(57)【要約】      （修正有）【課題】無駄な走査を極力減らして高速な露光を実現するマルチヘッド露光装置および露光方法を提供する。【解決手段】ステージ３は基板３を連続操作する主走査方向５に連続移動すると共に主走査方向とは垂直方向である副走査方向６にはステップ移動する。複数の露光ヘッド４は副走査方向６と基板２に垂直な高さ方向７にコンパクトに積層される。各露光ヘッド４は光源、コリメーションレンズ、ミラー、空間変調器としてのＤＭＤから構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元的に並び配された複数の光変調素子からなる２次元空間光変調素子を有し、該２次元空間光変調素子の各光変調素子にパターンデータを入力することによって、所定領域に対する所望のパターンを一括的に露光できる複数の露光ヘッド、および上記露光ヘッドと露光される被露光体とを相対的に走査させるための走査手段を備え、連続走査しながら露光を行うマルチヘッド露光装置において、
上記複数の露光ヘッドは、上記被露光体の露光面に垂直な方向に積層されていることを特徴とするマルチヘッド露光装置。
【請求項２】
前記各露光ヘッドには、露光ビームの光路を折り曲げるためのミラーと被露光体に対して露光ビームを集光するための対物レンズとを少なくとも有する照射部が露光ヘッド本体から突出して設けられていると共に、
上記各露光ヘッドの照射部は、各露光ビームの光路が互いに干渉しないように配置されていることを特徴とする請求項１記載のマルチヘッド露光装置。
【請求項３】
前記各照射部の平面形状における連続走査方向に直交する方向の幅は、その照射部に対応する露光ヘッド本体の平面形状における連続走査方向に直交する方向の幅よりも小さいことを特徴とする請求項２記載のマルチヘッド露光装置。
【請求項４】
前記複数の露光ヘッドが、露光面内において連続走査方向に直交する方向にも配列されていることを特徴とする請求項１記載のマルチヘッド露光装置。
【請求項５】
前記複数の露光ヘッドが、前記連続走査方向にも配列されていることを特徴とする請求項１又は４記載のマルチヘッド露光装置。
【請求項６】
前記複数の露光ヘッドは、
該複数の露光ヘッドにおける被露光体への各露光領域が被露光体における前記連続走査方向に直交する幅全域を覆うように配列されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のマルチヘッド露光装置。
【請求項７】
前記複数の露光ヘッドは、
前記複数の露光ヘッドにおける被露光体への各露光領域が、被露光体における前記連続走査方向に直交する幅全域を互いに一部で重複して覆うように、露光ヘッドが配列されていることを特徴とする請求項５に記載のマルチヘッド露光装置。
【請求項８】
２次元的に並び配された複数の光変調素子からなる２次元空間光変調素子の各光変調素子からの出射光強度を変化させることにより所定領域に対する露光量を変化させて、露光強度の微調整を行う露光強度調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチヘッド露光装置。
【請求項９】
２次元的に並び配された複数の光変調素子からなる２次元空間光変調素子を有し、該２次元空間光変調素子の各光変調素子にパターンデータを入力することによって、所定領域に対する所望のパターンを一括的に露光できる複数の露光ヘッドが配列され、上記露光ヘッドと露光される被露光体とを相対的に連続走査しながら露光を行う露光方法において、
上記複数の露光ヘッドにおける被露光体への各露光領域が被露光体における上記連続走査方向に直交する幅全域を覆うように、上記各露光ヘッドを少なくとも上記被露光体の露光面に垂直な方向に配列して、上記被露光体に対して上記連続走査方向に露光を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
２次元的に並び配された複数の光変調素子からなる２次元空間光変調素子を有し、該２次元空間光変調素子の各光変調素子にパターンデータを入力することによって、所定領域に対する所望のパターンを一括的に露光できる複数の露光ヘッドが配列され、上記露光ヘッドと露光される被露光体とを相対的に連続走査しながら露光を行う露光方法において、
上記複数の露光ヘッドを少なくとも上記連続走査方向に配列し、前記連続走査方向に配列された前記複数の露光ヘッドを用いて、複数の被露光体を同時に露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
前記複数の被露光体を相対的に走査させるための走査手段によって、前記連続走査方向に上記複数の被露光体を順番に搬送しながら連続的に露光を行うことを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置および露光方法に関するものである。より詳しくは、例えば、液晶ディスプレイの基板や一般の回路基板に光ビームを照射し、所定のパターン形状をパターニングするため、複数の露光ヘッドを備えたマルチヘッド露光装置および露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶ディスプレイや半導体集積回路の製造においては、基板上に樹脂や金属配線等を所定のパターン形状にパターニングしたものを順次積層してモジュールや回路基板を作成する。パターニングに際しては、レジスト膜の塗布工程、フォトマスクを用いた露光工程、およびレジストパターンの現像工程を含むフォトリソグラフィ技術が用いられる。
【０００３】
上記露光工程における露光パターン形成に使用される露光装置としては、所定のマスクパターンを基板上に投影する投影露光法を採用した、ステッパーと呼ばれる露光装置が広く用いられている。通常、これら液晶ディスプレイや半導体集積回路の露光パターン形成では、下層の露光パターンに上層の露光パターンを位置決めして重ねていくという、重ね露光が行なわれる。
