(57)【要約】【課題】交換作業を容易かつ短時間で実現可能な、レーザダイオードを複数備えて構成される光源、この光源の全体の発光出力を制御する光源制御方法、および、この光源において複数のレーザダイオードのうちのいずれかを交換する光源交換方法を実現する。【解決手段】レーザダイオードＬＤを複数備える光源１は、レーザダイオードＬＤと当該レーザダイオードＬＤの発光出力を制御する専用の制御ボード４７とからなる組毎に生成された校正データであって、制御ボード４７を駆動させるための制御値とこの制御値に基づいて制御ボード４７が駆動したときのレーザダイオードＬＤの発光出力の測定値との対応関係が規定された校正データ、に基づいて光源１全体の発光出力が制御され、この光源１内のレーザダイオードＬＤのうちのいずれかを交換する際は、レーザダイオードＬＤとこれに対応する制御ボード４７とこれに対応する校正データとを一組として交換する。【選択図】図１
2007300085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードを複数備えて構成される光源の全体の発光出力を制御する光源制御方法であって、
前記レーザダイオードと当該レーザダイオードの発光出力を制御する当該レーザダイオード専用の制御ボードとからなる組ごとに、前記制御ボードを駆動するための制御値と、該制御値に基づいて前記制御ボードが駆動したときにおける前記レーザダイオードの実際の発光出力の測定値と、の対応関係が規定された校正データを、予め生成する生成ステップと、
前記組ごとの前記校正データに基づいて前記光源全体の発光出力を制御する制御ステップと、
を備えることを特徴とする光源制御方法。
【請求項２】
所定の前記制御値に基づいて前記制御ボードが駆動したときにおける前記レーザダイオードの実際の発光出力が、前記光源を構成する全ての前記レーザダイオードについて同一となるかあるいは近接するように、各前記制御ボードにおける回路パラメータを調整する調整ステップをさらに備える請求項１に記載の光源制御方法。
【請求項３】
前記光源は、相対移動する露光対象物の露光面上に直接露光により所望の露光パターンを形成する直接露光装置において、前記露光面上を露光するための光を発生するのに用いられる請求項１または２に記載の光源制御方法。
【請求項４】
前記直接露光装置は、前記光源からの光をディジタルマイクロミラーデバイスに照射し、該ディジタルマイクロミラーデバイスにおいて反射した光を、該ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物の露光面上に照射することで、前記露光面上に所望の露光パターンを形成する装置であり、
前記光源が前記ディジタルマイクロミラーデバイスの照射面へ均一な光を照射することになるように、前記光源を構成する各前記レーザダイオードは制御される請求項３に記載の光源制御方法。
【請求項５】
レーザダイオードを複数備えて構成される光源において、複数の前記レーザダイオードのうちのいずれかを交換する光源交換方法であって、
前記交換すべきレーザダイオードおよび当該交換すべきレーザダイオードの発光出力を制御する当該交換すべきレーザダイオード専用の制御ボードを、新たなるレーザダイオードおよび当該新たなるレーザダイオードの発光出力を制御する当該新たなるレーザダイオード専用の新たなる制御ボードに交換するとともに、
前記制御ボードを駆動するための制御値と、該制御値に基づいて前記制御ボードが駆動したときにおける前記レーザダイオードの実際の発光出力の測定値との対応関係が前記レーザダイオードと当該レーザダイオードの発光出力を制御する当該レーザダイオード専用の制御ボードとからなる組ごとに規定された、前記光源全体の発光出力を制御するのに用いられる各校正データのうち、前記交換すべきレーザダイオードの発光出力の制御に用いられていた前記校正データを、前記新たなるレーザダイオードと当該新たなるレーザダイオードの発光出力を制御する当該新たなるレーザダイオード専用の新たなる制御ボードとからなる組のために規定された前記校正データに交換することを特徴とする光源交換方法。
【請求項６】
所定の前記制御値に基づいて前記制御ボードが駆動したときにおける前記レーザダイオードの実際の発光出力が、前記光源を構成する全ての前記レーザダイオードについて同一となるかあるいは近接するように、各前記制御ボードにおける回路パラメータを予め調整して前記校正データを生成する請求項５に記載の光源交換方法。
【請求項７】
前記光源は、相対移動する露光対象物の露光面上に直接露光により所望の露光パターンを形成する直接露光装置において、前記露光面上を露光するための光を発生するのに用いられる請求項５または６に記載の光源交換方法。
【請求項８】
前記直接露光装置は、前記光源からの光をディジタルマイクロミラーデバイスに照射し、該ディジタルマイクロミラーデバイスにおいて反射した光を、該ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物の露光面上に照射することで、前記露光面上に所望の露光パターンを形成する装置であり、
各前記レーザダイオードは、前記光源が前記ディジタルマイクロミラーデバイスの照射面へ均一な光を照射することになるように制御されるレーザダイオードである請求項７に記載の光源交換方法。
【請求項９】
レーザダイオードを複数備えて構成される光源であって、
