曝光方法及裝置的製作方法

2023-06-05 04:53:06

專利名稱：曝光方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及曝光方法及裝置，尤其涉及使從光源發出的光在多個像素 部反射，並使空間光調製的與各像素部對應的各個光束成像，從而在感光 材料上形成二維圖案的像，並曝光該感光材料的曝光方法及裝置。
背景技術：
以往，使空間光調製的雷射在基板的表面上疊層的感光材料上成像， 從而曝光感光材料，並製造印刷線路基板的曝光裝置為人所知。上述曝光 裝置具備光源；作為空間光調製從光源發出的雷射的空間光調製機構的 DMD (數字微反射鏡設備)；利用上述DMD使空間光調製的雷射成像的 成像光學系。而且，上述DMD通過使用半導體製造工藝，以使多個微小 反射鏡在矽等的半導體基板上二維狀排列地形成，並根據從外部輸入的控 制信號使各微小反射鏡的反射面的角度發生變化。該DMD通過由上述多 個微小反射鏡使入射的光反射使上述光進行空間光調製。上述曝光裝置能夠將由DMD空間光調製雷射得到的布線圖案的像在 感光材料上直接形成(投影)，所以能夠不用準備遮光掩模地製造印刷線 路板(參照石川明人的"基於無掩模曝光的開發縮短和量產應用化 夕P7露光t二上3開発短縮t量産適用化)"、「電子安裝技術(工l/夕口 卜二夕7実裝技術)」、株式會社技術調查會、Vo1.18、 No.6、 2002年、pp.74 一79、及特開2004—001244號公報)。此外，使入射到DMD且由上述多個微小反射鏡進行空間光調製後的、 與各微小反射鏡對應的各光束通過成像光學系成像，並在感光材料上形成 布線圖案的像時，由於DMD或成像光學系等光學部件的位置的偏移導致 的各光束的成像位置在用於形成上述布線圖案的像的光路的光軸方向或 在與上述光軸方向正交的方向上具有偏移。作為修正此種位置偏移的方 法，提出了利用DMD進行預先估計上述位置偏移的空間光調製，從而在感光材料上形成上述布線圖案的像的方法(參照特開2003 — 057834號公 報)。
但是，估計上述各光束的成像位置的位置偏移進行空間光調製的方法 因為需要重新生成控制DMD的控制信號，所以不一定是有效率的方法， 希望無需重新生成控制信號地、更容易地修正上述各光束的成像位置。

發明內容
本發明是鑑於上述問題而做成的，目的在於提供一種能夠更容易地進 行在感光材料上形成二維圖案的像時的各光束的成像位置的修正的曝光 方法及裝置。
本發明第一曝光方法，其利用將多個根據規定的控制信號調製入射的 光的像素部二維狀排列而成的空間光調製機構，使從光源發出的光進行空 間光調製，使利用空間光調製機構進行了空間光調製的、與各像素部對應 的各光束分別通過第一成像光學系而成像，並且在通過第一成像光學系成 像的各光束的成像位置的附近，使該各光束一一對應地通過排列成二維狀 的多個微透鏡，以使一一對應地通過了微透鏡的各光束利用第二成像光學 系在該感光材料上成像的方式，在該感光材料上形成二維圖案的像，並在 感光材料上使作為目的的二維圖案曝光，該曝光方法的特徵在於，以在所 述感光材料上形成的二維圖案的像與作為所述目的的二維圖案一致的方 式，按每個光束單獨地控制各光束利用第一成像光學系及/或第二成像光學 系成像的成像位置。
本發明第二曝光方法，其利用將多個根據規定的控制信號調製入射的 光的像素部二維狀排列而成的空間光調製機構，使從光源發出的光進行空 間光調製，使利用空間光調製機構進行了空間光調製的、與各像素部對應 的各光束分別通過第一成像光學系而成像，並且在通過第一成像光學系成 像的各光束的成像位置的附近，使該各光束一一對應地通過排列成二維狀 的多個微透鏡，以使一一對應地通過了微透鏡的各光束利用第二成像光學 系在該感光材料上成像的方式，在該感光材料上形成二維圖案的像，並在 感光材料上使作為目的的二維圖案曝光，該曝光方法的特徵在於，以在所 述感光材料上形成的二維圖案的像與作為所述目的的二維圖案一致的方 式，按每個光束單獨地控制各光束利用第一成像光學系成像的成像位置。本發明的第一曝光裝置，其具備光源；空間光調製機構，其由多個 將根據規定的控制信號調製從光源發出的光的像素部二維狀排列而成、並 使所述光進行空間光調製；第一成像光學系，其使利用所述空間光調製機 構進行了空間光調製的、與各像素部對應的各光束分別成像；微透鏡陣列， 其由在通過了第一成像光學系成像的各光束的成像位置的附近設置的、使 該各光束單獨地通過的多個微透鏡二維狀地排列而成；第二成像光學系， 其使一一對應地通過了微透鏡的各光束在感光材料上成像，從而在感光材 料上形成二維圖案的像，並且在曝光材料上使作為目的的二維圖案曝光， 所述投影裝置的特徵在於，具備成像位置控制機構，其以使在所述感光材 料上形成的所述二維圖案的像與所述作為目的的二維圖案一致的方式，按 每個光束單獨地控制由各光束利用第一成像光學系及/或第二成像光學系 成像的成像位置。所述成像位置控制機構能夠通過使各光束各自的成像位置沿用於在 所述感光材料上形成所述二維圖案的像的光路的光軸方向移動或與該光 軸方向正交的方向移動。