【０００４】
また、これらの露光装置では、１つの露光ヘッドを用いて、ステップ＆リピートで広い基板領域をカバーするように露光が行われており、膨大な数のリピート露光を繰り返す必要がある。露光領域を拡大するため、数個から十数個の露光ヘッドを水平面内に並べ、高速化を実現した露光装置も提案されている。
【０００５】
一方、このような投影露光装置では、通常は１機種につき、高価なフォトマスクを複数枚必要とする。したがって、大量生産する場合には、フォトマスク代を１つ１つの製品の売価に振り分けることによって、製品１つあたりが負担するフォトマスク代を低く抑えることができる。しかし、近年ではユーザの価値観の多様化に伴い、製品仕様が多様化している。このため、少量多品種生産の場合には、フォトマスク代を振り分ける製品の数が、大量生産をする場合に比べて少ないので、製品1つあたりが負担するフォトマスク代が大きな金額になる。また、露光パターンの修正には、フォトマスクを作り直す必要があるため、金銭的にも時間的にも膨大なコストがかかる。さらに、フォトマスクの設計には一定の期間を必要とするため、市場のニーズに迅速に対応することが困難である。
【０００６】
そこで、露光時にフォトマスクを用いることによって生じる、金銭的、時間的なコストを減少させる手段として、近年では、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）と呼ばれるミラーデバイスに代表される、２次元の空間光変調素子（ＳＬＭ）を用いた露光装置が提案されている。この露光装置では、配線パターン等のＣＡＤデータに基づいて、フォトマスクを介することなく、所望の露光パターンを基板に照射できる。そのため、基板への露光パターンの直接描画が可能となっている。
【０００７】
ここで、高価なフォトマスクを用いず、しかも露光領域を拡大したいという考えに基づいて、例えば特許文献１では、ＤＭＤを備えた露光ヘッドを複数個、水平面内に配列した走査型露光装置が開示されている。この特許文献１の装置では、ＤＭＤのような空間光変調素子を用いて露光パターンを決定しているため、フォトマスクが不要である。また、複数の露光ヘッドを水平面内に配置しているため、一度の走査によって広い面積の露光が可能であり、高速化を実現している。さらに、それぞれの露光ヘッドによる露光領域が、連続走査する方向と垂直な方向に隙間がなく並ぶように配置しており、走査の回数を削減している。
【特許文献１】特開２００４−２２６５２０号公報（平成１６年１月２１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、露光の解像度が低い場合には、特許文献１に記載された露光装置のように複数の露光ヘッドを水平面内に隙間なく配置することも可能である。
【０００９】
しかしながら、上記従来の特許文献１に記載された露光装置では、解像度を上げた場合には縮小倍率を上げることになり、ひとつの露光ヘッドによって露光できる露光領域が狭くなる。すると、露光領域が狭くなった分だけ走査回数を増やさなければならず、高速露光の妨げとなるという問題点を有している。
【００１０】
あるいは、露光領域が狭くなった分だけ露光ヘッドの数を増やすことによって、走査回数の増加を防ぐことも可能であるが、1つの露光ヘッドには一定の大きさが必要であるので、水平面内に並べることのできる露光ヘッドの数には制限がある。つまり、狭くなった分だけの露光ヘッドの数の増加ができない場合が存在するという問題点を有している。
【００１１】
さらには、基板の幅からはみ出して露光ヘッドを配列することも可能であるが、はみ出した露光ヘッドを用いて１枚の基板を露光する場合、すべての露光ヘッドが基板上を走査するため、走査範囲が大きくなり、やはり高速露光の妨げとなるという問題点を有している。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、無駄な走査を極力減らして高速な露光を実現し得るマルチヘッド露光装置および露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の露光装置では、上記課題を解決するために、２次元的に並び配された複数の光変調素子からなる２次元空間光変調素子を有し、該２次元空間光変調素子の各光変調素子にパターンデータを入力することによって、所定領域に対する所望のパターンを一括的に露光できる複数の露光ヘッド、及び上記露光ヘッドと露光される被露光体とを相対的に走査させるための走査手段を備え、連続走査しながら露光を行うマルチヘッド露光装置において、上記複数の露光ヘッドは、上記被露光体の露光面に垂直な方向に積層されていることを特徴としている。
【００１４】
１つの露光ヘッドでは、２次元空間光変調素子によって被露光体における所定領域に露光できる。したがって、露光ヘッドを平面的のみに並べて配置する場合、露光ヘッドの平面の大きさが上記所定領域よりも大きい場合には、全露光領域は、最大、所定領域露光ヘッドが平面上に並べられる数×所定領域であり、それ以上、全露光領域を増やすことはできない。被露光体よりもはみだして露光ヘッドを配置した場合には、走査範囲の無駄が多くなる。
【００１５】
しかし、本発明では、上記複数の露光ヘッドを被露光体の露光面に垂直な方向に積層しているので、露光ヘッドの数を高さ方向に大幅に増やすことが可能になる。そして、増加した露光ヘッドの分だけ、一度の走査で広い面積の露光が可能になることから、高速の露光が実現できる。
【００１６】