前記レーザダイオードと当該レーザダイオードの発光出力を制御する当該レーザダイオード専用の制御ボードとからなる組ごとに予め生成された校正データであって、前記制御ボードを駆動させるための制御値と、該制御値に基づいて前記制御ボードが駆動したときにおける前記レーザダイオードの実際の発光出力の測定値と、の対応関係が規定された校正データ、に基づいて前記光源全体の発光出力が制御されることを特徴とする光源。
【請求項１０】
所定の前記制御値に基づいて前記制御ボードが駆動したときにおける前記レーザダイオードの実際の発光出力が、前記光源を構成する全ての前記レーザダイオードについて同一となるかあるいは近接するように、各前記制御ボードにおける回路パラメータが調整される請求項９に記載の光源。
【請求項１１】
相対移動する露光対象物の露光面上に直接露光により所望の露光パターンを形成する直接露光装置において、前記露光面上を露光するための光を発生するのに用いられる請求項９または１０に記載の光源。
【請求項１２】
前記直接露光装置は、前記光源からの光をディジタルマイクロミラーデバイスに照射し、該ディジタルマイクロミラーデバイスにおいて反射した光を、該ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物の露光面上に照射することで、前記露光面上に所望の露光パターンを形成する装置であり、
前記光源が前記ディジタルマイクロミラーデバイスの照射面へ均一な光を照射することになるように、前記光源を構成する各前記レーザダイオードは制御される請求項１１に記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザダイオードを複数備えて構成される光源、この光源の全体の発光出力を制御する光源制御方法、および、この光源において複数のレーザダイオードのうちのいずれかを交換する光源交換方法に関し、特に、直接露光装置において用いられる光源、この光源の全体の発光出力を制御する光源制御方法、および、この光源において複数のレーザダイオードのうちのいずれかを交換する光源交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオード（ＬＤ）を有する半導体レーザ光源は、その内部に、レーザダイオードの発光強度を制御するための、レーザダイオードの発する光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）を有する。このような半導体レーザ光源の構成を容易にするため、例えば、レーザダイオードとフォトダイオードとが互いに近接して配置されたモジュール構造の形を有するものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
半導体レーザ光源を駆動するための制御ボード（制御回路）では、フォトダイオードによるレーザダイオードの発光強度の検知結果を用いて負帰還制御を実現し、レーザダイオードの発光強度を一定に保つ。このような負帰還制御を実行する制御ボードは、一般にＡＰＣ(Automatic Power Control)回路と呼ばれる。なお、モジュール化されていない単体のレーザダイオードの場合では、当該レーザダイオードに近接する位置にフォトダイオードを設置して負帰還回路を構成する必要がある。
【０００４】
図８は、半導体レーザを駆動するための制御ボードの一従来例を示す図である。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。
【０００５】
図８に示すモジュール２０内にはレーザダイオードＬＤとフォトダイオードＰＤとが近接して配置されており、レーザダイオードＬＤとフォトダイオードＰＤとは、光学的に結合される。レーザダイオードＬＤは、電流源２６から供給される電流ＩLDによって発光する。フォトダイオードＰＤは、レーザダイオードＬＤが発する光を受光し、レーザダイオードＬＤの発光出力に比例した電流ＩPDを出力する。電流増幅器２３は、フォトダイオードＰＤからの出力電流ＩPDを増幅するが、電流から電圧に変換する機能も有するものでもあり、入力されたフォトダイオードＰＤの出力電流ＩPDを電圧に変換して出力する。電流増幅器２３は極めて小さな入力インピーダンスを有していることから、電流増幅器２３の出力電圧は、レーザダイオードＬＤの発光出力に対して、広い範囲にわたって線形に変化する。誤差増幅器２４は電流増幅器２３の出力電圧と制御電圧設定器２５によって設定された基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較する。誤差増幅器２４の出力を用いて電流源２６の電流ＩLDを制御する。
【０００６】
図８に示す半導体レーザを駆動するための制御ボードにおいて、例えば、レーザダイオードＬＤの発光出力が増加する場合の一連の負帰還制御は次のとおりである。レーザダイオードＬＤの発光出力が増加すると、フォトダイオードＰＤの出力電流ＩPDは増加し、電流増幅器２３の出力電圧が増加する。すると、誤差増幅器２４の出力が減少するので、電流源２６の電流ＩLDが減少し、その結果、レーザダイオードＬＤの発光出力が減少する。以上の制御により、レーザダイオードＬＤの発光出力が基準電圧Ｖｒｅｆに対応した一定値になるように制御される。
【０００７】
