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JP2006133431A - Exposure method and apparatus - Google Patents

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JP2006133431A
JP2006133431A JP2004321389A JP2004321389A JP2006133431A JP 2006133431 A JP2006133431 A JP 2006133431A JP 2004321389 A JP2004321389 A JP 2004321389A JP 2004321389 A JP2004321389 A JP 2004321389A JP 2006133431 A JP2006133431 A JP 2006133431A
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Japan
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light
temperature
transmission window
emitted
exposure
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Withdrawn
Application number
JP2004321389A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuki Komori
一樹 小森
Yoji Okazaki
洋二 岡崎
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress decrease in the quality of an exposure pattern to be image-formed on a photosensitive material in an exposure apparatus. <P>SOLUTION: A spatial light modulator 80 is used, the modulator including a modulation element array unit 81 comprising a large number of two-dimensionally arrayed modulation elements 82 to modulate light Le at a wavelength in a UV region or a violet region emitted from a light source, a light transmitting window part 87 constituted of a transmitting material which transmits the light Le, and a sealing cover part 88 to hermetically seal the modulation element array unit 81 between itself and the light transmitting window 87, so that the light Le emitted from the light source 66 and made incident through the light transmitting window 87 is spatially modulated by the modulation element array 81 and is made to exit through the light transmitting window 87, and that the exiting light Le is image-formed onto a photosensitive material to expose the material. In this process, while the light Le emitting from the light source 66 is made incident on the spatial light modulator 80, the spatial modulator 80 is heated by a temperature control means 90 to increase the temperature of the spatial light modulator 80. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は露光方法および装置に関し、詳しくは、光源から発せられた光を、変調素子が2次元状に多数配列された変調素子アレイ部で空間光変調して感光材料上に結像させこの感光材料を露光する露光方法および装置に関するものである。   The present invention relates to an exposure method and apparatus, and more specifically, light emitted from a light source is spatially light-modulated by a modulation element array section in which a large number of modulation elements are arranged two-dimensionally to form an image on a photosensitive material. The present invention relates to an exposure method and apparatus for exposing a material.

従来より、変調素子である微小ミラーを2次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部であるミラーアレイ部により空間光変調された配線パターンを担持したレーザ光を、プリント配線基板素材中に積層されている感光材料上に結像させてこの感光材料を露光し、プリント配線基板を作成する露光装置が知られている。上記露光装置は、光源、この光源から発せられたレーザ光を空間光変調する空間光変調器である、上記ミラーアレイ部を有するDMD(デジタル・マイクロミラー・ディバイス)、および上記DMDにより空間光変調されたレーザ光を感光材料上に結像させる結像光学系を備えたものである。なお、上記DMDは、半導体製造プロセスを用いることにより、シリコン等の半導体基板上に多数の微小ミラーを2次元状に配列させたミラーアレイ部を形成し、外部から入力される制御信号に応じて各微小ミラーの反射面の角度を変化させるようにしたものである。   Conventionally, a laser beam carrying a wiring pattern spatially modulated by a mirror array section, which is a modulation element array section in which a large number of micromirrors, which are modulation elements, are two-dimensionally arranged, is laminated on a printed wiring board material. There has been known an exposure apparatus for forming a printed wiring board by forming an image on a photosensitive material that is formed and exposing the photosensitive material. The exposure apparatus includes a light source, a spatial light modulator that spatially modulates laser light emitted from the light source, a DMD (digital micromirror device) having the mirror array unit, and spatial light modulation by the DMD. And an imaging optical system for forming an image of the laser beam on the photosensitive material. The DMD uses a semiconductor manufacturing process to form a mirror array part in which a large number of micromirrors are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon, and according to a control signal input from the outside. The angle of the reflection surface of each micromirror is changed.

