(57)【要約】【課題】  描画すべきパターンのドット密度をより高めることが可能な直接描画装置を提供する。【解決手段】    ステージが、感光膜が表面に形成された露光対象物を保持する。ステージに保持された露光対象物の表面に平行な面をＸＹ面とするＸＹ直交座標系を定義する。ステージは、保持した露光対象物をＸ軸方向に移動させる。露光光源が、ＸＹ面に平行で、かつＹ軸方向に対して斜めの第１の方向に沿って配列した複数の発光画素を含む第１の発光画素アレイを含む。各発光画素から放射された光が、ステージに保持された露光対象物上の感光膜を感光させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光膜が表面に形成された露光対象物を保持し、保持された露光対象物の表面に平行な面をＸＹ面とするＸＹ直交座標系を定義したとき、保持した露光対象物をＸ軸方向に移動させるステージと、
ＸＹ面に平行で、かつＹ軸方向に対して斜めの第１の方向に沿って配列した複数の発光画素を含み、各発光画素から放射された光が前記ステージに保持された露光対象物上の感光膜を感光させる第１の発光画素アレイを含む露光光源と
を有する直接描画装置。
【請求項２】
前記第１の発光画素アレイが、ＸＹ面に平行な面内において、前記第１の方向に平行な中心線の第１の側と、その反対の第２の側とに互い違いに配置されており、第１の側に配置された発光画素及び第２の側に配置された発光画素は、ともに第１のピッチで第１の方向に配列し、第１の方向に関して、第２の側の発光画素は第１の側の発光画素を第１の方向に該第１のピッチの１／２だけずらした位置に配置されており、第１の側の相互に隣り合う第１及び第２の発光画素と、その間に配置された第２の側の第３の発光画素に着目したとき、第１の発光画素と第３の発光画素とのＹ軸方向の間隔と、第２の発光画素と第３の発光画素とのＹ軸方向の間隔との比が１：（２ｎ＋１）（ｎは自然数）になるように第１の方向がＹ軸に対して傾けられている請求項１に記載の直接描画装置。
【請求項３】
前記露光光源が、さらに、複数の発光画素の配置パターンが、前記第１の発光画素アレイの発光画素の配置パターンと合同である少なくとも１つの第２の発光画素アレイを含み、
前記第１の発光画素アレイ及び前記第２の発光画素アレイの発光画素が、全体としてＹ軸方向に等間隔で分布するように、前記第１の発光画素アレイ及び前記第２の発光画素アレイが配置されている請求項２に記載の直接描画装置。
【請求項４】
前記露光光源が、さらに、複数の発光画素の配置パターンが、前記第１の発光画素アレイの発光画素の配置パターンと合同である少なくとも１つの第２の発光画素アレイを含み、該第２の発光画素アレイは、前記第１の発光画素アレイをＹ軸方向に並進移動させた位置に配置されている請求項１または２に記載の直接描画装置。
【請求項５】
前記第１の発光画素アレイの発光画素、及び前記第２の発光画素アレイの発光画素が、全体としてＹ軸方向に等間隔で分布するように、前記第１の発光画素アレイ及び前記第２の発光画素アレイが配置されている請求項４に記載の直接描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接描画装置に関し、特にプリント基板上に形成されたフォトレジスト膜に回路パターンを直接描画することができる直接描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板上のフォトレジスト膜に回路パターンを描画する方法として、回路パターンが形成されたフォトマスクを用いた密着露光、縮小投影露光、近接露光等が知られている。プリント基板の少量多品種化が進むと、プリント基板の種類ごとにフォトマスクを作製しなければならない。このため、フォトマスクを用いない直接描画法が注目されている。
【０００３】
下記の特許文献１に開示されているフォトレジストパターン直接描画装置について説明する。アレイ状に配置された端面発光型エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を有する露光光源が、基板の上方に配置されている。制御回路により、各ＥＬ素子の発光をオンオフ制御する。各ＥＬ素子から放射された光が、集光光学系により基板上に照射される。