このようなレーザダイオード（半導体レーザ）を複数備えて構成される光源がある（例えば、非特許文献１参照）。図９は、レーザダイオードを複数備えて構成される光源の一従来例を示す図である。図示の例では、フォトダイオードおよびレーザダイオード（ともに図示せず）を含むモジュール２０をｎ個（ただし、ｎは自然数）備える。各モジュール２０はコネクタ１２を介して光ファイバ１３に接続される。各光ファイバ１３の他の一端にはコネクタ１４が接続される。各モジュール２０内のレーザダイオードから発せられた光は光ファイバ１３を介してコネクタ１４において収束される。一般的なレーザダイオードの発光出力は数百ミリワット程度であるが、複数のレーザダイオードを用いて上記のように構成された光源では例えば数ワット以上の発光出力を得ることができる。各モジュール２０内のレーザダイオードの発光出力は、制御ボード１０によって上記のように負帰還制御される。
【０００８】
図１０は、図９に示す光源を駆動するための制御ボードの一従来例を示す図である。動作原理は上述した図８に示す制御ボードと同じである。図示の例では、レーザダイオードＬＤおよびフォトダイオードＰＤを含むモジュール２０をｎ個備える。各モジュール２０内のフォトダイオードＰＤの出力電流ＩPDは合算されて電流増幅器２３に入力される。また、誤差増幅器２４の出力はｎ本に分岐され、各モジュール２０内のレーザダイオードＬＤへ電流ＩLDを供給するための電流源２６−１、２６−ｎへそれぞれ接続される。このように複数のレーザダイオードで光源を構成する場合は、各モジュール２０内のフォトダイオードＰＤの出力電流ＩPDの合算値を用いて、光源の発光出力を一定に保つように制御する。すなわち、各モジュール２０内のフォトダイオードＰＤの出力電流ＩPDの合算値が増加した場合は、電流源２６−１、２６−ｎが供給する各モジュール２０内のレーザダイオードＬＤへ電流ＩLDは減少し、各モジュール２０内のフォトダイオードＰＤの出力電流ＩPDの合算値が減少した場合は、電流源２６−１、２６−ｎが供給する各モジュール２０内のレーザダイオードＬＤへ電流ＩLDは増加することで、光源全体の発光出力が、所望の一定値を保つように制御される。
【０００９】
上述のような光源は、例えば、相対移動する露光対象物の露光面上に直接露光により所望の露光パターンを形成する直接露光装置（すなわちマスクレス露光装置）において、前記露光面上を露光するための光を発生するのに用いられる。直接露光装置では、露光処理のために、強力な発光出力（例えば数ワット以上）を有する光源が必要である。
【００１０】
直接露光装置として、例えばディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いて露光パターンを直接露光処理により形成する装置がある（例えば、特許文献２参照）。図１１は、ディジタルマイクロミラーデバイスを用いた直接露光装置の一従来例を例示する図である。ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１５１に対して相対移動する露光対象基板１０３上に形成したレジストを直接露光するにあたり、露光すべきパターンに対応したパターンデータがパターン生成器１５２で生成され、このパターンデータはＤＭＤ１５１に入力される。パターン生成器１５２は、相対移動する露光対象基板１０３の位置を検出する位置センサ１５３と連動しており、露光対象基板１０３の位置に同期してパターンデータを生成することになる。光源１０２は、拡散板１５４、レンズ１５５を介してＤＭＤ１５１に光を照射する。ＤＭＤ１５１は、その複数の各マイクロミラーをパターンデータに応じて傾動させることにより、ＤＭＤ１５１中の各マイクロミラーに入射した光が反射する方向を適宜変え、この光を露光対象基板１０３上のレジストにレンズ１５６を介して照射してパターンデータに対応した露光パターンを形成する。
【００１１】
このような直接露光装置においては、露光対象基板に光を照射する光源は、良好な露光効果を得るため、露光対象基板面上に照射する光をムラのない均一なものにする必要がある。
【００１２】
図１２は、直接露光装置において用いられる光源の一従来例を示す図である。直接露光装置に用いられる光源１０２は、均一な照射光を得るために点光源１５８を複数配列して面状に構成される。各点光源１５８からの平行光線を拡散板１５４に通して「照度のムラ」を除去した上で、図１１におけるＤＭＤ１５１に照射する。
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３４９３２０号公報
【特許文献２】特開平１０−１１２５７９号公報
【非特許文献１】「ＬＤスロットモジュール（型番：ＮＤＡＶ３３０Ｅ１）標準仕様書」、日亜化学工業株式会社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１０に示すように、レーザダイオードを複数備えて構成される光源を駆動するための制御ボードを、ｎ個のモジュール２０内のフォトダイオードＰＤの出力電流ＩPDの合算値に基づいて、光源の発光出力を一定に保つように制御する場合、すべてのレーザダイオードＬＤが正常に動作しているときは特に問題は生じない。しかし、仮にｍ個（ただし、ｍは自然数、かつ１≦ｍ＜ｎ）のレーザダイオードＬＤが故障したとすると光源全体の発光出力は極端に減少する。レーザダイオードＬＤの故障の有無にかかわらず、制御ボードは、依然として光源全体の発光出力が所望の一定値を保つように制御し続ける。この結果、正常な「ｎ−ｍ」個のレーザダイオードＬＤだけで光源全体としての発光出力を一定に保つように動作することとなり、正常なレーザダイオードＬＤに対する負担は増大する。この負担の増大は、正常なレーザダイオードＬＤの寿命劣化もしくは故障に連鎖する。結果として、より多くのレーザダイオードＬＤを交換しなければならない事態に陥ることになり得る。例えば直接露光装置の稼働中にこのような状態が生じた場合は、故障の特定や交換作業のために露光処理ラインが長期間にわたって停止することになり、経済的損失が非常に大きい。