上記露光装置は、レーザ光をDMDで空間光変調して得られた所望の露光パターンを感光材料上に直接露光することができるので、遮光マスク等を用意することなくプリント配線基板を作成することができる(非特許文献1、特許文献1参照)。このDMDは、上記ミラーアレイ部を外部の刺激から保護するために、このミラーアレイ部を内部の密封空間中に収用するように構成されている。また、上記DMDは、レーザ光を上記ミラーアレイ部へ入射させるとともに、ミラーアレイ部で反射させたレーザ光をこのDMDから射出させるための光透過部材からなる光透過窓部を有している。
特開2004−001244号公報 石川明人"マスクレス露光による開発短縮と量産適用化"、「エレクロトニクス実装技術」、株式会社技術調査会、Vol.18、No.6、2002年、p.74-79
Since the above exposure apparatus can directly expose a desired exposure pattern obtained by spatial light modulation of laser light with DMD onto a photosensitive material, a printed wiring board can be produced without preparing a light shielding mask or the like. (See Non-Patent Document 1 and Patent Document 1). In order to protect the mirror array part from external stimuli, the DMD is configured so that the mirror array part is accommodated in an internal sealed space. The DMD has a light transmission window portion made of a light transmission member for allowing laser light to enter the mirror array portion and for emitting laser light reflected by the mirror array portion from the DMD.
JP 2004-001244 A Akihito Ishikawa "Development shortening and mass production application by maskless exposure", "Electrotronics packaging technology", Technical Research Committee, Vol.18, No.6, 2002, p.74-79

ところで、プリント配線基板の配線パターンの微細化、および露光時間の短縮化の要請に応じて、感光材料の露光に使用する光の短波長化および大出力化の検討が行われている。すなわち、上記光の短波長化による解像力の向上により配線パターンの線幅を細くすることができ、また、上記光の大出力化により感光材料を硬化させる時間を短くすることができる。   By the way, in response to demands for miniaturization of the wiring pattern of the printed wiring board and shortening of the exposure time, studies have been made to shorten the wavelength and increase the output of light used for exposure of the photosensitive material. That is, the line width of the wiring pattern can be reduced by improving the resolution by shortening the wavelength of the light, and the time for curing the photosensitive material can be shortened by increasing the output of the light.

しかしながら、感光材料の露光に波長の短い光、例えば紫外光を用いると、上記DMDのミラーアレイ部を収容している密封空間中に浮遊する浮遊粒子、例えば微小ミラー構築の半導体プロセスにおいて発生するシリコンを成分に含む浮遊粒子が、上記光透過窓部の内側(密封空間に面する側)の表面中の上記光が通った領域に堆積する。光透過窓部の表面に微粒子が堆積すると、上記微小ミラーに入射する光、あるいは微小ミラーで反射した光が光透過窓部を通るときに、これらの光が上記堆積した微粒子により反射、散乱、あるいは吸収されてしまい上記感光材料上に結像させる配線パターンにボケや光量低下が生じて上記配線パターンの品質が低下するという問題がある。さらに、上記光を短波長化、あるいは大出力化するほど上記微粒子の堆積量が増大し上記配線パターンの品質の劣化の問題はさらに深刻になる。   However, when light having a short wavelength, such as ultraviolet light, is used for exposure of the photosensitive material, suspended particles floating in the sealed space containing the mirror array portion of the DMD, for example, silicon generated in a semiconductor process for constructing a micromirror Suspended particles containing as a component are deposited in a region through which the light passes in a surface on the inner side (side facing the sealed space) of the light transmission window. When the fine particles are deposited on the surface of the light transmission window, when the light incident on the micromirror or the light reflected by the micromirror passes through the light transmission window, the light is reflected, scattered, Alternatively, there is a problem in that the quality of the wiring pattern is deteriorated due to blurring and a decrease in light amount in the wiring pattern that is absorbed and imaged on the photosensitive material. Further, as the wavelength of the light is shortened or the output is increased, the amount of the fine particles deposited increases and the problem of deterioration of the quality of the wiring pattern becomes more serious.

なお、上記浮遊粒子が光透過窓部へ堆積する理由としては、例えば、浮遊粒子が光化学反応により不可逆に変化して表面張力が小さくガラス面に付着しやすい構造となり、その結果、浮遊粒子がガラス面に堆積することが考えられる。   The reason why the floating particles are deposited on the light transmission window is, for example, that the floating particles are irreversibly changed by a photochemical reaction and have a structure in which the surface tension is small and easily adhere to the glass surface. It is possible to deposit on the surface.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下を抑制することができる露光方法および装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an exposure method and apparatus capable of suppressing a reduction in quality of an exposure pattern formed on a photosensitive material.