したがって、無駄な走査を極力減らして高速な露光を実現し得る露光装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の露光装置では、前記各露光ヘッドには、露光ビームの光路を折り曲げるためのミラーと被露光体に対して露光ビームを集光するための対物レンズとを少なくとも有する照射部が露光ヘッド本体から突出して設けられていると共に、上記各露光ヘッドの照射部は、各露光ビームの光路が互いに干渉しないように配置されていることが好ましい。
【００１８】
これにより、上層に積層された前記各露光ヘッドの光路が、下層の前記各露光ヘッドによって邪魔されることなく、すべての露光ビームを被露光体に照射することが可能となる。よって、より効率的に露光を行うことができる。
【００１９】
また、本発明の露光装置では、前記各照射部の平面形状における連続走査方向に直交する方向の幅は、その照射部に対応する露光ヘッド本体の平面形状における連続走査方向に直交する方向の幅よりも小さいことが好ましい。
【００２０】
これにより、上記複数の露光ヘッドを被露光体上に配置する場合に、前記各照射部が重ならないように配置しさえすれば、上記各露光ビームの光路が互いに干渉しない。このため、上記複数の露光ヘッドを上記各露光ビームの光路が互いに干渉しないように、被露光体上により多く配置することができる。よって、効率的に高速の露光を行うことができる。
【００２１】
また、本発明の露光装置では、前記複数の露光ヘッドが露光面内において連続走査方向に直交する方向にも配列されていることが好ましい。
【００２２】
これにより、高さ方向及び連続走査方向に直交する方向の両方に露光ヘッドの数を増やすことができるため、一度の露光に用いる露光ヘッドの数が増加した分だけ、さらに高速の露光が可能となる。
【００２３】
前記複数の露光ヘッドが、前記連続走査方向にも配列されていることが好ましい。
【００２４】
これにより、高さ方向及び連続走査方向の両方に露光ヘッドの数を増やすことができるため、一度の露光に用いる露光ヘッドの数が増加した分だけ、さらに高速の露光が可能となる。
【００２５】
また、本発明の露光装置では、前記複数の露光ヘッドは、該複数の露光ヘッドにおける被露光体への各露光領域が被露光体における前記連続走査方向に直交する幅全域を覆うように配列されていることが好ましい。
【００２６】
これにより、被露光体への各露光領域が被露光体における前記連続走査方向に直交する幅全域を覆うので、幅方向へのステップ移動は必要なくなる。そして、被露光体を相対的に走査することにより、上記被露光体全域の露光が可能となるため、より高速の露光が実現できる。
【００２７】
また、本発明の露光装置では、前記複数の露光ヘッドは、前記複数の露光ヘッドにおける被露光体への各露光領域が、被露光体における前記連続走査方向に直交する幅全域を互いに一部で重複して覆うように、露光ヘッドが配列されていることが好ましい。
【００２８】
これにより、上記複数の露光ヘッド間での位置ずれによって上記各露光領域同士が位置ずれをした場合でも、上記各露光領域がもともと重複しているため、上記各露光領域同士は重複範囲内のずれであれば重複し続ける。よって、上記各露光領域間に隙間を生じさせずに済む。
【００２９】
また、本発明の露光装置では、２次元的に並び配された複数の光変調素子からなる２次元空間光変調素子の各光変調素子からの出射光強度を変化させることにより所定領域に対する露光量を変化させて、露光強度の微調整を行う露光強度調整手段が設けられていることが好ましい。
【００３０】
これにより、前記複数の露光ヘッドのうちの１つの露光ヘッドによる露光領域内での露光強度のばらつきや、前記複数の露光ヘッドによる各露光領域間での露光強度のばらつきがある場合でも、各光変調素子からの出射光強度を変化させることによって、光変調素子のひとつひとつによる所定領域内に対する露光強度を調整することができる。つまり、被露光体全域にわたって均一な強度で露光が行われるように露光強度を調整することができる。
【００３１】
また、本発明の露光方法では、上記課題を解決するために、２次元的に並び配された複数の光変調素子からなる２次元空間光変調素子を有し、該２次元空間光変調素子の各光変調素子にパターンデータを入力することによって、所定領域に対する所望のパターンを一括的に露光できる複数の露光ヘッドが配列され、上記露光ヘッドと露光される被露光体とを相対的に連続走査しながら露光を行う露光方法において、上記複数の露光ヘッドにおける被露光体への各露光領域が被露光体における上記連続走査方向に直交する幅全域を覆うように上記各露光ヘッドを少なくとも上記被露光体の露光面に垂直な方向に配列して、上記被露光体に対して上記連続走査方向に露光を行うことを特徴としている。
【００３２】
上記の発明によれば、被露光体への各露光領域が被露光体における前記連続走査方向に直交する幅全域を覆うので、幅方向へのステップ移動は必要なくなる。そして、被露光体を前記連続走査方向に向けて相対的に走査することにより、上記被露光体全域の露光が可能となるため、より高速の露光が実現できる。
【００３３】
なお、上記露光方法において、前記複数の露光ヘッドを前記連続走査方向にも配列し、上記連続走査方向に配列された上記複数の露光ヘッドを用いて、複数の被露光体を同時に露光することも可能である。
【００３４】
また、本発明の露光方法では、２次元的に並び配された複数の光変調素子からなる２次元空間光変調素子を有し、該２次元空間光変調素子の各光変調素子にパターンデータを入力することによって、所定領域に対する所望のパターンを一括的に露光できる複数の露光ヘッドが配列され、上記露光ヘッドと露光される被露光体とを相対的に連続走査しながら露光を行う露光方法において、上記複数の露光ヘッドを少なくとも上記連続走査方向に配列し、前記連続走査方向に配列された前記複数の露光ヘッドを用いて、複数の被露光体を同時に露光することを特徴とすることが好ましい。