【００１５】
また、レーザダイオードＬＤの故障が発生していても、光源全体としての発光出力は所望の一定値が得られているので、そもそもレーザダイオードＬＤの故障の発生に気づきにくい。また、仮に故障に気づいたとしても故障したレーザダイオードＬＤの特定も困難であり、場合によっては、故障したレーザダイオードＬＤを特定できず、光源全体を交換しなければならなくなる。
【００１６】
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、交換作業を容易かつ短時間で実現可能な、レーザダイオードを複数備えて構成される光源、この光源の全体の発光出力を制御する光源制御方法、および、この光源において複数のレーザダイオードのうちのいずれかを交換する光源交換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を実現するために、本発明においては、レーザダイオードを複数備えて構成される光源は、レーザダイオードと当該レーザダイオードの発光出力を制御する当該レーザダイオード専用の制御ボードとからなる組ごとに予め生成された校正データであって、制御ボードを駆動させるための制御値と、この制御値に基づいて制御ボードが駆動したときにおけるレーザダイオードの実際の発光出力の測定値と、の対応関係が規定された校正データ、に基づいて光源全体の発光出力が制御される光源である。
【００１８】
また、本発明によれば、レーザダイオードを複数備えて構成される光源の全体の発光出力を制御する光源制御方法は、レーザダイオードと当該レーザダイオードの発光出力を制御する当該レーザダイオード専用の制御ボードとからなる組ごとに、制御ボードを駆動するための制御値と、この制御値に基づいて制御ボードが駆動したときにおけるレーザダイオードの実際の発光出力の測定値と、の対応関係が規定された校正データを、予め生成する生成ステップと、上記組ごとの校正データに基づいて光源全体の発光出力を制御する制御ステップと、を備える。
【００１９】
また、本発明によれば、このような光源における複数のレーザダイオードのうちのいずれかを交換する光源交換方法において、（１）交換すべきレーザダイオードおよび当該交換すべきレーザダイオードの発光出力を制御する当該交換すべきレーザダイオード専用の制御ボードを、新たなるレーザダイオードおよび当該新たなるレーザダイオードの発光出力を制御する当該新たなるレーザダイオード専用の新たなる制御ボードに交換するとともに、（２）制御ボードを駆動するための制御値と、この制御値に基づいて制御ボードが駆動したときにおけるレーザダイオードの実際の発光出力の測定値との対応関係がレーザダイオードと当該レーザダイオードの発光出力を制御する当該レーザダイオード専用の制御ボードとからなる組ごとに規定された、光源全体の発光出力を制御するのに用いられる各校正データのうち、交換すべきレーザダイオードの発光出力の制御に用いられていた校正データを、新たなるレーザダイオードと当該新たなるレーザダイオードの発光出力を制御する当該新たなるレーザダイオード専用の新たなる制御ボードとからなる組のために規定された校正データに交換する。
【００２０】
本発明の光源は、相対移動する露光対象物の露光面上に直接露光により所望の露光パターンを形成する直接露光装置において、露光面上を露光するための光を発生するのに用いられてもよい。特にこの直接露光装置が、光源からの光をディジタルマイクロミラーデバイスに照射し、このディジタルマイクロミラーデバイスにおいて反射した光を、ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物の露光面上に照射することで、露光面上に所望の露光パターンを形成する装置である場合は、本発明による光源がディジタルマイクロミラーデバイスの照射面へ均一な光を照射することになるように、上記光源を構成する各レーザダイオードは制御される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、レーザダイオードを複数備えて構成される光源について、複数のレーザダイオードのうちのいずれかを交換する交換作業を容易かつ短時間で実現することができる。また、劣化もしくは故障したレーザダイオードを的確に交換することができるので、ランニングコストを最小限にすることができる。また、レーザダイオードの発光バラツキを抑制し、光照度を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施例による光源およびこの光源を駆動するための制御ボードのブロック図である。第１の実施例では、ｎ個のレーザダイオードで光源１が構成されるものとする。したがって、レーザダイオードＬＤおよびフォトダイオードＰＤを含むモジュール２０は合計ｎ個設けられる。
【００２３】