本発明の露光方法は、光源から発せられた紫外または紫色の波長を持つ光を変調させる変調素子を2次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有する空間光変調器を用いて、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させ、この射出させた光を感光材料上に結像させてこの感光材料を露光する露光方法であって、光源から発せられた光を空間光変調器に入射させているときに、上記空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を上昇させることを特徴とするものである。   The exposure method of the present invention includes a modulation element array unit in which a large number of modulation elements that modulate light having an ultraviolet or violet wavelength emitted from a light source are arranged two-dimensionally, and light comprising a transmission material that transmits the light. From the light source incident through the light transmission window portion, using a spatial light modulator having a transmission window portion and a sealing cover portion for sealing the modulation element array portion with the light transmission window portion An exposure method in which emitted light is spatially modulated by a modulation element array unit and emitted from the light transmission window, and the emitted light is imaged on a photosensitive material to expose the photosensitive material, When light emitted from a light source is incident on the spatial light modulator, heat is applied to the spatial light modulator to raise the temperature of the spatial light modulator.

前記露光方法は、光源から発せられた紫外または紫色の波長を持つ光を反射させ変調させる微小ミラーを2次元状に多数配列してなるミラーアレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記ミラーアレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有するDMDを用いて、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を前記ミラーアレイ部で反射させ空間光変調して前記光透過窓部から射出させ、この射出させた光を感光材料上に結像させて該感光材料を露光する露光方法であって、
前記光源から発せられた光を前記DMDに入射させているときに、該DMDに熱を加えて該DMDの温度を上昇させることを特徴とする露光方法。
The exposure method includes a mirror array unit in which a number of micromirrors that reflect and modulate light having a wavelength of ultraviolet or violet emitted from a light source are arranged in a two-dimensional manner, and light transmission comprising a transmission material that transmits the light. Using a DMD having a window portion and a sealing cover portion for sealing the mirror array portion with the light transmission window portion, light emitted from the light source incident through the light transmission window portion is generated. An exposure method in which the light is reflected by the mirror array part, spatially modulated and emitted from the light transmission window part, and the emitted light is imaged on the photosensitive material to expose the photosensitive material,
An exposure method, wherein when light emitted from the light source is incident on the DMD, heat is applied to the DMD to raise the temperature of the DMD.

本発明の露光装置は、紫外または紫色の波長を持つ光を発する光源と、前記光を変調させる変調素子を2次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有し、光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させる空間光変調器と、光透過窓部を通して射出させた前記空間光変調された光を感光材料上に結像させる結像光学系とを備え、前記感光材料を露光する露光装置であって、空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を上昇させる温調手段を備えていることを特徴とするものである。   An exposure apparatus according to the present invention includes a light source that emits light having an ultraviolet or violet wavelength, a modulation element array section in which a large number of modulation elements that modulate the light are two-dimensionally arranged, and a transmission material that transmits the light. A light transmission window portion, and a sealing cover portion for sealing the modulation element array portion between the light transmission window portion and light emitted from the light source incident through the light transmission window portion. Spatial light modulator that spatially modulates light at the modulation element array part and emits the light from the light transmissive window part, and imaging optics that images the spatial light modulated light emitted through the light transmissive window part on the photosensitive material An exposure apparatus for exposing the photosensitive material, the apparatus comprising: a temperature adjusting means for increasing the temperature of the spatial light modulator by applying heat to the spatial light modulator. is there.

前記紫外または紫色の波長は、100nm以上、435nm以下の波長とすることができる。   The ultraviolet or violet wavelength may be 100 nm or more and 435 nm or less.

前記温調手段は、前記空間光変調器を、この空間光変調器の耐久温度以下であって、かつ、この耐久温度近傍の温度に温調するものとすることができる。   The temperature adjusting means may adjust the temperature of the spatial light modulator to a temperature that is equal to or lower than a durable temperature of the spatial light modulator and near the durable temperature.

なお、前記DMDの耐久温度とは、DMDを正常な状態で、連続稼動させることが可能な最高温度を意味するものである。   The durable temperature of the DMD means a maximum temperature at which the DMD can be continuously operated in a normal state.

前記空間光変調器は、前記変調素子として、全k光源から発せられた光を反射させ変調させる微小ミラーを有し、前記変調素子アレイ部として、前期微小ミラーを2次元状に多数配列してなるミラーアレイ部を有するDMDとすることができる。   The spatial light modulator has, as the modulation element, a micro mirror that reflects and modulates light emitted from all k light sources, and the modulation element array unit includes a large number of micro mirrors arranged in a two-dimensional manner. A DMD having a mirror array portion can be obtained.