【０００４】
露光光源及び基板の一方を、ＥＬ素子が配列した方向と直交する方向に移動させながら、各ＥＬ素子の発光をオンオフ制御することにより、所望のパターンを描画することができる。
【０００５】
下記の特許文献２に、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイチップを用いた電子写真プリンタ用のプリントヘッドが開示されている。発光部が２列で千鳥状に配置されている。２列で千鳥状に配置することにより、印刷ドット密度を高くすることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−８０５２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２８９２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、描画すべきパターンのドット密度をより高めることが可能な直接描画装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、感光膜が表面に形成された露光対象物を保持し、保持された露光対象物の表面に平行な面をＸＹ面とするＸＹ直交座標系を定義したとき、保持した露光対象物をＸ軸方向に移動させるステージと、ＸＹ面に平行で、かつＹ軸方向に対して斜めの第１の方向に沿って配列した複数の発光画素を含み、各発光画素から放射された光が前記ステージに保持された露光対象物上の感光膜を感光させる第１の発光画素アレイを含む露光光源とを有する直接描画装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
発光画素が配列する第１の方向をＹ軸に対して傾けているため、描画する画像のＹ軸方向に関するドット密度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１（Ａ）に、第１の実施例による直接描画装置の正面図を示す。基台１の上に、Ｘステージ２が取り付けられている。Ｘステージ２の上に、露光対象物であるプリント基板１０が保持されている。プリント基板１０の表面には、紫外光により感光するドライフィルムレジスト（ＤＦレジスト）やソルダーレジストからなる感光膜が設けられている。Ｘステージ２に保持されたプリント基板１０の表面に平行な面をＸＹ面とするＸＹＺ直交座標系を定義する。Ｘステージ２は、制御装置４から制御を受けることにより、プリント基板１０をＸ軸方向に移動させる。Ｘステージ２に保持されたプリント基板１０の上方に、露光光源３が配置されている。
【００１１】
図１（Ｂ）に、図１（Ａ）に示した直接描画装置の平面図を示す。露光光源３は、多数の発光画素３０Ａを含む。発光画素３０Ａの各々は、波長３５０ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の紫外光を放射するＬＥＤにより構成される。発光画素３０Ａは、ＸＹ面に平行で、かつＹ軸方向に対して斜めの中心線３１Ａに沿って配置されている。
【００１２】
図２に、露光光源３の概略斜視図を示す。実装基板３２に、複数のＬＥＤアレイ３３及びドライバ回路３４が実装されている。ＬＥＤアレイ３３は、中心線３１Ａに沿って配置されている。各ＬＥＤアレイ３３には、中心線３１Ａに沿って配置された複数の発光画素３０Ａが形成されている。このように、複数のＬＥＤアレイ３３が、１本の長い発光画素アレイ３Ａを構成する。
【００１３】
発光画素３０Ａから放射された光が入射する位置に、セルフォックレンズアレイ３５が配置されている。セルフォックレンズアレイ３５は、ＸＹ面に垂直な軸を持つ多数のセルフォックレンズが、ＸＹ面に平行な２次元方向に配置されて構成される。セルフォックレンズアレイ３５は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したＸステージ２に保持されたプリント基板１０の表面１０Ｓに、発光画素３０Ａの正立等倍像を形成する。すなわち、発光画素３０Ａの配置パターンと同一のパターンの像が、プリント基板１０に表面に形成される。