本發明的第二曝光裝置，其具備光源；空間光調製機構，其由多個 將根據規定的控制信號調製從所述光源發出的光的像素部二維狀排列而 成、並使所述光進行空間光調製；第一成像光學系，其使利用所述空間光 調製機構進行了空間光調製的、與各像素部對應的各光束分別成像；微透 鏡陣列，其由在通過第一成像光學系成像的各光束的成像位置的附近設置 的、使該各光束分別通過的多個微透鏡二維狀地排列而成，使一一對應地 通過了所述微透鏡的各光束直接在感光材料上成像，從而在該感光材料上 形成二維圖案的像，並在曝光材料上使作為目的的二維圖案曝光，所述投 影裝置的特徵在於，具備成像位置控制機構，其以使在所述感光材料上形 成的二維圖案的像與所述作為目的的二維圖案一致的方式，按每個光束單 獨地控制各光束的基於所述第一成像光學系的成像位置。所述成像位置控制機構能夠通過使各光束各自的成像位置沿用於在 所述感光材料上形成所述二維圖案的像的光路的光軸方向移動或與該光
軸方向正交的方向移動。所述成像位置控制機構能夠使用利用電控制產生折射率分布的液晶 元件。使在所述感光材料上形成的二維圖案的像與作為目的的二維圖案一 致意味著使構成所述二維圖案的像的各像素的位置、大小、濃度中至少任 意一個與同這些像素對應的、構成所述作為目的的二維圖案的各像素分別 一致。而且在所述感光材料上形成的二維圖案的像期望使構成該二維圖案 的像的各像素的位置、大小、濃度的全部與同這些像素對應的構成作為所 述目的的各像素分別一致。根據本發明的第一曝光方法及裝置，以使在感光材料上形成的二維圖 案的像與作為目的的二維圖案一致的方式，按每個光束單獨地控制各光束 利用第一成像光學系及/或第二成像光學系成像的成像位置，所以能夠更容 易地進行各光束的成像位置的修正，例如，不用重新生成用於控制空間光 調製機構的控制信號。此外，通過按每個光束單獨地控制上述光束的成像 位置，例如能夠使在感光材料上形成的構成二維圖案的輪廓的邊緣部上的 曝光光量的變化平滑，相反地，也能夠錯開光束的位置地使各光束在感光 材料上成像。根據本發明的第二曝光方法及裝置，以使在感光材料上形成的二維圖 案的像與作為目的的二維圖案一致的方式，按每個光束單獨地控制各光束 利用第一成像光學系成像的成像位置，所以能夠更容易地進行各光束的成 像位置的修正，例如，不用重新生成用於控制空間光調製機構的控制信號。 此外，通過按每個光束單獨地控制上述光束的成像位置，例如能夠使在感 光材料上形成的構成二維圖案的輪廓的邊緣部上的曝光光量的變化平滑， 相反地，也能夠錯開光束的位置地使各光束在感光材料上成像。此外，只要成像位置控制機構使各光束各自的成像位置沿用於在感光 材料上形成二維圖案的像的光路的光軸方向移動或與該光軸方向正交的 方向移動，則能夠使上述各光束的成像位置更正確地移動，並能夠更正確 地進行上述各光束的成像位置的位置控制。此外，只要成像位置控制機構使用利用電控制產生折射率分布的液晶 元件，則能夠不用使光學部件機械性移動地使各光束各自的成像位置移動，所以更容易地進行各光束的成像位置的控制。


圖1是表示本發明的實施方式的曝光裝置具備的曝光頭的光學系的光 路的圖。圖2是表示上述曝光頭的光學系的大致結構的立體圖。圖3是表示使從光源發出的光的偏振光方向一致的偏振光部的放大圖。圖4是放大表示二維狀排列的多個微小反射鏡的一部分的圖。 圖5A是表示由微小反射鏡反射光的動作的圖。圖5B是表示由與上述圖5A傾斜不同角度的微小反射鏡反射光的動 作的圖。圖6A是表示排列的多個微小反射鏡中的使用區域的一例的圖。圖6B是表示排列的多個微小反射鏡中的與上述圖6A不同的使用區域的一例的圖。圖7是放大表示第一成像位置修正部的大致結構的立體圖。圖8A是從光束傳播的光路的上遊側觀察移動方向修正元件的一部分的圖。圖8B是表示圖8A的剖面的圖。圖8C是表示圖8A的剖面且與上述圖8B不同的剖面的圖。圖9A是從光束的光路的上遊側觀察聚焦方向修正元件的一部分的圖。圖9B是表示圖9A的剖面的圖。圖IO是擴大表示第二成像位置修正部的大致結構的立體圖。 圖11是表示曝光裝置的外觀的立體圖。圖12是表示使用曝光頭對感光材料進行曝光的情況的立體圖。 圖13A是表示在感光材料上形成的曝光區域的俯視圖。 圖13B是表示由各曝光頭產生的曝光區域的位置關係的圖。 圖14是表示曝光裝置的電結構的方塊圖。 圖15是表示本發明的實施方式的曝光裝置具備的曝光頭的光學系的光路的圖。
具體實施方式