なお、「空間光変調器の耐久温度以下であって、かつ、この耐久温度近傍の温度」とは、耐久温度より10℃低い温度から耐久温度までの範囲であることが望ましく、耐久温度より5℃低い温度から耐久温度までの範囲であることがより望ましい。   The “temperature below the endurance temperature of the spatial light modulator and in the vicinity of the endurance temperature” is preferably in the range from a temperature 10 ° C. lower than the endurance temperature to the endurance temperature, and 5 It is more desirable that the temperature range from a low temperature to a durable temperature.

前記光源は、波長100nm以上、420nm以下の光を発するものとすることができる。   The light source may emit light having a wavelength of 100 nm or more and 420 nm or less.

本願発明者は、紫外または紫色の波長を持つ光を空間光変調器で空間光変調して感光材料に照射しこの感光材料を露光する際に、空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を高くすることにより、光源から発せられた光を空間光変調器に入射させているときの上記光透過窓部への粒子の堆積量が少なくなることに着目し本発明に至ったものである。   The inventor of the present application applies heat to the spatial light modulator when exposing the photosensitive material by spatially modulating light having an ultraviolet or purple wavelength with a spatial light modulator and irradiating the photosensitive material. Focusing on the fact that increasing the temperature of the modulator reduces the amount of particles deposited on the light transmission window when light emitted from the light source is incident on the spatial light modulator, leading to the present invention. It is a thing.

本発明の露光方法によれば、光源から発せられ透過窓部を通って入射した光を変調素子アレイ部で空間光変調して上記光透過窓部から射出させる空間光変調器へ上記光源から発せられた光を入射させているときに、上記空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を上昇させるようにしたので、光透過窓部への浮遊粒子の堆積を抑制することができる。また、本発明の露光装置によれば、光源から発せられ光透過窓部を通って入射した光を変調素子アレイ部で空間光変調して上記光透過窓部から射出させる空間光変調器に熱を加えてこの空間光変調器の温度を上昇させるようにしたので、光源から発せられた光を空間光変調器に入射させているときに空間光変調器の温度を上昇させることができるので、上記と同様に、光透過窓部への浮遊粒子の堆積を抑制することができる。   According to the exposure method of the present invention, the light emitted from the light source is emitted from the light source to the spatial light modulator that spatially modulates the light incident through the transmission window by the modulation element array and emits the light from the light transmission window. When the incident light is incident, heat is applied to the spatial light modulator to raise the temperature of the spatial light modulator, so that the accumulation of suspended particles on the light transmission window is suppressed. Can do. In addition, according to the exposure apparatus of the present invention, the spatial light modulator that spatially modulates the light emitted from the light source and incident through the light transmission window portion by the modulation element array portion and emits the light from the light transmission window portion is heated. Is added to increase the temperature of the spatial light modulator, so that the temperature of the spatial light modulator can be increased when the light emitted from the light source is incident on the spatial light modulator. Similarly to the above, it is possible to suppress the accumulation of suspended particles on the light transmission window.

すなわち、上記空間光変調器の温度を上昇させることにより、浮遊粒子の温度が上昇して前記浮遊粒子が高い運動エネルギを持つため、浮遊粒子がガラス面と接触する際にガラス面付着によるエネルギの安定化に抗してこのガラス面から離脱するので紫外または紫色の波長を持つ光を空間光変調器の光透過窓部に入射させたときの上記光透過窓部への浮遊粒子の堆積量を抑制することができる。   That is, by increasing the temperature of the spatial light modulator, the temperature of the suspended particles increases and the suspended particles have high kinetic energy. Therefore, when the suspended particles come into contact with the glass surface, Because it leaves the glass surface against stabilization, the amount of suspended particles deposited on the light transmission window when light having an ultraviolet or violet wavelength is incident on the light transmission window of the spatial light modulator. Can be suppressed.

上記のことにより、上記光透過窓部を通る光の光透過窓部に堆積した粒子による反射、散乱、および吸収の影響を抑制することができ、感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下を抑制することができる。   As a result, the influence of reflection, scattering, and absorption by the particles deposited on the light transmission window portion of the light passing through the light transmission window portion can be suppressed, and the quality of the exposure pattern imaged on the photosensitive material can be reduced. The decrease can be suppressed.