レーザダイオードＬＤをｎ個備えて構成される光源１を駆動するために、レーザダイオードＬＤのそれぞれに、当該レーザダイオードの発光出力を制御する専用の制御ボード４７が設けられる。したがって、制御ボード４７も合計ｎ個設けられる。ｎ個のレーザダイオードＬＤをそれぞれ個別に制御するｎ個の制御ボード４７は、システムバス４６を共有して接続される。
【００２４】
各制御ボード４７は、マザーボード２上に設けられる。マザーボード２上にはさらに、外部のコントロールＰＣ（参照符号３）との通信を担当する通信コントローラ４５と、マザーボード２上における制御全体を統括するシステムコントローラ４４と、が設けられる。通信コントローラ４５は、システムコントローラ４４からの命令を受け、外部のコントロールＰＣ３と各制御ボード４７とのデータ送受信を制御する。
【００２５】
コントロールＰＣ３上の制御ソフトウェアは、後述する校正データを読み込み、マザーボード２と通信してｎ個のレーザダイオードＬＤの発光出力を制御する。
【００２６】
ここで、本発明における校正データ(Calibration Data)について説明する。
【００２７】
制御ボードは、入力された制御値に基づいて駆動する。この制御値とは、レーザダイオードＬＤが所望の発光出力で発光するようにユーザが予め入力設定するパラメータである。したがって、同一の制御値を用いて複数のレーザダイオードＬＤを発光させれば、各レーザダイオードＬＤの発光出力は理想的には同一となる。
【００２８】
しかしながら、実際には、モジュール２０内におけるフォトダイオードＰＤの出力電流ＩPDは、フォトダイオードＰＤの光検知感度により若干異なる。同様に、モジュール２０内のレーザダイオードＬＤの発光特性についても、レーザダイオードＬＤの個体差がある。さらには、モジュール２０ごとに（すなわちレーザダイオードＬＤごとに）設けられる制御ボード４７についても、制御ボード４７を構成する各種素子に起因する回路パラメータの個体差が存在する。したがって、同一の制御値であったとしても、実際には、レーザダイオードＬＤ、フォトダイオードＰＤおよび制御ボード４７の組み合わせ如何によって、各レーザダイオードＬＤの発光出力は異なってくることになる。従来は、このようなレーザダイオードＬＤの発光出力のバラツキを、制御ボード内の抵抗値や増幅率などの回路パラメータを１つ１つ手動で調整することによって解消していた。
【００２９】
そこで本発明では、このような調整の手間をなくすために、校正データを用いる。この校正データとは、制御ボード４７を駆動するための制御値と、この制御値に基づいて制御ボード４７が駆動したときにおけるレーザダイオードＬＤの実際の発光出力の測定値と、の対応関係が規定されたテーブルである。なお、校正データを生成するにあたっては、制御ボード４７に実際に制御値を入力してそのときのレーザダイオードＬＤの実際の発光出力を測定する必要があるが、そのような測定装置、制御値を制御ボード４７に入力するための装置（例えばコンピュータ）の実現は公知技術で十分可能であることは当業者であれば容易に理解できよう。
【００３０】
表１は、制御値Ｘは０〜１０２３の整数（すなわち離散値）とし、制御値Ｘと、この制御値Ｘに基づいて制御ボード４７が駆動したときにおけるレーザダイオードＬＤの実際の発光出力の測定値Ｐ0（Ｘ）との対応関係を例示するテーブルである。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
レーザダイオードＬＤ、フォトダイオードＰＤおよび制御ボード４７の組み合わせが決まれば、制御値ＸとレーザダイオードＬＤの実際の発光出力の測定値Ｐ0（Ｘ）とは１対１に決まるので、校正データは、レーザダイオードＬＤと当該レーザダイオードの発光出力を制御する当該レーザダイオード専用の制御ボード４７とからなる組ごとに、個別に生成する。
【００３３】
このように生成された、レーザダイオードＬＤと当該レーザダイオード専用の制御ボード４７とからなる組ごとの校正データは、図１のコントロールＰＣ３に接続されたデータベース内に予め保持しておく。コントロールＰＣ３上の制御ソフトウェアは、組ごとの校正データを読み込み、マザーボード２と通信して対応するレーザダイオードＬＤの発光出力を制御する。
【００３４】
本発明の第１の実施例においては、光源１における複数のレーザダイオードＬＤのうちのいずれかを交換する際には、レーザダイオードＬＤと当該レーザダイオード専用の制御ボード４７とこれらに対応する校正データとを一組として交換する。より詳細には次のとおりである。すなわち、交換すべきレーザダイオードおよび当該交換すべきレーザダイオード専用の制御ボードについては、新たなるレーザダイオードおよび当該新たなるレーザダイオード専用の新たなる制御ボードに交換する。一方、校正データについては、交換すべきレーザダイオードの発光出力の制御に用いられていた校正データを、新たなるレーザダイオードと当該新たなるレーザダイオード専用の新たなる制御ボードとからなる組のために規定された校正データに交換する。校正データの交換は、例えばユーザがコントロールＰＣ３を用いて入力操作を行うことで実現できるようにすればよい。
【００３５】
このように、本発明の第１の実施例によれば、劣化もしくは故障したレーザダイオードを交換する際には、レーザダイオードＬＤと当該レーザダイオード専用の制御ボード４７とこれらに対応する校正データとを一組として交換するので、交換作業時のパラメータ調整は必要なく、交換作業を容易かつ短時間で実現することができる。また、図９および１０を参照して説明した従来例と比較すれば、劣化もしくは故障したレーザダイオードのみを交換することができるので、ランニングコストを最小限にすることができる。
