３７】
アパーチャー部材２０は、ＤＭＤ素子４１の数に対応する矩形窓２１を有している。例えばＤＭＤ素子の光反射面は縦１４ｍｍで横１２ｍｍの矩形の大きさである。このためＤＭＤ素子の光反射面に照射される露光光ＩＬは、光反射面に合わせた矩形である必要があり、ＤＭＤ素子の数に合わせる必要がある。
本実施例の露光描画装置１００は、１系統の照明光学系３０と４系統のＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０との組み合わせで構成されている。そこで、アパーチャー部材２０は、図６に示すように、一点差線で示す露光光ＩＬの光束ＩＬ中に４系統に分岐する矩形窓２１を有している。
【００３８】
図６（ａ）に示したアパーチャー部材２０−Ａは、露光光ＩＬの中心ＣＩを通るＸ軸を基準に、４５度方向、１３５度方向、２２５度方向及び３１５度方向に矩形窓２１を有している。つまり、矩形窓２１の一辺を基準に４５度方向、１３５度方向、２２５度方向及び３１５度方向に４つの矩形窓２１が配置される。そして、このアパーチャー部材２０−Ａは、このアパーチャー部材２０−Ａの中心に、φ３ないしφ５ｍｍの光量検出用の検出窓を１つ設けている。検出窓２９は円形形状でも矩形形状でも良く、露光光ＩＬはすでに均一光束になっているので光束ＩＬ内であればどこに配置してもよい。
【００３９】
図６（ｂ）は、露光光ＩＬの中心ＣＩを通るＸ軸を基準に、０度方向、９０度方向、１８０度方向及び２７０度方向に矩形窓２１を有し、１３５度方向に検出窓２９を１つ設けているアパーチャー部材２０−Ｂを示したものである。
図６（ｃ）は、Ｙ軸方向に４つの矩形窓２１を有し、Ｙ軸から離れた位置に検出窓２９を１つ設けているアパーチャー部材２０−Ｃを示したものである。
【００４０】
アパーチャー部材２０は、以上の（ａ）から（ｃ）の矩形窓２１の配置以外の矩形窓２１の配置でも良い。しかし、ＤＭＤ素子４１の数及び光反射面の大きさと、露光光ＩＬの光束ＩＬとの関係を考慮しなければならない。露光光ＩＬの光束ＩＬの直径は、照明光学系の光学素子の直径に影響を与える。つまり、できるだけ光束ＩＬの直径が小さい方が小さな照明光学系で足り、コストを下げることができる。図６（ａ）の露光光ＩＬの光束ＩＬの直径φＬ１、（ｂ）の露光光ＩＬの光束ＩＬの直径φＬ２、及び（ｃ）の露光光ＩＬの光束ＩＬの直径φＬ３を比較すると、φＬ２が一番小さい。従って、ＤＭＤ素子の数が４つで及び光反射面が１４ｍｍ＊１２ｍｍの場合には、（ｂ）に示すアパーチャー部材２０−Ｂを選択することが好ましい。しかし、平面鏡又は入射光を表面で反射するプリズムなどの反射光学素子２２の形状、その下流の全反射ミラー２３の配置から、総合的に判断してアパーチャー部材２０の矩形窓２１の配置を考慮しなければならない。本実施例では、反射光学素子２２の形状を考慮して、アパーチャー部材２０−Ａを採用した。
【００４１】
なお、本実施例は、アパーチャー部材２０とＤＭＤ素子４１との光束を等倍にしている。このため、矩形窓２１の大きさとＤＭＤ素子４１の光反射面の大きさとが同一となっている。第１の導光光学系３７が拡大又は縮小光学系を有する場合には、矩形窓２１の大きさはＤＭＤ素子４１の光反射面の大きさに合わせて拡大又は縮小すればよい。
【００４２】
＜第２の導光光学系：アパーチャー部材１２０からＤＭＤ素子４１まで＞
図７は、第２の導光光学系である複数分岐型光ファイバー１３７、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０を示した斜視図である。図８は、第２導光光学系１３７のＹ−Ｚ断面を示した図である。図３又は図４で示した部材と同じ部材には同じ符号を付している。
【００４３】