前記温調手段を、空間光変調器の耐久温度以下であって、かつ、この耐久温度近傍の温度に温調するものとすれば、上記光透過窓部への浮遊粒子の堆積をより確実に抑制することができ、上記感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下をさらに確実に抑制することができる。   If the temperature control means is controlled to a temperature not higher than the endurance temperature of the spatial light modulator and close to the endurance temperature, the accumulation of suspended particles on the light transmission window can be more reliably performed. It is possible to suppress the deterioration of the quality of the exposure pattern formed on the photosensitive material.

前記光源を、波長100nm以上、420nm以下の光を発するものとすれば、上記光透過窓部への浮遊粒子の堆積量を抑制し、上記感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下を抑制する顕著な効果を得ることができる。すなわち、光源の波長が短くなると不可逆的光化学反応が促進され、表面張力が小さくガラス面に付着しやすい特性を持つ粒子が増えて、浮遊粒子の堆積量がさらに増大してしまうので、上記浮遊粒子の堆積を抑制する顕著な効果を得ることができる。   If the light source emits light having a wavelength of not less than 100 nm and not more than 420 nm, the amount of suspended particles deposited on the light transmission window is suppressed, and the quality of the exposure pattern imaged on the photosensitive material is reduced. The remarkable effect which suppresses can be acquired. That is, when the wavelength of the light source is shortened, the irreversible photochemical reaction is promoted, the number of particles having a characteristic that the surface tension is small and easily adheres to the glass surface increases, and the amount of suspended particles deposited further increases. The remarkable effect which suppresses accumulation of can be acquired.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図1は露光装置が備える露光ヘッドの光学系の光路を示す図、図2は上記光学系の概略構成を示す斜視図、図3はDMDとこのDMDに熱を加える温調手段の概略構成を示す拡大斜視図、図4は2次元状に配列された多数の微小ミラーの一部分を拡大して示す図、図5(A)および図5(B)は微小ミラーの動作を示す図、図6(A)および図6(B)は、ミラーアレイ部中における微小ミラーの使用領域の例を示す図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a diagram showing an optical path of an optical system of an exposure head provided in the exposure apparatus, FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the optical system, and FIG. 3 is a schematic configuration of a DMD and temperature adjusting means for applying heat to the DMD. 4 is an enlarged perspective view, FIG. 4 is an enlarged view showing a part of a large number of micromirrors arranged two-dimensionally, FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the operation of the micromirrors, and FIG. (A) and FIG. 6 (B) are diagrams showing examples of use areas of the micromirrors in the mirror array section.

本発明の露光方法を実施する露光装置は、プリント配線基板の作成に用いられるものであり、基板上に感光材料を積層してなるプリント配線基板用素材に配線パターンを露光するものである。   An exposure apparatus for carrying out the exposure method of the present invention is used for producing a printed wiring board, and exposes a wiring pattern onto a printed wiring board material formed by laminating a photosensitive material on the board.

上記露光装置の露光ヘッド166は、紫外または紫色の波長を持つ光を発する光源66と、光源66から発せられた光を反射させ変調させる傾き角度可変の変調素子である微小ミラー82を2次元状に多数配列してなるミラーアレイ部81、上記光を透過させる透過材からなる光透過窓部87、および変調素子アレイ部である上記ミラーアレイ部81を光透過窓部87との間に密封するための密封カバー部88を有し、光透過窓部87を通って入射した上記光源66から発せられた光をミラーアレイ部81で空間光変調させて光透過窓部から射出させる空間光変調器であるDMD80と、光透過窓部87を通して射出させた上記空間光変調された光をプリント配線基板用素材30の表面に配された感光材料30K上に結像させる結像光学系51と、DMD80に熱を加えてDMD80の温度を上昇させる温調手段90とを備えている。   The exposure head 166 of the exposure apparatus includes a light source 66 that emits light having an ultraviolet or violet wavelength, and a minute mirror 82 that is a modulation element having a variable tilt angle that reflects and modulates the light emitted from the light source 66 in a two-dimensional manner. A plurality of mirror array portions 81 arranged in a row, a light transmission window portion 87 made of a transmission material that transmits the light, and the mirror array portion 81 that is a modulation element array portion are sealed between the light transmission window portion 87. Spatial light modulator that has a sealing cover portion 88 for light, and that emits light emitted from the light source 66 that has entered through the light transmission window portion 87 is spatially modulated by the mirror array portion 81 and is emitted from the light transmission window portion. And an imaging optical system 5 that forms an image on the light-sensitive material 30K disposed on the surface of the printed wiring board material 30 with the DMD 80 and the light transmission window 87. When, and a temperature control means 90 to raise the temperature of the DMD 80 by applying heat to the DMD 80.