【００１４】
図１（Ａ）に示した制御装置４が、Ｘステージ２の位置制御、及び露光光源３の各発光画素３０Ａの発光のタイミング制御を行う。
【００１５】
図３（Ａ）に、露光光源３を構成する発光画素アレイ３Ａの概略平面図を示す。発光画素３０Ａが、中心線３１Ａに沿ってピッチＰ（相互に隣り合う発光画素の中心間の距離）で配列している。発光画素３０ＡのピッチＰは、例えば４２．４μｍである。
【００１６】
中心線３１ＡとＹ軸とのなす角度をθとする。相互に隣り合う発光画素３０Ａの中心間の、Ｙ軸方向に関する距離Ｐｙは、Ｐｃｏｓθになり、元のピッチＰよりも狭い。以下、特に断らない限り、「発光画素の間隔」とは、発光画素の中心間の距離を意味するものとする。例えば角度θを４５°にすると、Ｙ軸方向の間隔Ｐｙは約３０μｍになる。
【００１７】
Ｘステージ２を制御してプリント基板１０をＸ軸方向に移動させながら、描画すべき画像データに基づいて発光画素３０Ａの発行のタイミング制御を行うことにより、プリント基板１０の表面に設けられた感光膜に、直接描画することができる。複数の発光画素３０Ａの位置がＸ軸方向にずれているため、このずれの大きさに対応する時間だけ、発光画素３０Ａの発光のタイミングをずらすことにより、所望の画像を形成することができる。
【００１８】
描画される画像のＹ軸方向のドットのピッチが、発光画素３０ＡのＹ軸方向の間隔Ｐｙに等しくなる。このため、中心線３１ＡをＹ軸に平行に配置する場合に比べて、Ｙ軸方向に関するドット密度を高めることができる。
【００１９】
図３（Ｂ）に、第２の実施例による直接描画装置の露光光源３の概略平面図を示す。第２の実施例の露光光源３は、第１の実施例による露光光源３を構成していた発光画素アレイ３Ａの他に、第２の発光画素アレイ３Ｂを含んでいる。第２の発光画素アレイ３Ｂは、第１の発光画素アレイ３Ａと同一の構造を有する。第２の発光画素アレイ３Ｂにも、図２に示した第１の発光画素アレイ３Ａと同様に、ドライバ回路及びセルフォックレンズアレイが取り付けられている。
【００２０】
第２の発光画素アレイの中心線３１Ｂは、第１の発光画素アレイ３Ａの中心線３１Ａと平行であり、共にＹ軸に対して傾いている。Ｙ軸方向に関して、第２の発光画素アレイ３Ｂの一つの発光画素３０Ｂの位置が、第１の発光画素アレイ３Ａの相互に隣り合う２つの発光画素３０Ａの位置の中央になるように、第２の発光画素アレイ３Ｂが第１の発光画素アレイ３Ａに対してＹ軸方向にずれている。Ｘ軸方向に関しては、両者が重ならない程度に間隔を隔てて配置されている。
【００２１】
第１の発光画素アレイ３Ａ及び第２の発光画素アレイ３Ｂの中心線３１Ａ及び３１ＢとＹ軸との成す角度が、第１の実施例の角度θと等しい場合、第２の実施例では、Ｙ軸方向に関する発光画素の間隔が、第１の実施例の場合の間隔の１／２になる。このため、Ｙ軸方向に関するドット密度を２倍に高めることができる。
【００２２】
図４（Ａ）に、第３の実施例による直接描画装置の露光光源を構成する発光画素アレイ３Ｃの概略平面図を示す。発光画素アレイ３Ｃにも、図２に示した第１の発光画素アレイ３Ａと同様に、ドライバ回路及びセルフォックレンズアレイが取り付けられている。第３の実施例による発光画素アレイ３Ｃでは、発光画素３０Ａが、ＸＹ面に平行な面内において、中心線３１Ｃの第１の側と、その反対の第２の側とに互い違いに配置されている。第１の側に配置された発光画素３０Ｃａ、及び第２の側に配置された発光画素３０Ｃｂは、共に、同一のピッチＰで、中心線３１Ｃに平行に配列している。中心線３１Ｃに平行な方向に関して、第２の側の発光画素３０Ｃｂは、第１の側の発光画素３０ＣａをピッチＰの１／２だけずらした位置に配置されている。
【００２３】