【００３５】
これにより、上記複数の露光ヘッドが上記連続走査方向において上記被露光体のサイズよりもはみ出して配列されていたとしても、上記複数の露光ヘッドのうち、はみ出した露光ヘッドが別の被露光体の露光に寄与できる。このため、無駄な走査がなくなり、ほぼすべての露光ヘッドが常に、複数枚ある被露光体のどこかの露光を行うことが可能になり、非常に効率的な露光を行うことができる。
【００３６】
また、本発明の露光方法では、前記複数の被露光体を走査させるための走査手段によって、前記連続走査方向に上記複数の被露光体を、例えばコンベア方式のように、順番に搬送しながら連続的に露光を行うことが好ましい。
【００３７】
これにより、上記複数の被露光体を前記複数の露光ヘッドで同時に露光する場合に、上記複数の被露光体を、例えばコンベア方式のように、順番に搬送しながら連続的に露光を行うため、走査手段を往復運動させて被露光体を露光するよりも走査にかかる時間を軽減でき、非常に効率的な露光を行うことができる。
【００３８】
したがって、無駄な走査を極力減らして高速な露光を実現し得る露光方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のマルチヘッド露光装置は、以上のように、複数の露光ヘッドは、上記被露光体の露光面に垂直な方向に積層されているものである。
【００４０】
それゆえ、基板の幅内に配列できる露光ヘッドの数を高さ方向に大幅に増やすことが可能となり、基板の露光の高速化が実現できる。
【００４１】
したがって、無駄な走査を極力減らして高速な露光を実現し得る露光装置を提供することができるという効果を奏する。
【００４２】
また、本発明の露光方法は、以上のように、複数の露光ヘッドにおける被露光体への各露光領域が被露光体における上記連続走査方向に直交する幅全域を覆うように上記各露光ヘッドを少なくとも上記被露光体の露光面に垂直な方向に配列して、上記被露光体に対して上記連続走査方向に露光を行う方法である。
【００４３】
それゆえ、被露光体への各露光領域が被露光体における前記連続走査方向に直交する幅全域を覆うので、幅方向へのステップ移動は必要なくなる。そして、被露光体を前記連続走査方向に向けて相対的に走査することにより、上記被露光体全域の露光が可能となるため、より高速の露光が実現できる。
【００４４】
したがって、無駄な走査を極力減らして高速な露光を実現し得る露光方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について図１ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４６】
図１は、本実施の形態における光学系及びステージを含めた露光装置１の概略的構成を示す斜視図であり、図２は、図１における露光ヘッドの光学系構成を示す概略図であり、図３は、図２における光源および空間光変調素子（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）の部分を示すＸ方向からの側面図である。
【００４７】
図１を用いて露光装置１の概要を説明する。
【００４８】
本実施の形態における露光装置１では、図１に示すように、レジストが塗布された基板２（被露光体）がステージ３（走査手段）の載置台３ａ上に搭載され、基板２に対向して複数の露光ヘッド４が配置されている。
【００４９】
ステージ３は、基板２を連続的に走査して露光を行う主走査方向５（連続走査方向）と、主走査方向５とは垂直であって、主走査位置をステップ移動あるいは微調整する副走査方向６の２方向に向けて駆動可能となっている。
【００５０】
露光ヘッド４は、従来の露光装置では平面内のみの配列であったのに対して、本実施の形態では、副走査方向６と、基板２に垂直な高さ方向７との２方向に配列されている。この理由は以下のとおりである。
【００５１】
例えば、多数の露光ヘッド４を配列して、並列処理によって露光の高速化を図る場合、平面的に露光ヘッドを並べたのでは、並べられる露光ヘッド４の数はわずかとなる。露光ヘッド４の幅を１０ｃｍとすると、１ｍ幅の基板２に対して１０個しか並ばない。基板サイズからはみ出して配列された露光ヘッド４は、同時に露光に寄与することができず、無駄になる。また、主走査方向５にも並べた場合、露光位置のずれの分だけ余分に走査する必要があり、時間のロスが生じる。したがって、露光ヘッド４を副走査方向６に平行に多数並べるのが、最も効率的に露光を行うことができる。
【００５２】
本実施の形態の露光装置１の構成では、このように、露光ヘッド４を副走査方向６と高さ方向７との２方向に配列すると共に、それぞれの後述する露光領域２４が副走査方向６に平行に１列に並んでいる。このため、基板２の幅からはみ出すことなく、多数の露光ヘッド４を配置することができると共に、主走査方向５上での露光ヘッド４の走査距離を最も小さくできる。
【００５３】
上記露光装置１の内部構成等を説明する。
【００５４】
本実施の形態の露光装置１は、図２に示すように、被露光体としての基板２における所定領域に対する所望のパターンを一括的に露光できる光源ユニット１２と、上記基板２を走査させるための走査手段としてのステージ３、及びステージ３を駆動制御するための走査駆動制御装置３０とを備えている。光源ユニット１２を構成する部品は、すべてを図に表すと重なって見えにくくなるため、ＤＭＤ１１以外の部品は図示を省略している。
【００５５】
なお、本実施の形態では、基板２を露光ヘッド４に対して走査すべく、ステージ３において基板２を載置する載置台３ａを移動させるものとなっているが、必ずしもこれに限らず、例えば、基板２を載置する載置台３ａを固定する一方、露光ヘッド４の全体あるいはその一部を移動させる構造であってもよい。すなわち、本発明の走査手段は、基板２と露光ヘッド４（正確には露光用ビーム）とを相対的に走査するものであれば足りる。
