(57)【要約】【課題】安価な構成でしかもＤＭＤ（空間的光変調器）と基板の相対角度を精度良く設定することができるようにする。【解決手段】回転の中心がＸＹ方向に移動自在の回転テーブル１３を設け、この回転テーブル１３に露光対象物である基板６を載置し、露光開始前にＹ軸に対して予め定める角度θだけ回転させておく。この状態で、基板６をＸＹ軸補完制御を行うことにより角度θ方向に斜行させながら時系列露光データに基づいてＤＭＤ３の各ミラーＭをオンオフ制御することにより基板６上にパターンを露光（描画）する。【選択図】図２
2007219011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の微小ミラーが直交する２方向に整列されて配置された空間的光変調器と露光対象物とを相対的に移動させながら前記微小ミラーを個々に制御し、光源からの光を前記露光対象物の表面に入射させて前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光するマスクレス露光装置において、
前記空間的光変調器と前記露光対象物とを直交する２方向に相対的に移動させる移動手段を備え、
前記移動手段により、前記露光対象物と前記空間的光変調器とを前記微小ミラーの整列２方向のいずれとも交差する角度θを保った状態で相対的に移動させながら前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光することを特徴とするマスクレス露光装置。
【請求項２】
多数の微小ミラーが直交する２方向に整列されて配置された空間的光変調器と露光対象物とを相対的に移動させながら前記微小ミラーを個々に制御し、光源からの光を前記露光対象物の表面に入射させて前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光するマスクレス露光装置において、
回転の中心がＸＹ方向に移動自在の回転テーブルを備え、
前記回転テーブルに前記露光対象物を載置し、前記露光対象物の進行方向を前記微小ミラーの整列２方向のいずれとも交差する角度θを保った状態で前記露光対象物を移動させながら前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光することを特徴とするマスクレス露光装置。
【請求項３】
多数の微小ミラーが直交する２方向に整列されて配置された空間的光変調器と露光対象物とを相対的に移動させながら前記微小ミラーを個々に制御し、光源からの光を前記露光対象物の表面に入射させて前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光するマスクレス露光装置において、
回転自在の保持台と、
ＸＹ方向に移動自在のＸＹテーブルと、
を備え、
前記保持台上に前記空間的光変調器を載置すると共に、前記露光対象物を前記ＸＹテーブル上に載置し、前記露光対象物の進行方向を前記微小ミラーの整列２方向のいずれとも交差する角度θを保った状態で前記露光対象物を移動さなせがら前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光することを特徴とするマスクレス露光装置。
【請求項４】
前記露光対象物の表面を撮像する撮像手段をさらに備え、
前記撮像手段を前記空間的光変調器側に配置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のマスクレス露光装置。
【請求項５】
多数の微小ミラーが直交する２方向に整列されて配置された空間的光変調器と露光対象物とを相対的に移動させながら前記微小ミラーを個々に制御し、光源からの光を前記露光対象物の表面に入射させて前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光するマスクレス露光装置の露光方法において、
前記空間的光変調器と前記露光対象物とを前記微小ミラーの整列２方向のいずれとも交差する方向に移動させながら前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光することを特徴とするマスクレス露光装置の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンマスクを使用することなく空間的光変調器（Digital Micromirror Device−以下、「ＤＭＤ」という。）を用いてプリント基板、半導体、液晶表面の感光性ドライフィルムまたは液状レジスト等の露光対象物（以下、「基板」という。）に紫外光等の光により電気回路等を露光（描画）するマスクレス露光装置および当該マスクレス露光装置の露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、ＤＭＤを用いた従来の露光装置の説明図であり、（ａ）は全体構成図、（ｂ）はＤＭＤの平面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。また、図７は、被露光物に照射される光の状態を示す図であり、（ａ）はマイクロレンズの動作を、（ｂ）は露光結果を示す図である。
【０００３】