以下，參照附圖對本發明的第一實施方式進行說明。圖l表示曝光裝置具備的曝光頭的光學系的光路的圖，圖2是表示上述光學系的大致結構 的立體圖，圖3是表示從光源發出的雷射的偏振光方向利用偏振光部沿一 個方向一致的情況的圖，圖4是放大表示二維狀排列的多個微小反射鏡的 一部分的圖，圖5A及圖5B是表示微小反射鏡反射光的動作的圖，圖6A 及圖6B是表示DMD中的微小反射鏡的使用區域的一例的圖。實施本發明的曝光方法的曝光裝置用於印刷線路基板的製造，並在基 板上疊層感光材料而成的印刷線路基板用原材料上曝光二維圖案即布線 圖案。上述曝光裝置的曝光頭166具備光源66; DMD80，其由多個作為 根據規定的控制信號調製從光源66發出的雷射Le的像素部的微小反射鏡 82 二維狀地排列而成，並使雷射Le進行空間光調製;第一成像光學系51A， 其使利用DMD80進行空間光調製的與各微小反射鏡82對應的各光束Ll、 L2，，，分別成像；微透鏡陣列55，其設置在利用第一成像光學系51A成 像的各光束L1、 L2，，*的成像位置的附近，並將各光束L1、 L2，"分別 通過的微透鏡55a以二維狀排列而成；第二成像光學系51B，其以使單獨 地通過各個微透鏡55a後的各光束再次在感光材料30K上成像的方式在感 光材料30K上形成二維圖案的像J2;成像位置修正機構40，其作為成像 位置控制機構，以使在上述感光材料30K上形成的二維圖案的像J2與作 為目的的二維圖案一致的方式，按各光束Ll、 L2"，分別修正由各光束 利用第一成像光學系51A形成的成像位置Kll、 K12，或以使在上述 感光材料30K上形成的二維圖案的像J2與作為目的的二維圖案一致的方 式，按各光束L1、 L2.〃分別修正由各光束利用第二成像光學系51B形 成的成像位置K21、 K22。而且，希望第一成像光學系51及第二成像光學系51B為距像側遠心 的光學系。
該曝光頭166還具備光強度分布修正光學系67，其使從光源66發 出的雷射Le入射並修正成具有大致均等的光強度分布的雷射Le射出；偏 振光部68，其使從光強度分布修正光學系67射出的雷射通過，將其偏振 光方向在一個方向上一致；鏡69，其反射從偏振光部68射出的雷射，彎 折光路的方向；及TIR (全反射)稜鏡70，其使由鏡69反射後的雷射發 生全反射而入射到DMD80，並且利用DMD進行空間光調製並使射出的 各光束通過。< <構成曝光裝置的各結構要素的說明〉〉<光源66〉光源66具備多個合波單元(省略圖示)，合波單元使從多個發出波長 405nm的光的GaN系半導體雷射器射出的各雷射合波在一條合波用光纖 中，並且從將數條合波單元的合波用光纖集束而成的光纖束66A射出上述 波長405nm的雷射。而且從光源66射出的光並不限于波長405nm的雷射， 只要可曝光感光材料30K，任何種波長的光，或者由任何種方式產生的光 均可。<光強度分布修正光學系67〉光強度分布修正系統67，如圖1所示，由以下構成，即聚光從光源 66的光纖束66A射出的雷射Le的聚光透鏡71;插入在通過該聚光透鏡 71後的雷射Le的光路中的後述的柱積分儀72;及在該柱積分儀的下遊側 即鏡69側配置的校準透鏡74。柱積分儀72使從一端入射的雷射Le在光 束的剖面中的光強度分布進一步恆定地從另一端射出。由此，從光纖束66A 射出並通過光強度分布補正光學系67後的雷射Le成為其光束的剖面的光 強度分布大致恆定的平行光束。如圖3所示，偏振光部68具備將兩個直角稜鏡粘合在一起而成的透 過P偏振光並反射S偏振光的稜鏡型的偏振光光束分離器(splitter) Bsl、 Bs2、和1/2波阻片Hc2。偏振光光束分離器Bsl與偏振光光束分離器Bs2 被重疊成兩層地配置。從光強度分布修正系統67射出的雷射Le射入偏振 光光束分離器Bsl中，上述雷射Le的P偏振光成分(由圖中標記P表示) 透過該偏振光光束分離器Bsl，上述雷射Le的S偏振光成分(由圖中標 記S表示)在光束分離器面Mbl被反射。帶有在光束分離器面MM被反 射的S偏振光成分的雷射Le向偏振光光束分離器Bs2入射，並在該偏振 光光束分離器Bs2的光束分離器面Mb2處被反射。在該光束分離器面Mb2 處被反射的雷射Le通過在偏振光光束分離器Bs2的射出面上配置的1/2 波阻片Hc2，偏振光方向被旋轉90，從而變成P偏振光射出。並且，分別 通過偏振光光束分離器Bsl及光束分離器Bs2射出的偏振光方向一致的激 光Le向鏡69射出。 DMD80將多個用於構成一個像素的微小反射鏡82排列成格子狀(例 如1024個X768個等)地構成。在該裝置中，各微小反射鏡82與在印刷 線路基板用原材料30上曝光的二維圖案的各像素對應，且基於按各像素 形成的數據值分別控制各微小反射鏡82。通過該控制，射入各微小反射鏡 82後的雷射Le向朝向曝光印刷線路基板用原材料30的光路的曝光方向， 或偏離該曝光方向的非曝光方向的任意方向反射，僅朝向曝光方向的雷射 通過規定的光路用於印刷線路基板用原材料30的感光材料30K的曝光。 即，以使雷射Le向曝光方向反射(開啟)，或者使雷射向非曝光方向反射 (關閉)的方式，通過分別控制多個微小反射鏡82在感光材料30K上曝 光期望的二維圖案。如圖4所示，上述多個微小反射鏡82為在SRAM單元(存儲器單元) 83上利用支柱支撐各微小反射鏡(微反射鏡)82地配置，並將多個(例 如1024個X768個)用於構成二維圖案的像的各像素(pixel)的微小反射 鏡格子狀地排列而成。微小反射鏡82的表面蒸鍍鋁等反射率高的材料。 而且，微小反射鏡82的反射率為90%以上。此外，在微小反射鏡82正下 方，經由包含鉸鏈及軛的支柱，配置由通常的半導體存儲器的生產線製造 的矽柵CMOS的SRAM單元83，且整體為單體構成。如果數位訊號被讀入DMD80的SRAM單元83中，則被支柱支撐的 微小反射鏡82圍繞該微小反射鏡82的對角線在士 a (例如± 10度)的範 圍內傾斜。圖5A表示微小反射鏡82傾斜到開啟狀態即+a度的狀態，圖 5B表示微小反射鏡82傾斜到關閉狀態即一a度的狀態。從而，根據像信 號，通過如圖5A所示地控制DMD80的各像素中微小反射鏡82的傾斜，