【００５６】
上記露光装置の光源ユニット１２は、図３に示すように、光源８、コリメーションレンズ９、第１ミラー１０、および空間光変調素子（ＳＬＭ）としてのＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）１１からなっている。
【００５７】
上記光源８は、レジスト等の露光に一般的に用いられる青色〜紫外の波長成分と、レジストが反応しない赤〜赤外の波長成分との両方を有するものとなっている。すなわち、本実施の形態では、露光装置１は、基板２における既に形成された下層パターンを光の照射によってモニターすることにより該下層パターンの位置を検出し、その下層パターンの位置検出に基づいて、後述する２次元空間光変調素子の各光変調素子に入力するパターンデータを補正して上層のパターンを形成すべくレジスト等に露光できるようになっている。
【００５８】
このため、光源８においては、レジスト等の露光には青色〜紫外の波長成分が用いられる一方、下層パターンのモニターには赤〜赤外の波長成分が用いられる。さらに好ましくは、露光には紫外光が、モニター用には赤外光が用いられる。この理由は、露光用として、多くの場合は紫外光が用いられるためである。また、下層パターンのモニター用としては、詳細は後述するが、シリコン層を透過してモニターできるので、赤外成分を用いて照射するのがより望ましいためである。
【００５９】
また、光源８として、青色〜紫外の波長成分と赤〜赤外の波長成分との両方を有する形態で説明したが、下層モニター用の赤〜赤外光源を別途設けてもかまわない。
【００６０】
上記ＤＭＤ１１は、図４に示すように、２次元的に並び配された複数の光変調素子としてのミラー素子１１ａからなる２次元空間光変調素子（ＳＬＭ）であり、このＤＭＤ１１の各ミラー素子１１ａにコンピュータ１３からパターンデータを入力することによって、所定領域に対する所望のパターンを一括的に露光できるようになっている。
【００６１】
すなわち、ＤＭＤ１１は、それぞれ個別に角度変調が可能な多数のミラー素子１１ａから構成され、２種類の角度設定によって、後述する投影レンズ１４に入射するＯＮ状態と入射しないＯＦＦ状態とを設定できるようになっている。仮に、図４におけるミラー素子１１ａの列Ｒｎとミラー素子１１ａの行ＬｍとをＯＮ状態とすると、図２に示す投影レンズ１４、および対物レンズ１７によって縮小集光され、基板２に照射される。これにより、図４に示すように、ＤＭＤ１１のＯＮパターンに対応した露光パターン２３ａ・２３ｂを基板２上のレジストに描くことができる。すなわち、ＤＭＤ１１は、可変マスクのようにして使うことができる。
【００６２】
なお、ＤＭＤ１１の１つのミラー素子１１ａは、１０〜２０μｍ程度のサイズを有しており、必要な解像度に応じて縮小倍率が得られるようにレンズ系を設計しておけば、ＤＭＤ１１の素子サイズよりも小さなパターンの描画も可能である。また、図４では８個×８個のミラー素子１１ａを例にして説明しているが、実際には１０００個×１０００個程度の多数のミラー素子１１ａを備えている。
【００６３】
なお、２次元空間光変調素子（ＳＬＭ）として、ここではＤＭＤ１１を用いて説明するが、ＤＭＤ１１に限定される訳ではなく、液晶のような素子でもかまわない。また、空間的に分割されて個別に光のＯＮ／ＯＦＦ制御ができるなら、他の素子でもかまわない。
【００６４】
上記露光装置１での露光およびモニター光照射における光の出射動作について説明する。
【００６５】
まず、光源８から出射された光は、コリメーションレンズ９によって平行光に変換され、第１ミラー１０によって反射された後、ＤＭＤ１１に入射する。ＤＭＤ１１の各ミラー素子１１ａは、図２に示すコンピュータ１３によって、露光すべきパターンデータに基づき、ＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００６６】
ＤＭＤ１１によって生成された露光パターンに対応した光は、図２に示すように、投影レンズ１４を通り分離手段としてのダイクロイックミラー１５に入射する。そして、一部がダイクロイックミラー１５によって反射された後に、第２ミラー１６で反射され、対物レンズ１７に導入され、レジストが塗布された基板２（被露光体）上に結像される。この時、ダイクロイックミラー１５によって反射される比率は、後述のように紫外光成分はほぼ１００％、赤外光成分は５０％に設定されている。基板２はステージ３の載置台３ａ上に設置されており、かつこの載置台３ａは走査駆動制御装置３０により進退移動可能に制御されるので、露光ビームに対して基板２が相対的に走査されるようになっている。また、露光に際して、基板２上に光を結像させるフォーカス調整のために、対物レンズ１７を駆動するためのフォーカシング機構１８を備えている。
【００６７】
一方、基板２に対して照射された光の一部は基板２によって反射され、再び対物レンズ１７を通ってダイクロイックミラー１５に戻る。ダイクロイックミラー１５は、紫外光成分をほぼ１００％反射する一方、赤外光成分に対しては５０％を反射し、かつ５０％を透過するように設計されている。したがって、基板２によって反射されて戻ってきた光のうち、紫外光成分はほぼ１００％がダイクロイックミラー１５に反射されて光源ユニット１２側に戻る。一方、赤外光成分は半分が反射されるが、残りの半分が透過される。そして、ダイクロイックミラー１５を透過した赤外光成分は、結像レンズ１９を通った後、受光手段としてのＣＣＤカメラ２０に入射する。
【００６８】