光源１から出力された光はコリメータレンズ２により平行光１ａに変換されてＤＭＤ３に入射する。図６（ｂ）に示すように、ＤＭＤ３には、反射面の１辺が１６μｍである正方形の微小なミラーＭが横方向（図の左右方向。）にｍ個、縦方向（図の上下方向。）に６列配置されている。図６（ｃ）に示すように、ミラーＭと隣接するミラーＭとの間には１μｍの隙間ｇが設けられている。そして、各列のミラーＭは隣接する上下の列におけるミラーＭとそれぞれ２．８３μｍ（（１６＋１）／６μｍ）だけずらせて配置されている。それぞれのミラーＭは、対角線方向の１対の端部Ｍａを支点とし、他方の端部Ｍｂが１０度程度回転可能である。ＤＭＤ３は、横方向が基板６の移動方向（図６（ａ）における左右Ｙ方向。）と直角になるようにして位置決めされている。
【０００４】
ＤＭＤ制御装置４は、ＤＭＤ３の各ミラーＭを個別にオンオフ制御（回転制御）する。そして、ミラーＭがオンの場合、平行光１ａは入射したミラーＭにより反射され、ミラーＭ毎に設けられたマイクロレンズ５により集光されて基板６に入射し、オフの場合は基板６から離れた位置に入射する。マイクロレンズ５はミラーＭ毎に設けられており、図７（ａ）に示すように、図中２点鎖線で示すミラーＭによって反射された平行光１ａを各辺方向に収束させ、基板６上でそれぞれ１辺が２．８３μｍの大きさのスポットＳにする。基板６はテーブル７に載置されベース９上をＹ方向に移動自在である。
【０００５】
以上の構成であるから、例えば、基板６をＹ方向に移動させながらテーブルが１７μｍ移動する毎に図６（ｂ）に示すミラーＭ１１〜Ｍ１６をオンさせると、図７（ｂ）に示すように、スポットＳ１１〜Ｓ１６が基板６上に照射され、基板６にＹ方向が２．８μｍ、Ｘ方向が１７μｍの直線状のパターンを露光することができる（特許文献１）。
【０００６】
また、特許文献１には、ミラーＭを列毎にずらせて配置することに代えて、ミラーＭを直交する２方向に格子状に配置し、全体をＰ／ｎ（ただし、ＰはミラーＭの縦方向の配列ピッチ、ｎは列数）だけ移動方向に傾けるようにしてもよいことが開示されている。
【０００７】
現時点において入手できる（市販されている）ＤＭＤ３は総てミラーＭを直交する２方向に配置したものであり、各列毎にミラーＭの位置をずらせたＤＭＤ３は入手することができない。そこで、特許文献１に開示されているように、ＤＭＤ３を基板５の移動方向、すなわちＹ軸、に対して傾けるようにしていた。
【０００８】
次に、ＤＭＤ３をＹ軸に対して傾ける角度θについて説明する。
【０００９】
図８は，角度θを説明する図である。なお、同図においては、ミラーＭの中心だけが示されている。
【００１０】
ある箇所を露光させる場合、通常は当該箇所を複数のミラーで露光させる。このようにすると、露光結果を均一にすることができる。例えば、ミラーＭが縦にＮ（Ｎ＝１２）、横にｍ配列されたＤＭＤ３を用い、重なりポイント数ｋをｋ＝３とすると、図８に示すように、ＤＭＤ３を基板５の移動方向に対して角度θ、ただし、θ＝ｔａｎ−１（ｋ／Ｎ）だけ傾ける。
【００１１】
なお、露光する間隔（スキャンライン間隔）をＣ、ミラーＭのピッチをｄ、基板５の移動速度をＶ、ミラーＭのオンオフ周波数をＨとすると、スキャンライン間隔Ｃは、Ｃ＝Ｖ／Ｈ＝ｄｓｉｎθで表される。すなわち、角度θは、ピッチｄ、移動速度ＶおよびミラーＭのオンオフ周波数Ｈを用いて下記の式１で表すことができる。
【００１２】
θ＝ｓｉｎ−１Ｖ／Ｈｄ  ・・・式１
【特許文献１】特開平１１−３２０９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
市販のＤＭＤである例えば、０．７ＳＶＧＡ（Ｓｕｐｅｒ  Ｖｉｄｅｏ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ａｒｒａｙ）の場合、ミラーＭが縦方向に６４８個、横方向に８００個（１１．０１５×１３．５９９ｍｍ）配置されて1つのケースに収納されている。一方、基板サイズは、通常、横３００×縦３００〜横５００×縦６００ｍｍである。したがって、１個のＤＭＤにより基板全面を露光しようとすると、重なりポイント数ｋをｋ＝１（角度θ＝１／６４８≒０）としても、横が５００ｍｍの基板６の場合は２３往復させる必要があり、生産効率が悪い。そこで、複数のＤＭＤを基板５の横幅に合わせて並べて配置すると、（横が５００ｍｍの基板６の場合は４６個以上）、テーブルの移動回数を１回にできるので、加工能率を向上させることができる。
【００１４】
しかし、スキャンライン間隔Ｃ、基板５の移動速度ＶまたはミラーＭのオンオフ周波数Ｈの値を変更する場合、変更に合わせて角度θの値を変更する必要がある。このような場合、例えば角度θの設定が０．００１°ずれていると、縦が５００ｍｍの基板６の場合には両端で８．７３μｍ（５００×ｔａｎ０．００１°）のズレが発生する。したがって、総てのＤＭＤ３（例えば、４６個）の角度θをそれぞれ正確に位置決めする必要があり、装置が高価になった。
【００１５】