この露光ヘッド166は、さらに、光源66から発せられた光を入射させ概略均一な強度分布を持つ光となるように補正する光強度分布補正光学系67、光強度分布補正光学系67から射出された光を反射して光路の向きを変更させるミラー69、およびミラー69で反射させた光束を全反射させてDMD80に入射させるとともに、DMD80から射出された空間光変調された光を透過させるTIR(全反射)プリズム70を備えている。   The exposure head 166 is further emitted from a light intensity distribution correcting optical system 67 and a light intensity distribution correcting optical system 67 for correcting the light emitted from the light source 66 to be light having a substantially uniform intensity distribution. The mirror 69 that reflects the reflected light and changes the direction of the optical path, and the light beam reflected by the mirror 69 is totally reflected and incident on the DMD 80, and at the same time the TIR that transmits the spatial light modulated light emitted from the DMD 80 is transmitted. Total reflection) prism 70 is provided.

<<露光装置を構成する各構成要素の説明>>
<光源66>
光源66は、波長405nmの光を発する複数のGaN系半導体レーザから射出された各レーザ光を1本の合波用光ファイバ中に合波させる合波ユニット(図示は省略)を複数備えており、各合波ユニットの合波用光ファイバを複数本束ねてなる光ファイバ束66Aから上記波長405nmのレーザ光を射出させるものである。なお、光源66から射出する光は波長405nmのレーザ光に限らず、紫外または紫色の光であればどのような光でもよい。
<< Description of each component constituting the exposure apparatus >>
<Light source 66>
The light source 66 includes a plurality of multiplexing units (not shown) that combine each laser beam emitted from a plurality of GaN-based semiconductor lasers emitting light having a wavelength of 405 nm into one multiplexing optical fiber. The laser light having a wavelength of 405 nm is emitted from an optical fiber bundle 66A formed by bundling a plurality of optical fibers for multiplexing of each multiplexing unit. The light emitted from the light source 66 is not limited to laser light having a wavelength of 405 nm, and may be any light as long as it is ultraviolet or violet light.

<光強度分布補正光学系67>
光強度分布補正光学系67は、図1に示すように、光源66の光ファイバ束66Aから射出されたレーザ光Leを集光する集光レンズ71、この集光レンズ71を通過したレーザ光Leの光路に挿入された後述するロッドインテグレータ72、およびこのロッドインテグレータ72の下流側つまりミラー69の側に配置されたコリメートレンズ74から構成されている。ロッドインテグレータ72は、一端に入射されたレーザ光Leを、光束の断面における光強度分布がより一定となるようにして他端から射出させる。これにより、光ファイバ束66Aから射出され光強度分布補正光学系67を通ったレーザ光Leは、その光束の断面の光強度分布が概略一定な光束となる。
<Light intensity distribution correcting optical system 67>
As shown in FIG. 1, the light intensity distribution correcting optical system 67 includes a condenser lens 71 that condenses the laser light Le emitted from the optical fiber bundle 66A of the light source 66, and the laser light Le that has passed through the condenser lens 71. And a collimating lens 74 disposed downstream of the rod integrator 72, that is, on the mirror 69 side. The rod integrator 72 emits the laser beam Le incident on one end from the other end so that the light intensity distribution in the cross section of the light beam becomes more constant. As a result, the laser light Le emitted from the optical fiber bundle 66A and passed through the light intensity distribution correcting optical system 67 becomes a light beam whose light intensity distribution in the cross section of the light beam is substantially constant.