本実施の形態では、ＣＣＤカメラ２０の手前には、ＵＶ〜可視光をカットするためのフィルター２１が設けられている。ダイクロイックミラー１５は、通常、誘電体多層膜等を材料にして作製され、紫外光成分をほぼ１００％反射するように設計されているものの、わずかに漏れ光が透過してしまう。フィルター２１は、このような、ダイクロイックミラー１５によって反射できなかった、露光用に用いた紫外光成分がＣＣＤカメラ２０に入射するのを防ぐために挿入されている。
【００６９】
なお、投影レンズ１４の前後に（図では後）シャッターなどの光変調器２２を設けてもよい。この光変調器２２は、ランプなど自分では変調手段を持たない光源８を用いる際に、無駄な光照射を避ける目的によって設けるものである。この光変調器２２は、例えば基板２の周辺部など、もともとパターンがない領域を、ＤＭＤ１１によって生成された露光パターンに対応した光が通過するときに、光をブロックする目的として用いてもかまわない。後述するが、露光方法として、ステージ３を連続走査しながらパルス光を照射して露光したい場合など、この光変調器２２は有効なデバイスとなる。
【００７０】
一方、図２からわかるように、露光ヘッド４はミラーとしての第２ミラー１６から先の照射部としての先端部分４ａだけが露光ヘッド本体４ｂから突出した構造をしている。そして、図１からわかるように、副走査方向６における先端部分４ａの幅は、露光ヘッド本体４ｂの幅よりも小さい。
【００７１】
すなわち、露光ヘッド本体４ｂ側には光源８などの大きな部品があることや、ＤＭＤ１１の前後で折り曲げ光路を形成する必要があるなど、小型化が困難である。しかし、先端部分４ａは第２ミラー１６と対物レンズ１７およびそのフォーカシング機構１８とがあるだけであり、小型化ができる。そして、副走査方向６に配列できる露光ヘッド４の数を決めているのは、この先端部分４ａの幅である。例えば、露光ヘッド本体４ｂの幅が１０ｃｍだとすると、平面的に露光ヘッド４を並べたのでは、１ｍ幅の基板に対して１０個しか並ばない。しかし、露光ヘッド本体４ｂの幅よりも狭くできる先端部分４ａの幅を２ｃｍ程度とすれば、先ほどの見積もりの５倍の５０個の露光ヘッド４を１列に配列できることになる。
【００７２】
先端部分４ａの高さ方向７における長さは、図１からわかるように、高さ方向７に積層している露光ヘッド４の段数によって異なる。上層に配置される露光ヘッド４ほど、第２ミラー１６と対物レンズ１７との距離を伸ばし、対物レンズ１７の高さ位置は、どの層の露光ヘッド４でもほぼ同じになるように設定されている。すなわち、上層の露光ヘッド４では、先端部分４ａの方が、露光ヘッド本体４ｂよりも下方まで突出していることになる。
【００７３】
次に、本実施形態の露光装置１での露光方法について図２および図４を用いて説明する。
【００７４】
まず、図２に示すように、基板２はステージ３によって走査される。ステージ３は、高速で往復運動する主走査方向５と、主走査方向５とは垂直であり、かつ主走査の方向切り替え時にステップ移動する副走査方向６とに駆動可能である。主走査方向５と副走査方向６とのそれぞれの変位量は、図示しない変位検出手段によって、常に高精度にモニターされている。
【００７５】
ところで、載置台３ａが主走査方向に移動している間、常に露光が行われている訳ではなく、図４に示すように、ＤＭＤ１１による所定領域としての露光領域２４の走査が終了するごとに、パルス的に光が照射され、露光が行われる。このように、走査しながらパルス的に光が照射されることよって、各ミラー素子１１ａの露光領域が重複することなく、ＤＭＤ１１のすべてのミラー素子１１ａを有効に使うことができるため、高速の露光が可能となる。また、パルスの間隔に応じてＤＭＤ１１の全ミラー素子１１ａのＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行えばよいため、位置検出のための時間的余裕およびＯＮ／ＯＦＦ切り替えのための時間的余裕を得ることができる。光源８としてランプを用いる場合は、上記の光変調器２２によって、ランプからの照射光を高速で変調させ、ランプをパルス光源に変更して用いるようにすればよい。
【００７６】
以上のように、ステージの主走査、副走査を繰り返しながら、１パルスによる露光領域２４での露光を、基板２の全露光対象領域に対して行い、１パルスによる露光領域２４を１単位として基板２の全露光対象領域を埋め尽くすことによって、基板２全体の露光が完了する。
【００７７】
このとき、副走査方向６に多くの露光ヘッド４を配列し、できるだけ基板２の幅に近い露光領域２４の幅を保有することによって、副走査方向６のステップ移動の回数を削減することができ、露光の高速化が可能となる。基板２の幅に近い幅の中に、一列に並ぶ露光ヘッドの数が多いほど露光の高速化が可能になることから、高さ方向７にも露光ヘッド４を積層して、１列に並ぶ露光ヘッド４の数を増やす本実施例の方法が露光の高速化には有効となる。
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図５および図６（ａ）（ｂ）に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７８】
本実施の形態の露光装置１は、前記実施の形態１の露光装置１の構成に加えて、図５に示すように、主走査方向５にも複数の露光ヘッド４を配列している。
【００７９】
本実施の形態における露光装置１では、副走査方向６、高さ方向７のみならず、主走査方向５にも露光ヘッドを多数備えている。ここで、主走査方向５に露光ヘッド４を配列することによって、ステージ３の主走査方向５の走査範囲は大きくなる。そして、主走査方向５の走査範囲が大きくなった分の移動時間が、ロスになることは前に述べた。しかし、露光ヘッド４の数が増えることによって、主走査方向５の走査範囲が大きくなった分のロスを打ち消して、基板２の全体を露光する工程の高速化が可能となる。なぜなら、主走査方向５は連続走査であることから、主走査方向への移動距離が若干伸びたとしても、時間的なロスがわずかであるためである。また、露光ヘッド４の数が例えば２倍になれば、主走査のスキャン回数が半分になるし、主走査を一旦停止しておこなうステップ移動の回数も半分にできるからである。なお、図５、図６では主走査方向５への露光ヘッド４の配列は２列を用いて示しているが、もちろん３列以上あってもかまわない。