【００３６】
図２は、図１に示す制御ボードの構成を示すブロック図である。図示の例では、モジュール２０に接続される１つの制御ボード４７について示している。
【００３７】
ＰＤ出力電流増幅器５１は、フォトダイオードＰＤからの出力電流ＩPDを増幅すると同時に、レベルシフトをかけ、プラス電位からディジタルポテンショメータ５２に流れ込む定電流源として動作する。ＰＤ出力電流増幅器５１は、半固定の抵抗を使って電流増幅ゲインを調整することができるが、詳細については後述する。
【００３８】
ディジタルポテンショメータ５２は、システムバスインタフェース５７を介して受信されるディジタル信号により抵抗値を変えることのできる集積回路である。図２に示す例ではディジタルポテンショメータ５２としてＡｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社のＡＤＮ２８５０を使用している。ディジタルポテンショメータ５２の抵抗値は、上述の制御値に比例する。制御値が小さいほど、誤差増幅器５５の反転入力端子に印加される電圧が小さくなるので、レーザダイオードＬＤへ入力される電流ＩLDが増加してレーザダイオードＬＤの発光出力も増大する。より具体的には、レーザダイオードＬＤの実際の発光出力の測定値Ｐ0（Ｘ）は制御値Ｘに逆比例し、式（１）が成り立つ。
【００３９】
【数１】
2007300085.tif 000004
【００４０】
ここで、Ａは定数であり、ＡＤＮ２８５０の場合、Ｘは０〜１０２３の整数である。なお、式（１）においてＸ＝０のとき、理論上Ｐ0（Ｘ）は無限大となるが、実際はＡＤＮ２８５０内に数十Ω程度の内部抵抗が残留し、また、レーザダイオードＬＤへ流れ込む電流ＩLDも回路構成上制約されるので、レーザダイオードＬＤの発光出力が無限大となることはない。
【００４１】
ＰＤ出力電流増幅器５１の出力は、フォトダイオードＰＤからの出力電流ＩPDに比例した定電流源であるので、一方の端子が接地されたディジタルポテンショメータ５２の抵抗の両端には、フォトダイオードＰＤからの出力電流ＩPDに比例した電圧、すなわち発光出力に比例した電圧が発生する。
【００４２】
ディジタルポテンショメータ５２で生成された電圧は、誤差増幅器５５の反転入力端子に印加される。一方、誤差増幅器５５の非反転入力端子には、基準電圧設定器５４で設定された制御電圧Ｖｒｅｆが印加される。図２に示す例では、誤差増幅器５５および基準電圧設定器５４を集積したＬＤ出力制御用集積回路５３として、Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社のＡＤＮ２８３０を使用している。
【００４３】
ＬＤ出力制御用集積回路５３の出力電流は、電流ブースター５６により増幅されると同時に、プラス電位からグランドに向かって流れ込むよう、レベルシフトがかけられ、レーザダイオードＬＤを駆動する。
【００４４】
ディジタルポテンショメータ５２は、抵抗値を変化させるためのディジタル信号をシステムバスインタフェース５７を経由して受信し、またラッチした数値を送信することができる。ＡＤＮ２８５０の場合、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｐｅｒｉｐｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と呼ばれる規格の通信プロトコルをサポートしているので、この通信プロトコルに従ったデータの送受信を行う。
【００４５】
ＬＤ出力制御用集積回路５３を構成するＡＤＮ２８３０は、出力電流のオン／オフや、レーザダイオードＬＤの劣化もしくは故障を検出する機能を有している。出力電流のオン／オフや、レーザダイオードＬＤの劣化もしくは故障に関する情報はディジタル信号として入出力可能であり、本発明の第１の実施例では、この情報もシステムバスインタフェース５７を経由して送受信する。このＡＤＮ２８３０を使用することにより、個々のレーザダイオードＬＤの劣化もしくは故障をリアルタイムに判定することができる。この判定結果に基づいて、正常なレーザダイオードＬＤの発光出力を増加させて劣化もしくは故障したレーザダイオードＬＤの発光出力の分を補償して光源１全体の発光出力を保つか、あるいは、動作を直ちに停止させてレーザダイオードＬＤを交換するか、といった「ユーザ自身の判断」を考慮できるようになる。
【００４６】
ここで、制御ボード４７の回路パラメータの調整について説明する。図３〜５は、本発明の第１の実施例における制御ボードの回路パラメータの調整を説明する図である。
式（１）において、Ｐ0（Ｘ）をＸの連続関数とみなしてＸで微分すると、式（２）のようになる。
【００４７】
【数２】
2007300085.tif 000005
【００４８】
式（２）は、制御値Ｘの変化に対するレーザダイオードＬＤの実際の発光出力の測定値Ｐ0の変化率を意味しており、その絶対値については制御値Ｘの値が小さいほど急激に大きくなる。
【００４９】
上記のとおり、制御値Ｘは離散値であるので、「Ｘの値が１だけ減少した場合のＰ0（Ｘ）の増加分のＰ0（Ｘ）に対する割合」を、「Ｐ0（Ｘ）の分解能Ｒ（Ｘ）[％]」と定義すると、式（３）のように定義できる。