中心線３１ＣはＹ軸に対して角度θだけ傾いている。第１の側に配置された発光画素３０Ｃａの中心を結ぶ直線と、第２の側に配置された発光画素３０Ｃｂの中心を結ぶ直線との間隔をＷとする。
【００２４】
第１の側の相互に隣り合う第１の発光画素３０Ｃａ１及び第２の発光画素３０Ｃａ２と、その間に配置された第２の側の第３の発光画素３０Ｃｂ１に着目する。第１の発光画素３０Ｃａ１と第３の発光画素３０Ｃｂ１とのＹ軸方向に関する間隔Ｐｙ２と、第２の発光画素３０Ｃａ２と第３の発光画素３０Ｃｂ１とのＹ軸方向に関する間隔Ｐｙ１とは異なる。間隔Ｐｙ２が間隔Ｐｙ１よりも広い場合を考える。
【００２５】
間隔Ｐｙ１及びＰｙ２は、下記の式で与えられる。
【００２６】
Ｐｙ１＝（Ｐ／２）ｃｏｓθ−Ｗｓｉｎθ
Ｐｙ２＝（Ｐ／２）ｃｏｓθ＋Ｗｓｉｎθ
間隔Ｐｙ２が間隔Ｐｙ１の３倍である場合を考える。プリント基板１０をＸ軸方向に移動させながら１回の描画を行うと、Ｙ軸方向に関するドットの間隔が不均一になる。プリント基板１０または発光画素アレイ３ＣをＹ軸方向に間隔Ｐｙ１の２倍の距離だけ変位させ、その状態でプリント基板１０をＸ軸方向に移動させながら２回目の描画を行う。２回目の描画で、広い方の間隔Ｐｙ２の内側に描画することができるため、全面に描画のためのドットを均一に分布させることができる。発光画素アレイ３Ｃの中心軸３１ＣがＹ軸に平行に配置されている場合に比べて、描画のためのドットを高密度に分布させることができる。
【００２７】
より一般的に、間隔Ｐｙ１と間隔Ｐｙ２との比が１：（２ｎ＋１）（ｎは自然数）になるようにしてもよい。この場合、ｎ回の描画を行うことにより、描画される画像のドットを均一に分布させることができる。例えば、発光画素アレイ３ＣのピッチＰ及び間隔Ｗが予め固定されている場合には、角度θを調節することにより上記条件を満たすことができる。
【００２８】
図４（Ｂ）に、第４の実施例による直接描画装置の露光光源の概略平面図を示す。第４の実施例による露光光源は、図４（Ａ）に示した第３の実施例の発光画素アレイ３Ｃの他に、もう一つの第２の発光画素アレイ３Ｄを含む。第２の発光画素アレイ３Ｄにも、図２に示した第１の発光画素アレイ３Ａと同様に、ドライバ回路及びセルフォックレンズアレイが取り付けられている。第２の発光画素アレイ３Ｄは、第１の発光画素アレイ３Ｃと同じ構造を有する。すなわち、第２の発光画素アレイ３Ｄの発光画素３０Ｄの配置パターンは、第１の発光画素アレイ３Ｃの発光画素３０Ｃの配置パターンと合同である。また、第２の発光画素アレイ３Ｄの中心軸３１Ｄは、第１の発光画素アレイ３Ｃの中心軸３１Ｃと平行である。
【００２９】
第２の発光画素アレイ３Ｄの発光画素３０Ｄは、Ｙ軸方向に関して、第１の発光画素アレイ３Ｃの発光画素３０Ｃを、間隔Ｐｙ１の２倍の距離だけＹ軸方向に平行移動させた位置に配置されている。Ｘ軸方向に関しては、第１及び第２の発光画素アレイ３Ｃ及び３Ｄが重ならないように、適当な間隔が確保されている。
【００３０】
第１の発光画素アレイ３Ｃの発光画素３０Ｃ及び第２の発光画素アレイ３Ｄの発光画素３０Ｄは、全体としてＹ軸方向に関してピッチＰｙ１で均一に分布する。このため、プリント基板１０をＸ軸方向に１回移動させることにより、描画される画像のドットを全面に均一に分布させることができる。
【００３１】
図５に、第５の実施例による直接描画装置の露光光源を構成する発光画素アレイ３Ｅの概略平面図を示す。発光画素アレイ３Ｅにも、図２に示した第１の発光画素アレイ３Ａと同様に、ドライバ回路及びセルフォックレンズアレイが取り付けられている。第５の実施例による発光画素アレイ３Ｅにおいては、その中心線３１Ｅの両側に発光画素３０Ｅが配置されている。発光画素３０Ｅの配置パターンは、中心線３１Ｅに関して線対称である。一方の側に配置された発光画素３０Ｅは、中心線３１Ｅに平行に、ピッチＰで配列している。
【００３２】
中心線３１Ｅは、Ｙ軸に対して角度θだけ傾斜している。一方の側において、相互に隣り合う第１の発光画素３０Ｅ１、第２の発光画素３０Ｅ２、及び中心線３１Ｅに関して第１の発光画素３０Ｅ１の線対称の位置にある第３の発光画素３０Ｅ３に着目する。Ｙ軸方向に関して、第３の発光画素３０Ｅ３が、第１の発光画素３０Ｅ１と第２の発光画素３０Ｅ２との間に位置するように中心線３１Ｅが傾けられている。