【００８０】
次に、本実施の形態の露光装置１での、複数列の露光ヘッド群４ｃ・４ｄを用いた場合の露光領域２４について、図６（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図６（ａ）（ｂ）は、各露光ヘッド４による露光領域２４を示す模式図である。２４ａ・２４ｂはそれぞれ一列目、二列目の露光ヘッド群４ｃ・４ｄによる露光可能領域を示し、２４ｃは一列目、二列目の露光ヘッド群４ｃ・４ｄによる露光済み領域を示している。１列目の露光ヘッド群４ｃによる露光可能領域２４ａと２列目の露光ヘッド群４ｄによる露光可能領域２４ｂとに対して、基板２が図６（ａ）の矢印の方向に走査されるものとする。
【００８１】
図６（ａ）の位置から基板２への露光を開始するとすると、まずは２列目の露光ヘッド群４ｄによる基板２への露光が開始される。そして、基板２からみて、２列目の露光ヘッド群４ｄが最初に基板２への露光を行った位置に（主走査方向に対して同じ位置という意味であり、副走査方向に対しては位置はずれている）１列目の露光ヘッド群４ｃが到達した時点から、１列目の露光ヘッド群４ｃによる基板２への露光が開始される。そして、図６（ｂ）の位置まで走査が進んだ状態では、段々状に露光済み領域２４ｃの露光が進展していることになる。この後、２列目の露光ヘッド群４ｄによる基板２への露光をストップした後も１列目の露光ヘッド群４ｃによる露光を継続することによって、全体として矩形状の露光領域を得ることも可能となる。
【００８２】
なお、図６（ａ）（ｂ）に示すように、１列目の露光ヘッド群４ｃによる露光可能領域２４ａの隙間を２列目の露光ヘッド群４ｄによる露光可能領域２４ｂによって埋めるようにし、全体として露光が必要な副走査方向の全体をカバーできることが最も望ましい。このように、複数列の露光ヘッド群４ｃ・４ｄによる露光領域２４を、それぞれの列の副走査方向６側に生じる隙間をカバーするように組み合わせることによって、走査は主走査方向５のみで済ますことができ、副走査方向６へのステップ移動はなく、１回の主走査方向５への走査のみで、基板２の全領域の露光を行うことができる。
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図７に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８３】
本実施の形態の露光装置１は、前記実施の形態１の露光装置１の構成に加えて、図７に示すように、主走査方向５への露光ヘッド４の配列が、基板２の範囲をオーバーして伸びている。
【００８４】
上記構成を有する露光装置１での、露光方法について本実施の形態における露光装置１の概略的構成を示す側面図である図７を用いて説明する。
【００８５】
２５は主走査方向５の基板の長さを示し、２６は主走査方向５に並ぶ露光ヘッド４の配列幅を示している。
【００８６】
実施の形態２において、基板２上の副走査方向６の幅の露光領域を、露光ヘッド群４ｃ・４ｄの露光領域２４によって隙間なく埋めることが望ましいことを説明した。しかし、解像度をさらに高めて、１つの露光ヘッド４が分担できる露光領域２４がさらに狭くなると、副走査方向６の幅の露光領域を隙間なく埋めるために、主走査方向５への露光ヘッド４の配列数をさらに増やす必要が生じる。その結果、時には基板の長さ２５よりも露光ヘッド４の配列幅２６が長くなる場合も考えられる。ここで、主走査方向５に１列にしか露光ヘッド４が並んでいない場合は、主走査はほぼ基板の長さ２５の範囲で行えば良いが、このように多数の露光ヘッド４が主走査方向５に並んでいる場合は、基板の長さ２５に加えて露光ヘッド４の配列長さ分（正確には露光領域のスパン分）の走査が必要となる。つまり、すべての露光ヘッド４が基板２の露光を終える分の走査が必要となる。この場合、１つの露光装置１によって１枚の基板２のみの露光を行うと、露光に寄与できない露光ヘッド４が常に存在することになり、無駄が生じる。これに対して、図７に示すように、１つの露光装置１によって複数枚の基板２の露光を行い、基板２をステージ３によってベルトコンベア式に次々と流していくとする。すると、ほぼすべての露光ヘッド４が常に、複数枚ある基板２のどこかの露光を行うことが可能になり、非常に効率的な露光を行うことができる。
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施の形態について図８に基づいて説明すれば以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８７】
図８は、本実施の形態における各露光ヘッド４による露光済み領域２４ｃを示す模式図であり、図６（ｂ）の変形例を示している。
【００８８】
前記図６（ｂ）においては、各露光ヘッド４による露光領域２４が、副走査方向６に隙間なく並んでいる場合の例を用いて説明したが、各露光ヘッド４間の位置調整誤差等によって、各露光ヘッド４によるそれぞれの露光領域２４の、お互いの位置関係がずれる場合がある。つまり、各露光領域２４が隙間なくちょうど並ぶように設定されていると、位置ずれが生じた場合、各露光領域２４の間に隙間が生じうる。
【００８９】
ここで、基板２上の露光パターン２３ａ・２３ｂに欠落が生じると、導通不良などの問題がおこるおそれがあることから、各露光領域２４の間に隙間が生じる状況を絶対に避ける必要がある。