本発明の目的は、安価な構成でしかもＤＭＤと基板の相対角度を精度良く設定することができるマスクレス露光方法およびマスクレス露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、第１の手段は、多数の微小ミラーが直交する２方向に整列されて配置された空間的光変調器と露光対象物とを相対的に移動させながら前記微小ミラーを個々に制御し、光源からの光を前記露光対象物の表面に入射させて前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光するマスクレス露光装置において、前記空間的光変調器と前記露光対象物とを直交する２方向に相対的に移動させる移動手段を設け、この移動手段により、前記露光対象物と前記空間的光変調器とを前記微小ミラーの整列２方向のいずれとも交差する角度θを保った状態で相対的に移動させながら前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光することを特徴とする。
【００１７】
第２の手段は、多数の微小ミラーが直交する２方向に整列されて配置された空間的光変調器と露光対象物とを相対的に移動させながら前記微小ミラーを個々に制御し、光源からの光を前記露光対象物の表面に入射させて前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光するマスクレス露光装置において、回転の中心がＸＹ方向に移動自在の回転テーブルを設け、この回転テーブルに前記露光対象物を載置し、前記露光対象物の進行方向を前記微小ミラーの整列２方向のいずれとも交差する角度θを保った状態で前記露光対象物を移動させながら前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光することを特徴とする。
【００１８】
第３の手段は、多数の微小ミラーが直交する２方向に整列されて配置された空間的光変調器と露光対象物とを相対的に移動させながら前記微小ミラーを個々に制御し、光源からの光を前記露光対象物の表面に入射させて前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光するマスクレス露光装置において、回転自在の保持台を設け、この保持台に前記空間的光変調器を載置すると共に、前記露光対象物をＸＹ方向に移動自在のＸＹテーブルに載置し、前記露光対象物の進行方向を前記微小ミラーの整列２方向のいずれとも交差する角度θを保った状態で前記露光対象物を移動さなせがら前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光することを特徴とする。
【００１９】
第４の手段は、多数の微小ミラーが直交する２方向に整列されて配置された空間的光変調器と露光対象物とを相対的に移動させながら前記微小ミラーを個々に制御し、光源からの光を前記露光対象物の表面に入射させて前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光するマスクレス露光装置の露光方法において、前記空間的光変調器と前記露光対象物とを前記微小ミラーの整列２方向のいずれとも交差する方向に移動させながら前記露光対象物の表面に所望のパターンを露光することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＤＭＤと基板との角度θを正確かつ容易に設定できるので、パターンを高精度に露光することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本実施形態の実施例１に係るマスクレス露光装置の第１の全体構成図であり、図６と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、図２は図１のその要部平面図であり、実線は露光開始時を、２点鎖線は露光終了時を示している。
【００２３】
ＸＹθテーブル１０は、ベース９上をＸ方向に移動自在なＸテーブル１１と、Ｘテーブル１１上をＹ方向に移動自在のＹテーブル１２と、Ｙテーブル１２上に回転自在に支持されたθテーブル１３とから構成されている。θテーブル１３の回転の中心Ｏは、図２に示すように、Ｙテーブル１２の中心に合わせてある。θテーブル１３はエンコーダを備えるモータにより位置フィードバック制御され、０．０５度の精度で回転方向に位置決めされる。また、Ｘテーブル１１とＹテーブル１２はそれぞれ図示を省略する直線案内装置に支持され、図示を省略するリニアスケールにより位置フィードバック制御され、±１μｍの精度で位置決めされる。
【００２４】
吸着テーブル１４はθテーブル１３上に固定されている。吸着テーブル１４の表面には内部の空洞部に連通する多数の穴が設けられており、前記空洞部は真空源１５に接続されている。基板６は、吸着テーブル１４に吸着されて固定されている。なお、図２に示すように、基板６の表面四隅にはアライメントマーク（位置決めマーク）１７が設けられている。
【００２５】
ＸＹθテーブル１０と対向する位置には、照明光学系である光源１とコリメータレンズ２、複数のＤＭＤ３（ここでは６個）、結像光学系であるマイクロレンズ５、およびＣＣＤカメラ２０が配置されている。ＤＭＤ３は、図２に示すように、それぞれの横方向がＸ方向、かつミラーＭの間隔がＸ方向に関して等間隔になるようにしてＹ方向に２列配置され、図示を省略するホルダに保持されている。ＣＣＤカメラ２０の光軸はＸＹθテーブル１０の表面に垂直である。
【００２６】
次に、制御回路について説明する。