【００５０】
【数３】
2007300085.tif 000006
【００５１】
Ｒ（Ｘ）の値が大きいことは、微調整が難しいことを意味する。式（３）に式（１）を代入すると式（４）が得られる。
【００５２】
【数４】
2007300085.tif 000007
【００５３】
式（４）は単調減少関数である。ここで、最も粗い分解能として例えば１％が必要な場合は、式（４）から制御値Ｘは１０１以上である必要があることがわかる。また、最も粗い分解能として例えば０．５％が必要な場合は、式（４）から制御値Ｘは２０１以上である必要があることがわかる。つまり、本発明の第１の実施例では、必要とする分解能が決まれば、制御値Ｘの下限値が自動的に決まるのである。例えば、表１では、その下限値が１０１であり、１００以下の制御値が使用できないことを、対応するＰ0（Ｘ）の値に負の値を与えることで示している。
【００５４】
レーザダイオードＬＤと制御ボード４７との組み合わせ次第で、レーザダイオードＬＤの実際の発光出力の測定値が異なってくることはすでに説明したとおりである。図３のグラフでは、異なるレーザダイオードＬＤと制御ボード４７との組み合わせ（α、βで表す）により、Ｐ0（Ｘ）−Ｘ特性が異なることを示している。
【００５５】
このとき、「分解能の最悪値を保証する」という制約が加わると、図４に示すように、式（４）から決まる制御値Ｘの下限値において、必要な発光出力Ｐ0（Ｘ）の最大値Ｐ0ｍａｘが得られることも同時に保証しなくてはならない。図４のβのＰ0（Ｘ）−Ｘ特性は、ＸｍｉｎにおいてＰ0ｍａｘに到達しておらず、このままでは制御値Ｘｍｉｎ近傍では所望の発光出力を得ることができない。一方、図４のαのＰ0（Ｘ）−Ｘ特性は、ＸｍｉｎにおいてＰ0ｍａｘに到達しているが、Ｐ0（Ｘ）の制御可能範囲が狭い。そこで、図５に示すように、βのＰ0（Ｘ）−Ｘ特性についてはカーブを「押し上げ」るように、αのＰ0（Ｘ）−Ｘ特性についてはカーブを「押し下げ」るように、調整する。すなわち、本発明の第１の実施例では、全てのＰ0（Ｘ）−Ｘ特性についてが、Ｘ＝ＸｍｉｎでＰ0（Ｘ）＝Ｐ0ｍａｘとなるように調整する。なお、厳密にＰ0（Ｘ）＝Ｐ0ｍａｘとなるように調整する以外に、おおよそＰ0（Ｘ）＝Ｐ0ｍａｘとなるように調整してもよい。
【００５６】
図２に示すＰＤ出力電流増幅器５１において、半固定の抵抗を使って電流増幅ゲインを調整することにより、上記Ｐ0（Ｘ）−Ｘ特性の調整が可能である。すなわち、ＰＤ出力電流増幅器５１の電流増幅率を大きくすると、負帰還量が増加するのでＰ0（Ｘ）−Ｘ特性は下がる。一方、ＰＤ出力電流増幅器５１の電流増幅率を小さくすると、負帰還量が減少するのでＰ0（Ｘ）−Ｘ特性は上がる。
【００５７】
上記のように制御ボード４７の回路パラメータの調整すなわちＰ0（Ｘ）−Ｘ特性の調整を行うことで、所定の制御値すなわち下限値Ｘｍｉｎに基づいて制御ボード４７が駆動したときにおけるレーザダイオードＬＤの実際の発光出力が、光源１を構成する全てのレーザダイオードＬＤについて同一となるかあるいは近接するようにする。この調整後、校正データを生成する。
【００５８】
なお、上述のように本発明の第１の実施例は、劣化もしくは故障したレーザダイオードＬＤは、対応する制御ボード４７と一緒に交換するものである。この変形例として、レーザダイオードＬＤが劣化もしくは故障したとしても、対応する制御ボード４７自体に故障がなければこの制御ボード４７を新たなレーザダイオードＬＤと組み合わせ、上記のように制御ボード４７の回路パラメータを調整し、この調整後、校正データを生成すれば、当該制御ボード４７については再利用することができるので、経済的である。
【００５９】
上述の本発明の第１の実施例においては、図１に示したように、レーザダイオードＬＤと当該レーザダイオード専用の制御ボード４７とからなる組ごとの校正データは、図１のコントロールＰＣ３に接続されたデータベース内に予め保持される。コントロールＰＣ３上の制御ソフトウェアは、組ごとの校正データを読み込み、マザーボード２と通信して対応するレーザダイオードＬＤの発光出力を制御する。本発明の第１の実施例によれば、劣化もしくは故障したレーザダイオードを交換する際には、レーザダイオードＬＤと当該レーザダイオード専用の制御ボード４７とこれらに対応する校正データとを一組として交換する。
【００６０】
本発明の第１の実施例では校正データは、コントロールＰＣ３に接続されたデータベース内に保存されるが、本発明の第２の実施例では、校正データは、マザーボード内の制御ボード上に存在する不揮発性メモリに保存される。図６は、本発明の第２の実施例による光源およびこの光源を駆動するための制御ボードのブロック図である。図７は、図６に示す制御ボードの構成を示すブロック図である。
【００６１】
本発明の第２の実施例では、図６の制御ボード４７’は、図７に示すように、校正データを保存するための校正データ用ＲＯＭ（参照符号５８）をさらに備える。校正データ用ＲＯＭ５８は、システムバスインタフェース５７に接続される。校正データ用ＲＯＭ５８は、例えばＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリである。校正データは、モジュール２０およびお制御ボード４７’の校正時に、校正データ用ＲＯＭ５８に保存される。なお、校正データの内容については、表１を参照して説明したとおりである。
【００６２】