入射到DMD80中的雷射Le向與各個微小反射鏡82的傾斜方向對應的方 向，即上述曝光方向、非曝光方向反射。上述微小反射鏡82的開啟/關閉控制由與DMD80連接的後述的控制 器302進行。此外，向印刷線路基板用原材料30的感光材料30K照射的 雷射的照射光量能夠通過改變平均單位時間內的將微小反射鏡設為開啟 的時間與設為關閉的時間的比率。接下來，對微小反射鏡82的部分使用進行說明。如圖6A及B所示， DMD80在曝光時的主掃描方向，即列方向配置1024個(像素)微小反射 鏡，在曝光時的副掃描方向，即行方向配置756個(像素列)，但在本例 中，以利用控制器僅驅動一部分的微小反射鏡的列(例如1024列X300 行)的方式進行控制。例如，如圖6A所示，可僅控制在微小反射鏡82的756行的行方向的 中央部配置的行列區域80C，也可如圖6B所示，僅控制在微小反射鏡82 中的行方向的端部配置的行列區域80T。控制DMD80時的數據處理速度 存在極限，其隨著控制的微小反射鏡的數量(像素數)增多，各微小反射 鏡82的調製速度降低，所以通過僅使用微小反射鏡82中的一部分，能夠 加快該部分包括的各個微小反射鏡82的調製速度。<成像光學系〉成像光學系51，如圖l所示，以如下順序依次從上遊側至下遊側排列 構成，即由透鏡系52、 54構成的上述第一成像光學系51A;微透鏡陣 列55;小孔陣列59;由透鏡系57、 58構成的上述第二成像光學系51B。 上述微透鏡陣列55配置各微透鏡55a，微透鏡55a通過由DMD80的各微 小反射鏡82反射且通過上述第一成像光學系51A後的、分別與上述各微 小反射鏡82對應的各光束。該微透鏡55a例如能夠使用焦點距離0.19mm， NA (開口數)為0.11的透鏡。此外，小孔陣列59由與微透鏡陣列55的 各微透鏡55a對應地形成的多個小孔59a構成。第一成像光學系使利用空間光調製機構(80)進行空間光調製的與各 像素部對應的各光束分別在與用於在感光材料30K上形成二維圖案的像 的光路的光軸方向正交的同一平面上成像，第二成像光學系期望使利用第 一成像光學系成像的各光束再次在與上述光軸方向正交的同一平面上成像。上述第一成像光學系51A將DMD80形成的像擴大至3倍並在微透鏡 陣列55中成像。並且第二成像光學系51B使在微透鏡陣列55中成像的像 擴大至1.67倍，並在印刷線路基板用原材料30的感光材料30K上成像。 從而，作為成像光學系51整體，將由DMD80進行空間光調製的二維圖案 擴大5倍並在印刷線路基板用原材料30的感光材料30K上成像。而且，利用後述的載物臺驅動裝置沿副掃描方向(與圖l的紙面垂直 的方向，圖中Y方向)輸送上述印刷線路基板用原材料30。成像位置修正機構40由如下構成，即第一成像位置修正部40A， 其為修正利用第一成像光學系51A進行成像的各光束的成像位置的液晶 元件；第二成像位置修正部40B，其為修正利用第二成像光學系51B進行 成像的各光束的成像位置的液晶元件。而且，成像位置修正機構40也可 僅由第一成像位置修正部40A或第二成像位置修正部40B的任一個構成。 圖7是放大表示第一成像位置修正部40A的大致結構的立體圖。 第一成像位置修正部40A設置在第一成像光學系51A與微透鏡陣列 55之間，並具備將兩個液晶層41C、 41G疊層構成的移動方向修正元件 41;及由一個液晶層42B構成的聚焦方向修正元件42;施加用於在上述 移動方向修正元件41及聚焦方向修正元件42的各液晶層中形成電場的電 壓的電壓施加部43。而且，上述移動方向修正元件41及聚焦方向修正元 件42，也可如圖7所示分開間隔地配置，也可相互貼緊地配置。進而，這些元件也可利用粘接劑一體化的相互接合。圖8A是從上述光束傳播的光路的上遊側觀察移動方向修正元件41的 一部分的圖，圖8B是表示圖8A的8b—8b剖面的圖，圖8C是表示圖8A 的8c—8c剖面的圖。如圖示，移動方向修正元件41由以下元件順次從光路的上遊側開始 疊層形成，即具有與微透鏡陣列55的各微透鏡55a對應的各開口 41m的小孔陣列板41A;玻璃板41B;由液晶構成的液晶層41C;玻璃板41D;卯。旋光板41E;玻璃板41F;由液晶構成的液晶層41G;玻璃板41H。 在玻璃板41B的液晶層41C側的表面上配置與各開口 41m對應的各
電極Dll，並且玻璃板41D的液晶層41C側的表面上配置與上述各電極 Dll (各開口41m)對應的各電極D12。通過電壓施加部43在電極D11、 D12之間施加電壓並在液晶層41C中形成電場，使在相互對應的各電極間 存在的液晶的取向方向發生變化，且在上述各電極間的液晶區域產生折射 率的梯度。即，在上述液晶區域中產生折射率分布.