第２のアパーチャー部材１２０−１及び第２のアパーチャー部材１２０−２を通過したＺ方向の光束は、複数分岐型光ファイバー１３７の入射端面１３７Ａより光ファイバー束１３７へ入射する。本実施例では、複数分岐型光ファイバー１３７は光束ＩＬを４つに分岐している。光ファイバー束１３７は多数の細い光ファイバーを束ねたものであり、束ね方によって入射端１３７を扇形状にしたり円形上にしたりすることができる。また、光ファイバー束１３７の出射端を矩形にしたりできる。入射された光束は、光ファイバー束１３７内で反射されて均一な照度分布を有する複数の光束となって出射し、反射プリズム４３へ到達する。反射プリズム４３では、反射角を変えることによって、入射した光束ＩＬをＤＭＤ素子４１に導くとともに、ＤＭＤ素子４１のマイクロミラーＭで反射された光束ＩＬを、投影光学系６０の方向に反射する。
【００４４】
なお、ＤＭＤ４１素子の光反射面での照度均一性を増すために、光ファイバー束１３７−１ないし光ファイバー束１３７−８の各出射端面形状とＤＭＤ４１素子の光反射面形状を一致させておくことが好ましい。光ファイバー束１３７−１ないし光ファイバー束１３７−８の各出射端面形状を正確にＤＭＤ４１素子の光反射面形状と相似形にするために光ファイバー束１３７−１ないし光ファイバー束１３７−８の出射端には枠体１３９−１ないし枠体１３９−８が設けられている。全体の光束ＩＬの光量を調整するためには、カメラなどに用いられる可変絞り機構を各光ファイバー束１３７入射端の近傍に設ければよい。
【００４５】
＜第２のアパーチャー部材＞
図９は、第２のアパーチャー部材１２０を示した図である。第２のアパーチャー部材１２０は、金属又はセラミックスなどの低蓄熱性で且つ熱膨張係数の小さい素材で形成される。上述したように、光ファイバー束１３７は多数の細い光ファイバーを束ねたものであるため、第２のアパーチャー部材１２０の開口窓の形状をいろいろな形状にすることができる。図９（ａ）では、第２のアパーチャー部材１２０−Ａは４つの扇形状の窓１２１−Ａを有しており、扇形状の光ファイバー束の入射端側に合わせてある。４つの扇形状の窓１２１を合わせるとフライアイレンズ３２を経由してコンデンサーレンズ３３−１で集光した光束の円形照明と合致する。
【００４６】
光ファイバーは、その内部で多重反射するため光量の減衰が生じるが、第２のアパーチャー部材１２０−Ａでは、円形の照明光束ＩＬを４つに分岐してＤＭＤ４１素子の光反射面の矩形形状と相似であるため、無駄にする光量が少なくことない。
【００４７】
また、図９（ｂ）では、第２のアパーチャー部材１２０−Ｂは４つの円形状の窓１２１−Ｂを有しており、円形の光ファイバー束の入射端側に合わせてある。光ファイバー束は円形に束ねやすいため容易に製造することができる。
【００４８】
＜ＤＭＤ素子＞
図１０（ａ）は、１つのＤＭＤ素子４１の斜視図を示し、（ｂ）は、マイクロミラーＭの動作を示した図である。
本実施例の露光描画装置１００は、８個のＤＭＤ素子４１を有しており、その１つのＤＭＤ素子４１の光反射面は、例えば１０２４×１２８０のマトリクス状に配列された１３１０７２０個のマイクロミラーＭから構成される。ＤＭＤ素子４１は、Ｘ方向に沿って１０２４個、Ｙ方向に沿って１２８０個のマイクロミラーＭが配列され、例えばＸ方向に約１２ｍｍＹ方向に約１４ｍｍの光反射面を有する。個々のマイクロミラーＭのサイズは、例えば１１．５μｍ角である。
【００４９】
このＤＭＤ素子４１は、例えばウェハ４２上にアルミスパッタリングで作り込まれた、反射率の高い矩形マイクロミラーＭを静電気作用により動作させるデバイスである。図１０（ｂ）に示すように、それぞれのマイクロミラーＭは、対角線を中心に回転傾斜することができ、安定した２つの姿勢に位置決めできる。任意のマイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）（１≦ｍ≦１０２４，１≦ｎ≦１２８０）が被露光体ＣＢ方向に位置決めされると、そこに入射した露光光ＩＬは投影光学系６０に向かって反射される。マイクロミラーＭ（ｍ，ｎ）が投影光学系６０の外側方向に位置決めされると、スポット光は光吸収板（不図示）に向かって反射されて投影光学系６０から逸らされる。
【００５０】
＜露光描画の動作＞
図１１は、露光描画のフローチャートある。