コントロールＰＣ３上の制御ソフトウェアは、電源立ち上げ時に、システムバス４６を経由して、各校正データ用ＲＯＭ５８に保存されている校正データを読み込む。そして、コントロールＰＣ３上の制御ソフトウェアは、マザーボード２と通信して対応するレーザダイオードＬＤの発光出力を制御する。
【００６３】
このように、本発明の第２の実施例によれば、制御ボード４７’が、該制御ボード４７’に対応するモジュール２０を制御するために必要な情報を把握しているので、ユーザは、校正データを設定したり置き換えたりする作業を別途行う必要がない利点がある。
【００６４】
以上説明した第１および第２の実施例では、レーザダイオードとフォトダイオードとが互いに近接して配置されたモジュール構造の形を有するものについて説明した。なお、モジュール化されていない単体のレーザダイオードの場合は、当該レーザダイオードに近接する位置または受光照度を安定させたい場合にフォトダイオードを設置した上で本発明を適用すればよい。
【００６５】
本発明の光源は、相対移動する露光対象物の露光面上に直接露光により所望の露光パターンを形成する直接露光装置において、露光面上を露光するための光を発生するのに用いられてもよい。特にこの直接露光装置は、光源からの光をディジタルマイクロミラーデバイスに照射し、このディジタルマイクロミラーデバイスにおいて反射した光を、ディジタルマイクロミラーデバイスに対して相対移動する露光対象物の露光面上に照射することで、露光面上に所望の露光パターンを形成する装置である場合は、本発明による光源がディジタルマイクロミラーデバイスの照射面へ均一な光を照射することになるように、光源を構成する各レーザダイオードは制御される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、レーザダイオードを複数備えて構成される光源に適用することができる。本発明によれば、複数のレーザダイオードのうちのいずれかを交換する際には、レーザダイオードと当該レーザダイオード専用の制御ボードとこれらに対応する校正データとを一組として交換するので、交換作業時のパラメータ調整は必要なく、交換作業を容易かつ短時間で実現することができる。劣化もしくは故障したレーザダイオードを的確に交換することが容易であるので、ランニングコストを最小限にすることができる。
【００６７】
また、本発明による光源は、直接露光装置の光源として適用することができる。直接露光装置によれば、露光対象物（露光対象基板）の伸縮、歪み、ずれなどに対処するための補正を、露光データの生成の段階で予め行うことができ、あるいはリアルタイムで行うことができるので、製造精度の向上、歩留まりの向上、納期の短縮、製造コストの低減などの利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施例による光源およびこの光源を駆動するための制御ボードのブロック図である。
【図２】図１に示す制御ボードの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例における制御ボードの回路パラメータの調整を説明する図（その１）である。
【図４】本発明の第１の実施例における制御ボードの回路パラメータの調整を説明する図（その２）である。
【図５】本発明の第１の実施例における制御ボードの回路パラメータの調整を説明する図（その３）である。
【図６】本発明の第２の実施例による光源およびこの光源を駆動するための制御ボードのブロック図である。
【図７】図６に示す制御ボードの構成を示すブロック図である。
【図８】半導体レーザを駆動するための制御ボードの一従来例を示す図である。
【図９】レーザダイオードを複数備えて構成される光源の一従来例を示す図である。
【図１０】図９に示す光源を駆動するための制御ボードの一従来例を示す図である。
【図１１】ディジタルマイクロミラーデバイスを用いた直接露光装置の一従来例を例示する図である。
【図１２】直接露光装置において用いられる光源の一従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    光源
２    マザーボード
３    コントロールＰＣ
２０    モジュール
４４    システムコントローラ
４５    通信コントローラ
４６    システムバス
４７    制御ボード
５１    ＰＤ出力電流増幅器
５２    ディジタルポテンショメータ
５３    ＬＤ出力制御用集積回路
５４    基準電圧設定器
５５    誤差増幅器
５６    電流ブースター
５７    システムバスインタフェース
ＬＤ    レーザダイオード
ＰＤ    フォトダイオード
【図１】
2007300085.tif 000008
【図２】
2007300085.tif 000009
【図３】
2007300085.tif 000010
【図４】
2007300085.tif 000011
【図５】
2007300085.tif 000012
【図６】
2007300085.tif 000013
【図７】
2007300085.tif 000014
【図８】
2007300085.tif 000015
【図９】
2007300085.tif 000016
【図１０】
2007300085.tif 000017
【図１１】
2007300085.tif 000018
【図１２】
2007300085.tif 000019