【００３３】
第１の発光画素３０Ｅ１と第３の発光画素３０Ｅ３とのＹ軸方向に関する間隔をＰｙ１とし、第３の発光画素３０Ｅ３と第２の発光画素３０Ｅ２とのＹ軸方向に関する間隔をＰｙ２とする。第１の発光画素３０Ｅ１と第３の発光画素３０Ｅ３との間隔をＷとする。このとき、
Ｐｙ１＝Ｗｓｉｎθ
Ｐｙ２＝Ｐｃｏｓθ−Ｗｓｉｎθ
と表される。間隔Ｐｙ１及びＰｙ２は、ピッチＰよりも狭い。第５の実施例においても、描画される画像のドットをより高密度に配置することができる。
【００３４】
間隔Ｐｙ１と間隔Ｐｙ２とが等しくなるように傾き角θを定めると、Ｙ軸方向に関するドットの密度を均一にすることができる。傾き角θが、
θ＝ｔａｎ−１（Ｐ／２Ｗ）
を満たすとき、間隔Ｐｙ１とＰｙ２とが等しくなる。
【００３５】
図６に、第６の実施例による直接描画装置の露光光源の概略平面図を示す。第６の実施例による露光光源３は、４つの発光画素アレイ３Ｆ〜３Ｉで構成されている。発光画素アレイ３Ｆ〜３Ｉの各々対して、図２に示した第１の発光画素アレイ３Ａと同様に、ドライバ回路及びセルフォックレンズアレイが準備されている。発光画素アレイ３Ｆ〜３Ｉの各々は、図３（Ａ）に示した第１の実施例による発光画素アレイ３Ａの発光画素数を１／４にし、画素数の減少に応じて長さを約１／４にしたものと同一の構造を有する。第１の発光画素アレイ３Ｆの中心軸３１Ｆは、Ｙ軸方向に対して角度θだけ傾いている。
【００３６】
第１〜第４の発光画素アレイ３Ｆ〜３Ｉの発光画素３０Ｆ〜３０Ｉは、全体としてＹ軸方向に等間隔で分布するように、第１〜第４の発光画素アレイ３Ｆ〜３Ｉの位置及び姿勢が決められている。例えば、第１〜第４の発光画素アレイ３Ｆ〜３Ｉは、すべて同じ姿勢で、Ｙ軸方向に等ピッチで配置されている。
【００３７】
このように、４個の発光画素アレイ３Ｆ〜３ＩをＹ軸方向にずらして配置することにより、図３（Ａ）に示した第１の実施例の場合に比べて、露光光源３を配置するために確保しなければならない空間の寸法を、Ｘ軸方向に関して小さくすることができる。
【００３８】
第６の実施例では、発光画素アレイの数を４個にしたが、２個または３個にしてもよいし、５個以上にしてもよい。さらに、第２〜第５のいずれかの実施例の露光光源を、Ｙ軸方向に複数組配置してもよい。
【００３９】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（Ａ）は、第１の実施例による直接描画装置の正面図であり、（Ｂ）は、平面図である。
【図２】第１の実施例による直接描画装置に用いられている露光光源の概略斜視図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ第１及び第２の実施例による直接描画装置に用いられる露光光源の概略平面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ第３及び第４の実施例による直接描画装置に用いられる露光光源の概略平面図である。
【図５】第５の実施例による直接描画装置に用いられる露光光源の概略平面図である。
【図６】第６の実施例による直接描画装置に用いられる露光光源の概略平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  基台
２  Ｘステージ
３  露光光源
３Ａ〜３Ｊ  発光画素アレイ
４  制御装置
１０  プリント基板（露光対象物）
３０Ａ〜３０Ｊ  発光画素
３１Ａ〜３１Ｊ  中心線
３２  基板
３３  ＬＥＤアレイ
３４  ドライバ回路
３５  セルフォックレンズアレイ
【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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