【００２７】
図３はこの実施例における制御回路の接続図である。
【００２８】
ＤＭＤ３はＤＭＤ制御装置４に接続されている。ＤＭＤ制御装置４は制御装置３０とリニアスケールに接続されている。リニアスケールはＤＭＤ制御装置４と制御装置３０に接続されている。ＣＣＤカメラ２０は画像処理装置２１を介して制御装置３０に接続されている。制御装置３０は記憶部と演算部とを備えている。
【００２９】
ＤＭＤ制御装置４はリニアスケールの検出値（すなわち、Ｘテーブル１１とＹテーブル１２の現在位置）を参照しながら、制御装置３０から指令された露光データに基づいてミラーＭをオンオフ制御する。
【００３０】
制御装置３０は予め入力された記憶部内のＣＡＤデータをフォーマット変換してベクタデータを作成した後、ＣＣＤカメラ２０で測定した基板６上のアライメントマーク１７の実際の座標値と設計上のアライメントマーク１７の座標値に基づき、例えばアフィン変換により、作成したベクタデータを基板６の幾何歪みに倣うように補正する。そして、得られたベクタデータを後述する角度θ座標変換した後、ラスタデータに変換して最終的なスポットＳのＸＹ座標を求め、時系列露光データとする。
【００３１】
次に、動作を説明する。
【００３２】
手順１．指定された露光速度ＶおよびミラーＭのオンオフ周波数Ｈと、予め知られているミラーＭのピッチｄとから、式１により角度θを求める。  
手順２．θテーブル１３を角度θ回転させる。
【００３３】
手順３．Ｘテーブル１１とＹテーブル１２を移動させ、ＣＣＤカメラ２０により基板６上のアライメントマーク１７を撮像し、各アライメントマーク１７の実際の座標を求める。手順４．アライメントマーク１７の実際の座標と設計上の座標とから基板６の幾何歪みを求める。
【００３４】
手順５．基板６の幾何歪みに倣うように補正したベクタデータを角度θ座標変換した後、ラスタデータに変換して最終的なスポットＳ用のＸＹ座標を求め、時系列露光データとする。
【００３５】
手順６．以下、ＸＹ軸補完制御を行うことにより基板６を図２に矢印で示す角度θ方向に斜行させながら、従来の場合と同様に、時系列露光データに基づいて露光をする。すなわち、ＤＭＤ制御装置４は、Ｘテーブル１１とＹテーブル１２のそれぞれの位置を示すリニアスケールの検出値を参照して、ミラーＭをオンオフ制御する。
【００３６】
この実施例の場合、Ｘテーブル１１とＹテーブル１２を±１μの精度で位置決めできるので、テーブルストロークが５００ｍｍの場合、角度θの位置決め精度を０．０００１１５°（θ＝ｔａｎ−１（０．００１／５００））にすることができる。
【００３７】
また、基板６の４隅に予め設けられたアライメントマーク１７の実際の座標値を求め、実際の座標値と設計上の座標値と対比することにより基板６の幾何歪みを測定して露光データ（描画データ）の座標を決定、すなわち露光する位置を基板の幾何歪みに合わせて変更するので、例えば、２つのランド間が狭い場合であっても、いずれとも接することがないラインを露光することができる。
【００３８】
また、アライメントマーク１７の実際の座標値と設計上の座標値に基づいて露光位置を定めるようにしたので、θテーブル１３の位置決め角度に誤差（例えば、０．１度）があったとしてもキャンセルすることができ、精度に優れる露光を行うことができる。
【００３９】
なお、θテーブル１３の位置決め精度が高精度であり、基板６の幾何歪みが少ない場合には、上記手順３、４を省略しても精度に優れる露光を行うことができる。
【００４０】
また、θテーブル１３を設けることに代えて総てのＤＭＤ３を１台の回転自在な保持台に載置し、この保持台を回転させるようにしてもよい。
【実施例２】
【００４１】
図４は実施例２に係るマスクレス露光装置の全体構成図であり、実施例１におけるθテーブル１３が設けられていない。
【００４２】
この実施例の場合、上記実施例１における手順２を行うことができない。このため、ＤＭＤ３の数を上記実施例１と同じにすると、図５に示すように、角度θが大きくなるにつれて照射できない領域（図中に斜線を付して示す領域）が増大することに注意する必要があるが、θテーブルが不要であるため、構成が簡単になる。
【００４３】
なお、動作は実質的に上記実施例１と同じであるため、重複する説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１に係るマスクレス露光装置の全体構成図である。
【図２】図１の要部平面図である。
【図３】本発明の実施例１における制御回路の接続図である。
【図４】本発明の実施例２に係るマスクレス露光装置の全体構成図である。
【図５】図４の要部平面図である。
【図６】従来の露光装置の説明図である。
【図７】露光手順の説明図である。
【図８】露光手順を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
1３  回転テーブル
６  基板（露光対象物）
θ  予め定める角度
３  ＤＭＤ（空間的光変調器）
Ｍ  ＤＭＤのミラー
【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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