另外，與上述同樣地，在玻璃板41F的液晶層41G側的表面配置有與 上述各開口 41m對應的各電極D13，在玻璃板41H的液晶層41G側的表 面配置有與上述電極D13 (各開口41m)對應的各電極D14。電壓施加部 43向各電極D13、 14之間施加電壓，在液晶層41G中形成電場，由此使 相互對應的各電極間存在的液晶的取向方向變化，在上述各電極間的液晶 區域產生折射率的梯度。即，在上述液晶區域中產生折射率分布。
由此，例如，能夠使相對於玻璃板41B垂直(圖中箭頭Z方向)地入 射到開口41m的中心0的光束Ln移動到與上述玻璃板41B的表面平行的 方向(圖中箭頭X—Y平面方向)，即與用於在感光材料30K上形成二維 圖案的像的光路的光軸方向正交的方向上從而從玻璃板41H射出。而且， 作為此處使用的液晶是垂直取向的液晶為人所知。
圖9A是從上述光束的光路的上遊側觀察聚焦方向修正元件42的一部 分的圖，圖9B是表示圖9A的9b—9b剖面的圖。
在移動方向修正元件41的下遊側配置的聚焦方向修正元件42，如圖所示，由以下元件順次從光路的上遊側開始疊層形成，即具有與微透鏡 陣列55的各微透鏡55a對應的各開口42m的小孔陣列板42A;玻璃板42B; 由液晶構成的液晶層42C;玻璃板42D。而且，因為上述移動方向修正元 件41具備小孔陣列板41A，所以在聚焦方向修正元件42上也可不具備小 孔陣列板42A。在玻璃板42B的液晶層42C側的表面上，且在與上述各開口 42m對 應的各位置處配置各電極D21 。在玻璃板42D的液晶層41C側的表面上， 且在與各電極D21 (各開口42m)對應的各位置處配置各電極D22。各電 極D21、 D22分別具有區分為輪帶狀多個電極部分，並且電壓施加部43 在相互對應的電極D21、 D22間的各電極部分上施加電壓，從而在這些電 極部分之間形成相互不同的電場，並使在各電極間存在的液晶的取向方向變化，從而能夠生成折射率分布以使上述電極間的液晶區域具有凸透鏡或 凹透鏡功能。由此，能夠使射入開口 42m的光束的成像位置沿與玻璃板42B的表 面垂直的方向(圖中箭頭Z方向)，即用於在感光材料30K上形成二維圖 案的像的光路的光軸方向移動。由此，例如能夠使聚焦於開口42m併入射 的光束Ln的成像位置沿光軸方向(圖中箭頭Z方向)從位置Pl向位置 P2移動。而且，作為此處使用的液晶是垂直取向的液晶為人所知。而且，上述移動方向修正元件41及聚焦方向修正元件42能夠採用具 有在E Express 2004年4月15日號，24 27頁(TECHNOLOGY FOCUS)或Richo Technical Report No.28 DECEMBER 2002 (使用垂直取 向強電介性液晶的光路移動元件)中記載的結構及作用的元件。如上所述，通過利用第一成像位置修正部40A，使由DMD80進行空 間光調製並通過第一成像光學系51A後的各光束Ll、 L2的成像位置 向上述光軸方向或與光軸方向正交的方向移動，能夠正確地使各光束Ll、 L2向各微反射鏡55a入射。而且，為正確地使各光束L1、 L2向各微反射鏡55a入射，在利用電 壓施加部43確定了在移動方向修正元件41及聚焦方向修正元件42的各 電極間施加的電壓後，利用電壓施加部43固定上述各電壓，並且固定上 述各光束的成像位置。圖10是放大表示第二成像位置修正部40B的大致構成的立體圖。第二成像位置修正部40B具備由在第二成像光學系51B與感光材料 30K之間配置的一個液晶層44C構成的聚焦方向修正元件44;位置變動 測定部45，其測定感光材料30K從利用第二成像光學系51B使各光束Ll 、 L2成像的預先設定的成像面，即印刷線路基板用原材料30的感光材 料30K位於的預先設定的配置面(圖中以符號Me表示)沿上述光軸方向 的位置的變動(圖中以符號S表示)；聚焦控制部46，其基於由上述位置 變動測定部45產生的上述位置變動的測定結果，為使在感光材料30K形 成的二維圖案的像與作為目的的二維圖案一致，按各光束分別修正各光束 利用第二成像光學系成像的成像位置。而且，利用位置變動測定部45進行的感光材料30K的位置的變動5 的測定能夠採用將雷射Lx向感光材料30K照射，並通過分析由該感光材料30K反射的上述雷射Lx的反射成分，測定上述位置的變動S的公知的 雷射側長方法等。而且，上述聚焦方向修正元件44具有與已經說明的上述聚焦方向修 正元件42大致相同的結構、及功能。SP，該聚焦方向修正元件44由以下 元件順次從光路的上遊側開始疊層形成，即具有與從第二成像光學系51B 射出的各光束Ll、 L2通過的位置對應配置的各開口 44m的小孔陣列 板44A;玻璃板44B;由液晶構成的液晶層44C;玻璃板44D，並且在玻 璃板44B及玻璃板44D的液晶層44C側的表面上配置與上述各開口 44m 對應的各電極。通過聚焦控制部46在上述各電極間施加電壓並形成電場， 與上述同樣地使各電極間存在的液晶的取向方向變化，並生成以使該液晶 區域具有凸透鏡或凹透鏡功能的折射率分布。基於由上述位置變動測定部45產生的上述位置變動的測定結果，聚 焦控制部46控制聚焦方向修正元件44從而使射入開口 44m的各光束Ll 、 L2的成像位置分別沿光軸方向移動，並使在感光材料30K上形成的二維 圖案的像J2與目的的二維圖案一致。而且，即使在感光材料30K沿光軸方向的位置的變動量由於感光材料 30K上的部位而不同的情況下，即感光材料30K上有皺褶的情況下，位置 變動測定部45測定感光材料30K的相互不同的多個位置的變動，由此能 夠與上述同樣地使在感光材料30K上形成的二維圖案的像J2與目的的二 維圖案一致。即，基於上述位置變動測定部45得到的感光材料30K上的 相互不同的多個位置的變動的測定結果，聚焦控制部46控制聚焦方向修 正元件44從而使射入開口 44m的各光束Ll、 L2的成像位置分別沿光軸 方向移動，並能夠使在感光材料30K上形成的二維圖案的像J2與目的的 二維圖案一致。上述位置變動測定部45也可按上述各光束U、 L2"-向 感光材料30K的入射位置測定上述感光材料30K的位置的變動，也可按 在感光材料30K上劃分的各塊(block)測定。此外，在感光材料30K的位置的變動很微小的情況下，也可不用動態 地控制聚焦方向修正元件44，與已經說明了的上述聚焦方向修正元件42 同樣地，在感光材料的曝光前，利用聚焦方向修正元件44調節各光束L1、