ステップＲ１１において、第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２の光量を第１光量センサＳＳ１１及び第２センサＳＳ１２で確認する。不図示の電源制御部は、第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２の光量をほぼ均等に制御する。第１高圧水銀ランプ１０−１及び第２高圧水銀ランプ１０−２の光量をほぼ均等になった後、シャッタ１３が露光光ＩＬを遮蔽する。
ステップＲ１２において、被露光体ＣＢのＸ方向Ｙ方向サイズ及び塗布されているフォトレジストの感度条件などが入力される。
【００５１】
ステップＲ１３において、被露光体ＣＢに塗布されているフォトレジスト、及び高圧水銀ランプ１０の光量などに基づいて、被露光体テーブル９０のＹ方向の移動速度が計算される。
【００５２】
ステップＲ１４では、被露光体テーブル９０に被露光体ＣＢが真空吸着される。
ステップＲ１５において、シャッタ１３が開放し、露光体ＣＢの露光描画が開始される。
ステップＲ１６において、被露光体テーブル９０がＹ方向に移動する。
ステップＲ１７において、露光領域ＳＰ１ないし露光領域ＳＰ８が被露光体ＣＢの端部に到達すると、シャッタ１３が露光光ＩＬを遮蔽する。この状態で、被露光体ＣＢの半分が露光済み領域ＥＸとなる。
【００５３】
ステップＲ１８において、被露光体テーブル９０がＸ方向に移動する。
ステップＲ１９において、シャッタ１３が開放し、露光体ＣＢの露光描画が行われる。
ステップＲ２０において、被露光体テーブル９０が−Ｙ方向に移動する。
ステップＲ２１において、再び、露光領域ＳＰ１ないし露光領域ＳＰ８が被露光体ＣＢの端部に到達すると、シャッタ１３が露光光ＩＬを遮蔽する。この状態で、被露光体ＣＢの全面が露光済み領域ＥＸとなる。
【００５４】
ステップＲ２２において、被露光体ＣＢが真空吸着から開放され、被露光体テーブル９０から被露光体ＣＢが取り出される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の露光描画装置１００を示す概略斜視図である。
【図２】照明光学系３０−１及び３０−２を示した概念図である。
【図３】導光光学系３７、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０を示した斜視図である。
【図４】導光光学系３７のＹ−Ｚ断面を示した図である。
【図５】Ｙ方向から見た反射光学素子２２−１及び２２−２、並びに全反射ミラー２３−１ないし全反射ミラー２３−８を示した図である。
【図６】各種アパーチャー部材を示した図である。
【図７】第２の導光光学系１３７、ＤＭＤ素子４１及び投影光学系６０を示した斜視図である。
【図８】第２の導光光学系１３７のＹ−Ｚ断面を示した図である。
【図９】第２の導光光学系１３７用のアパーチャー部材１２０−Ａとアパーチャー部材１２０−Ｂとを示した図である。
【図１０】（ａ）は、１つのＤＭＤ素子４１の斜視図を示し、（ｂ）は、マイクロミラーＭの動作を示した図である。
【図１１】描画処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１０；  高圧水銀ランプ，  １１；  楕円ミラー，  １９；  電源制御部
２０；  第１のアパーチャー部材，１２０；  第２のアパーチャー部材
２１：  矩形窓，  ２９；  検出窓，１２１；  扇形窓
２２；  反射光学素子
２３；  全反射ミラー
３０；  照明光学系，  ３５；  絞り調整部  ３７；  第１の導光光学系、１３７；  光ファイバー束（第２の導光光学系）
４１；  ＤＭＤ素子，  
６０；  投影光学系
９０；  被露光体テーブル
ＣＢ；  被露光体
ＩＬ；  露光光
ＳＳ１１；  第１光量センサ，ＳＳ１２；  第２光量センサ
【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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