【００９０】
これに対して、本実施の形態では、図８に示すように、各露光ヘッド４による露光済み領域２４ｃが、互いに若干重なり合うように設定されている。こうすることによって、露光領域２４のお互いの位置関係がずれた場合でも、各露光領域２４の間に隙間が生じることを防げる。この例では、露光パターンを副走査方向６に重ね合わせているが、主走査方向５に露光パターン２３ａ・２３ｂを並べていく場合（図４の例のような場合）にも、露光時のパルス照射のタイミングを、お互いの露光パターンが若干重なり合うように調整することによって、同じ効果が得られる。
【００９１】
また、露光領域２４が重なり合っている領域では、重なり合っていない領域よりも露光強度が弱くなるように、露光量を徐々に変化させておくと良い。通常の露光強度のままで露光領域２４を重ね合わせると、露光領域２４が重なり合っている領域では、重なり合っていない領域の２倍の露光強度になり、過露光状態となって高精細の露光ができない場合がある。しかし、例えば露光領域２４が重なる領域では、露光強度が直線的な勾配で減少していくように変化させておくと、重なり合って足しあわされた露光強度は他の部分と同じになる。よって、露光領域２４のお互いの位置がずれた場合でも、露光領域２４が重なり合っている領域と重なり合っていない領域との露光強度の差を低減できる。また、露光強度を変化させるためには、例えばＤＭＤ１１であれば、各ミラー素子１１ａのＯＮ／ＯＦＦの時間比を変化させる（より細かな制御を行って、ＯＮ状態の一部の時間にＯＦＦ状態を混在させる）方法や、ミラー素子１１ａの角度を、ＯＮ／ＯＦＦに対応する１／０だけでなく、中間的な位置に設定し、けられの光量を調整することにより、露光量を変化させる方法等が考えられる。
【００９２】
さらに、このように多数の露光ヘッド４を用いて露光を行う場合には、露光ヘッド４による露光領域２４内での露光強度のばらつきの他に、露光ヘッド４による露光領域２４それぞれの間での露光強度のばらつきが生じやすい。露光領域２４それぞれの間での露光強度のばらつきが生じる場合にも、上記のようにＤＭＤ１１を用いて露光領域２４ごとにそれぞれ露光強度の調整を行うことによって、すべての露光領域２４で均一な露光強度を得ることができる。このような露光領域全体の露光強度の補正等の微調整にも、上記のミラーのＯＮ／ＯＦＦの時間比の変化や中間的な位置設定による露光量調整法を用いることができる。
【００９３】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲での種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明のマルチヘッド露光装置および露光方法は、液晶ディスプレイの基板や一般の回路基板等を製造する産業分野や、露光装置を製造する産業分野に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の一形態における露光装置の概略的構成を示す斜視図である。
【図２】図１における露光ヘッドの光学系構成を示す概略図である。
【図３】図２における光源および空間光変調素子（ＳＬＭ）の部分を示す、図２のＸ方向からの側面図である。
【図４】ＳＬＭの一種であるＤＭＤの動作を模式的に示すための図である。
【図５】本発明の他の実施の形態における露光装置の概略的構成を示す斜視図である。
【図６】各露光ヘッドによる露光領域を示す模式図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態における露光装置の概略的構成を示す側面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態における各露光ヘッドによる露光領域を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９６】
１            露光装置
２            基板（被露光体）
３            ステージ（走査手段）
３ａ          載置台
４            露光ヘッド
４ａ          先端部分（照射部）
４ｂ          露光ヘッド本体
５            主走査方向（連続走査方向）
６            副走査方向
７            高さ方向
８            光源
９            コリメーションレンズ
１０            第１ミラー
１１            ＤＭＤ（２次元空間光変調素子）
１１ａ          ミラー素子（光変調素子）
１２            光源ユニット
１３            コンピュータ（露光強度調整手段）
１４            投影レンズ
１５            ダイクロイックミラー
１６            第２ミラー（ミラー）
１７            対物レンズ
１８            フォーカシング機構
１９            結像レンズ
２０            ＣＣＤカメラ
２１            フィルター
２２            光変調器
２３ａ・２３ｂ  露光パターン
２４            露光領域（所定領域）
２５            基板の長さ
２６            露光ヘッドの配列幅
３０            走査駆動制御装置
【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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