L2。'聚焦位置並固定該位置。BP,也可利用聚焦方向修正元件44對由 利用第二成像光學系51B成像的各光束Ll 、 L2 在感光材料30K上形 成的二維圖案的像的像面彎曲像差等進行修正。在此種情況下，取代位置 變動測定部45及聚焦控制部46，只要具備向與聚焦方向修正元件44的各 幵口 44m對應的各電極間施加電壓的電壓施加部即可。 < 〉以下，對曝光裝置的整體進行說明三。圖11是表示曝光裝置的外觀 的立體圖，圖12是表示使用曝光頭對感光材料進行曝光的情況的立體圖， 圖13A是表示在感光材料上形成的曝光區域的俯視圖，圖13B是表示由 各曝光頭產生的曝光區域的位置關係的圖。上述曝光裝置200具備吸附保持印刷線路基板用原材料30的背面(感 光材料30K側的相反側的面)的平板狀的移動載物臺152。在由四根腳部 154支撐的厚的板狀的設置臺156的上表面設置兩根沿載物臺移動方向沿 伸的導軌158。載物臺152的長度方向沿上述載物臺移動方向配置，並被 導軌158可往返移動地支撐。而且，在該曝光裝置中設置沿導軌158並向 載物臺移動方向驅動作為副掃描機構的載物臺152的載物臺驅動機構(未 圖示)。在設置臺156的中央部以跨過載物臺152的移動路徑的方式設置"^" 字形的門160。"〕"字形的門160的各個端部固定在設置臺156的兩側面。 掃描機構162設置在挾持該門160的一側，檢測印刷線路基板用原材料30 的前端及後端的多個(例如，兩個)傳感器164設置在另一側。掃描機構 162及傳感器164分別安裝在門160上，並固定配置在載物臺152的移動 路徑的上方。而且，掃描機構162及傳感器164與未圖示的控制其的控制 器連接。掃描機構162，如圖12及圖13所示，具備排列成m行n列(例如3 行5列)的大致矩陣狀的多個(例如14個)曝光頭166。在此例中，由於 印刷線路基板用原材料30的寬度的關係，在第一行及第二行配置五個， 在第三行配置四個曝光頭166。而且，在表示第m行的第n列配置的各曝 光頭的情況下，用曝光頭166皿標記。曝光頭166產生的曝光區域168是以副掃描方向為短邊的矩形。從而，
伴隨載物臺152的移動，印刷線路基板用原材料30上按曝光頭166形成 帶狀的巳曝光區域170。而且，在表示由第m行的第n列配置的各曝光頭 產生的曝光區域的情況下，用曝光區域168^標記。此外，如圖13A及B所示，為使帶狀的已曝光區域170在與副掃描 方向無間隙地排列，線狀排列的各行的各曝光頭在排列方向上錯開規定間 隔(曝光區域的長邊的自然數倍，本例中是兩倍)地配置。因此，在第一 行的曝光區域16811與曝光區域16812之間未能曝光的部分能夠利用第二 行的曝光區域16821與第三行曝光區域16831進行曝光。各曝光頭166U 166皿具備如上述地將如入射的雷射根據圖像數據 按像素進行調製的DMD80。各曝光頭166與具備數據處理部和反射鏡驅 動控制部的後述的控制器302連接。在該數據處理部中，基於表示輸入後 的布線圖案的數據，生成用於控制DMD80的各微小反射鏡的控制信號。 此外，在反射鏡驅動控制部中，基於由數據處理部生成了的控制信號，開 啟/關閉DMD80的各微小反射鏡。< 接下來對曝光裝置200的電結構進行說明。圖14是表示曝光裝置的 電結構的方塊圖。如圖所示在整體控制部300上連接調製迴路301。調製迴路301取得 表示布線圖案的圖像數據。此外，在該調製迴路301上連接控制DMD80 的控制器302。此外，在整體控制部300上連接驅動在光源66中配置的激 光模塊的LD (Laser Diode)驅動迴路303。此外，在整體控制部300上連 接驅動載物臺152的載物臺驅動裝置304。< 接下來，對曝光裝置200的動作進行說明。在使用曝光裝置200曝光在印刷線路基板用原材料30中疊層的感光 材料30K時，為使各光束L1、 L2** 向各微反射鏡正確地入射，預先通 過第一成像位置修正部40A的電壓施加部43確定施加在移動方向修正元 件41及聚焦方向修正元件42的各電極間的電壓後，固定施加在各電極間 的電壓。然後，使從掃描機構162的各曝光頭166的光源66具有的各GaN系
半導體雷射器發出的合波後的各雷射的光束從光纖束66A的端面射出。在布線圖案的曝光時，上述圖像數據被從調製迴路301輸入DMD80 的控制器302中，並暫時存儲在控制器302的幀存儲器中。將印刷線路基板用原材料30吸附在表面後的載物臺152通過載物臺 驅動裝置304的驅動，沿軌道158以一定速度從該軌道158的上遊側向下 遊側移動。在載物臺152通過門160下時，如果由安裝在門160上的傳感 器164檢測出印刷線路基板用原材料30的前端，則由控制器302的數據 處理部讀出在幀存儲器中存儲的用於形成上述布線圖案的圖像數據，圖像 處理部基於該圖像數據生成各曝光頭166的控制信號。並且，反射鏡驅動 控制部基於上述生成的控制信號，按曝光頭166開啟/關閉控制各DMD80 的微小反射鏡。而且，在本例的情況下，上述微小反射鏡的尺寸為14um X 14u m。如果使從光源66發出的雷射射入DMD80，則當DMD80的微小反射 鏡82在開啟狀態時，由該微小反射鏡82反射的光束通過成像光學系51 成像，並在印刷線路基板用原材料30的感光材料30K上形成布線圖案的 像，並且曝光感光材料30K上的各曝光區域168。此外，通過使印刷線路 基板用原材料30與載物臺152共同以一定速度沿載物臺移動方向移動， 該印刷線路基板用原材料30在與上述載物臺移動方向相反的副掃描方向 被順次曝光，並在感光材料30K上形成各曝光頭166的帶狀的已曝光區域 170。而且，當曝光在上述印刷線路基板用原材料30上疊層的感光材料30K 時，第二成像位置修正部40B的位置變動測定部45測定感光材料30K距 離上述預先設定的感光材料30K的配置面Me的位置的變動，基於該測定 結果，聚焦控制部46按各光束分別地修正各光束的第二成像光學系51B 的成像位置，以使在感光材料30K上形成的布線圖案的像與作為目的的布 線圖案一致。如果利用掃描機構162進行的印刷線路基板用原材料30的曝光結束， 且傳感器164檢測出印刷線路基板用原材料30的後端，則載物臺152通 過載物臺驅動裝置304的驅動，沿導軌158復位到位於門160的最上遊側 的原點，並可用於下次的曝光。
利用上述第一成像位置修正部40A及第二成像位置修正部40B，按各光束單獨地修正上述空間光調製後的各光束的成像位置，由此能夠使構成 在感光材料上形成的布線圖案的像的各像素的位置、大小、濃度與構成目 的的布線圖案的各像素的位置、大小、濃度一致。如上所述，本發明能夠更容易地修正當在感光材料上形成布線圖案的 像時的各光束的成像位置。而且，由上述第一成像位置修正部40A及第二成像位置修正部40B 產生的上述空間光調製後各光束的成像位置的修正並不限定於按各光束 獨立地進行的情況，也可按由多個光束構成的光束組(block)進行。艮P， 通過按上述光束組(block)進行各光束的成像位置的修正，能夠更容易地 進行利用第一成像位置修正部40A及第二成像位置修正部40B形成的上 述光束的成像位置的修正。在此種情況下，屬於特定的光束組的各光束各 自的成像位置的由第一成像位置修正部40A產生的移動方向及移動量，與 第二成像位置修正部40B產生的移動方向及移動量相互相等。此外，以實施用於進行修正二維圖案即曝光圖案的、並使邊緣粗糙度 (曝光圖案的輪廓的凹凸)平滑的各光束的位置控制為目的地使用如上述 的修正動作也可。以下，參照附圖對實施本發明的曝光方法的第二實施方式的曝光裝置 進行說明。圖15是表示第二實施方式的曝光裝置具備的曝光頭的光學系 的光路的圖。第二實施方式的曝光裝置從上述第一實施方式結構中去除第二成像 光學系及第二成像位置修正部。即，第二實施方式的曝光裝置將通過第一 成像光學系後、 一一對應地通過微透鏡後的各光束直接在感光材料上成 像，從而不用通過上述第二成像光學系地在感光材料上形成二維圖案，並 在感光材料上使作為目的的二維圖案曝光，為使在感光材料上形成的二維 圖案的像與目的二維圖案一致，具備按各光束分別修正各光束的由第一成 像光學系形成的成像位置的成像位置修正機構。因為上述第二實施方式的曝光裝置除曝光頭的光學系以外具有與上 述第一實施方式相同的結構，所以上述光學系以外的圖示省略。此外，上 述圖15中所示的光學系中，對具有與上述第一實施方式相同的功能的部
分使用相同的標記並省略說明。如圖15所示，第二實施方式的曝光裝置中的成像位置修正機構40'僅由修正利用第一成像光學系51A成像的各光束的成像位置的液晶元件 即第一成像位置修正部40A構成。上述第一成像位置修正部40A如己經說明地具備移動方向修正元件41;及聚焦方向修正元件42;電壓施加部43，其施加用於在上述移動方向修正元件41及聚焦方向修正元件42 的各液晶層中形成電場的電壓。而且，使由DMD80進行空間光調製後的 各光束在印刷線路基板用原材料30的感光材料30K上成像的成像光學系 51'僅由已經說明的第一成像光學系51A構成。第一成像位置修正部40A與已經說明的第一實施方式同樣地通過使 由DMD80進行空間光調製且通過第一成像光學系51A後的各光束Ll、 L2 ，"的成像位置沿光軸方向或者與光軸方向正交的方向移動，使各光束 Ll、 L2向各微透鏡55a正確地入射，並使一一對應地通過各微透鏡後 的各光束直接在印刷線路基板用原材料30的感光材料30K上成像。由此， 使在感光材料30K上形成的二維圖案J2的像與目的的二維圖案一致。此外，以實施用於進行修正二維圖案即曝光圖案的、並使邊緣粗糙度 (曝光圖案的輪廓的凹凸)平滑的各光束的位置控制為目的地使用如上述 的修正動作也可。如上所述，為使在感光材料30K上形成的二維圖案J2的像與目的的 二維圖案一致，在利用電壓施加部43確定了移動方向修正元件41及聚焦 方向修正元件42的各電極間施加的電壓後，利用電壓施加部43固定上述 各電壓，並且固定上述各光束的成像位置。然後，上述印刷線路基板用原 材料3030利用上述第一實施方式的載物臺驅動裝置向副掃描方向輸送， 並在感光材料30K上曝光期望的二維圖案。而且，在上述實施方式中，在曝光裝置200中使用的光源為GaN系 半導體雷射器，但也能夠採用例如固體雷射器、氣體雷射器等。具體地， 能夠採用組合了波長約355nm的YAG雷射器與SHG的雷射器、組合了波 長約355nm的YLF雷射器與SHG的雷射器、組合了波長約266nm的YAG 雷射器與SHG的雷射器、波長約248nm的受激準分子雷射器、波長約 193nm的受激準分子雷射器等。此外，作為上述光源，也能夠不使用雷射
光源而採用水銀燈等。
此外，上述曝光方式並不限定於曝光布線圖案的情況，也能夠適用於 曝光任何種圖案或圖像的情況。
此外，在上述實施方式中，將作為圖像位置控制機構的圖像位置修正 機構設為了利用電控制產生折射率分布的液晶元件，但並不限定於此種情 況。為使在感光材料上形成的二維圖案的像與目的的二維圖案一致，只要 按各光束單獨地控制各光束的成像位置，上述圖像位置控制機構採用任何 方式均可。
而且，在上述實施方式中，敘述了關於光束即光的束的位置的控制， 但通過組合液晶顯示器中使用的液晶元件與偏振光板，也可變更各個光束 的功率。如果利用此，即可進行比較低速的各個光束的曝光光量控制，也 可進行曝光頭的功率漸變(輸出變動)的修正等。
權利要求
1.一種曝光方法，其利用將多個根據規定的控制信號調製入射的光的像素部(82)二維狀排列而成的空間光調製機構(80)，使從光源(66)發出的光(Le)進行空間光調製，使利用所述空間光調製機構(80)進行了空間光調製的、與各像素部(82)對應的各光束分別通過第一成像光學系(51A)而成像，並且在通過所述第一成像光學系(51A)成像的各光束的成像位置的附近，使該各光束單獨地通過排列成二維狀的多個微透鏡(55a)，以使單獨地通過了所述微透鏡(55a)的各光束利用第二成像光學系(51B)在該感光材料(30K)上成像的方式，在該感光材料(30K)上形成二維圖案的像，並在所述感光材料(30K)上使作為目的的二維圖案曝光，所述曝光方法的特徵在於，以使在所述感光材料(30K)上形成的所述二維圖案的像與所述作為目的的二維圖案一致的方式，按每個光束單獨地控制各光束利用所述第一成像光學系(51A)及/或所述第二成像光學系(51B)成像的成像位置。
2. —種曝光方法，其利用將多個根據規定的控制信號調製入射的光 的像素部(82) 二維狀排列而成的空間光調製機構(80)，使從光源(66) 發出的光進行空間光調製，使利用所述空間光調製機構(80)進行了空間光調製的、與各像素部 (82)對應的各光束分別通過第一成像光學系(51A)而成像，並且在通 過所述第一成像光學系(51A)成像的各光束的成像位置的附近，使該各 光束一一對應地通過排列成二維狀的多個微透鏡(55a)而直接在該感光 材料(30K)上成像，由此在該感光材料(30K)上形成二維圖案的像， 並在所述感光材料(30K)上使作為目的的二維圖案曝光，所述曝光方法 的特徵在於，以使在所述感光材料(30K)上形成的所述二維圖案的像與所述作為 目的的二維圖案一致的方式，按每個光束單獨地控制各光束利用所述第一 成像光學系(51A)成像的成像位置。
3. —種曝光裝置，其具備 光源(66);空間光調製機構(80)，其由多個將根據規定的控制信號調製從所述光源(66)發出的光的像素部(82) 二維狀排列而成、並使所述光進行空 間光調製；第一成像光學系(51A)，其使利用所述空間光調製機構(80)進行了 空間光調製的、與各像素部(82)對應的各光束分別成像；微透鏡陣列(55)，其由在通過了所述第一成像光學系(51A)成像的 各光束的成像位置的附近設置的、使該各光束單獨地通過的多個微透鏡 (55a) 二維狀地排列而成；第二成像光學系(51B)，其以使一一對應地通過了所述微透鏡(55a) 的各光束在感光材料(30K)上成像的方式，在該感光材料(30K)上形 成二維圖案的像，並且在所述曝光材料(30K)上使作為目的的二維圖案曝光，所述曝 光裝置的特徵在於，具備成像位置控制機構(40)，其以使在所述感光材料(30K)上形成 的所述二維圖案的像與所述作為目的的二維圖案一致的方式，按每個光束 單獨地控制由各光束利用所述第一成像光學系(51A)及/或所述第二成像 光學系(51B)成像的成像位置。
4. 一種曝光裝置，其具備 光源(66);空間光調製機構(80)，其由多個將根據規定的控制信號調製從所述 光源(66)發出的光的像素部(82) 二維狀排列而成、並使所述光進行空 間光調製；第一成像光學系(51A)，其使利用所述空間光調製機構(80)進行了 空間光調製的、與各像素部(82)對應的各光束分別成像；微透鏡陣列(55)，其由在通過所述第一成像光學系(51A)成像的各 光束的成像位置的附近設置的、使該各光束單獨地通過的多個微透鏡 (55a) 二維狀地排列而成，以使一一對應地通過了所述微透鏡(55a)的各光束直接在感光材料 (30K)上成像的方式，在該感光材料(30K)上形成二維圖案的像，並 在所述曝光材料(30K)上使作為目的的二維圖案曝光，所述曝光裝置的 特徵在於，具備成像位置控制機構(40')，其以使在所述感光材料(30K)上形 成的所述二維圖案的像與所述作為目的的二維圖案一致的方式，按每個光 束單獨地控制由各光束利用所述第一成像光學系(51A)成像的成像位置。
5. 如權利要求3或4所述的曝光裝置，其特徵在於，所述成像位置 控制機構(40/40')使各光束各自成像位置沿用於形成所述二維圖案的像 的光路的光軸方向移動。
6. 如權利要求3至5中任一項所述的曝光裝置，其特徵在於，所述 成像位置控制機構(40/40')使各光束各自成像位置沿與用於形成所述二 維圖案的像的光路的光軸方向正交的方向移動。
7. 如權利要求3至6中任一項所述的曝光裝置，其特徵在於，所述 成像位置控制機構(40/40')是通過電控制產生折射率分布的液晶元件(40A、 40B/40A)。
全文摘要
本發明提供一種曝光裝置，其更容易地進行在感光材料上形成二維圖案的像時的各光束的成像位置的修正。該曝光裝置將從光源(66)發出的光(Le)利用多個像素部(82)排列的空間光調製機構(80)進行空間光調製，並使上述空間光調製後的、與各像數部(82)對應的各光束(L1、L2…)分別利用第一成像光學系(51A)成像，然後利用第二成像光學系(51B)成像，從而在感光材料(30K)上形成二維圖案的像，此時，利用第一成像位置修正部(40A)按每個光束單獨地修正各光束利用第一成像光學系(51A)成像的成像位置，並且利用第二成像位置修正部(40B)按每個光束單獨地修正各光束利用第二成像光學系(51B)成像的成像位置，從而使在上述感光材料(30K)上形成的二維圖案的像與作為目的的二維圖案一致。
文檔編號H01L21/027GK101107573SQ20068000317
公開日2008年1月16日 申請日期2006年1月24日 優先權日2005年1月25日
發明者尾崎多可雄 申請人:富士膠片株式會社