<DMD80>
DMD80は、光透過窓部87と密封カバー部88との間に形成された密封空間M内(図3参照)に、ミラーアレイ部81を配したものである。光透過窓部87は、上記レーザ光Leに対して透明なガラス部材、あるいは樹脂部材からなるものである。また、密封カバー部88は、上記光源66から発せられたレーザ光Leに対して不透明な金属材料、樹脂材料、あるいはセラミック材料等で形成されたものである。
<DMD80>
The DMD 80 has a mirror array portion 81 disposed in a sealed space M (see FIG. 3) formed between the light transmission window portion 87 and the sealing cover portion 88. The light transmission window portion 87 is made of a glass member or a resin member that is transparent to the laser light Le. Further, the sealing cover portion 88 is formed of a metal material, a resin material, a ceramic material, or the like that is opaque to the laser light Le emitted from the light source 66.

ミラーアレイ部81は、1画素を構成するための微小ミラー82を多数格子状に(例えば1024個×768個等)配列して構成したものである。この装置では、各微小ミラー82がプリント配線基板用素材30に露光する配線パターンの各画素に対応し、各微小ミラー82は上記各画素毎に作成したデータの値に基づいて個別に制御される。この制御により、各微小ミラー82に入射したレーザ光が、プリント配線基板用素材30を露光する光路に向かう露光方向、またはこの露光方向から外れた非露光方向のいずれかの方向に反射せしめられ、露光方向に向かうレーザ光のみが、所定の光路を通ってプリント配線基板用素材30の感光材料30Kの露光に用いられる。すなわち、レーザ光を露光方向に反射させたり(オン)、あるいはレーザ光を非露光方向に反射させたり(オフ)するように多数の微小ミラー82のそれぞれを制御することにより感光材料30K上に所望の配線パターンを露光する。   The mirror array unit 81 is configured by arranging a number of micromirrors 82 for constituting one pixel in a grid pattern (for example, 1024 × 768). In this apparatus, each micromirror 82 corresponds to each pixel of the wiring pattern exposed to the printed wiring board material 30, and each micromirror 82 is individually controlled based on the value of the data created for each pixel. . By this control, the laser light incident on each micromirror 82 is reflected in either the exposure direction toward the optical path for exposing the printed wiring board material 30 or the non-exposure direction deviating from this exposure direction, Only the laser light directed in the exposure direction is used for exposure of the photosensitive material 30K of the printed wiring board material 30 through a predetermined optical path. That is, a desired number of micromirrors 82 are controlled on the photosensitive material 30K so as to reflect the laser light in the exposure direction (ON) or reflect the laser light in the non-exposure direction (OFF). The wiring pattern is exposed.

図4に示すように、上記ミラーアレイ部81は、SRAMセル(メモリセル)83上に、各微小ミラー(マイクロミラー)82が支柱により支持されて配置されたものであり、配線パターンの画素(ピクセル)を構成する多数(例えば1024個×768個)の微小ミラーを格子状に配列して構成されたものである。各画素に対応する支柱に支えられた微小ミラー82の表面はアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、微小ミラー82の反射率は90%以上である。また、微小ミラー82の直下には、ヒンジおよびヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMセル83が配されており、全体はモノリシックに構成されている。   As shown in FIG. 4, the mirror array unit 81 is configured such that each micromirror (micromirror) 82 is supported by a support column on an SRAM cell (memory cell) 83. A large number (for example, 1024 × 768) of micromirrors constituting a pixel are arranged in a grid pattern. The surface of the micromirror 82 supported by the column corresponding to each pixel is deposited with a material having high reflectivity such as aluminum. Note that the reflectance of the micromirror 82 is 90% or more. A silicon gate CMOS SRAM cell 83 manufactured on a normal semiconductor memory manufacturing line is arranged directly below the micromirror 82 via a support including a hinge and a yoke, and the entire structure is monolithic. ing.

DMD80のSRAMセル83にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられた微小ミラー82が、この微小ミラー82の対角線の回りに±α度(例えば±10度)の範囲で傾けられる。図5(A)は、微小ミラー82がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図5(B)は、微小ミラー82がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。したがって、画像信号に応じて、DMD80の各ピクセルにおける微小ミラー82の傾きを、図5に示すように制御することによって、DMD80に入射したレーザ光Leはそれぞれの微小ミラー82の傾きに応じた方向、すなわち上記露光方向、非露光方向へ反射する。   When a digital signal is written in the SRAM cell 83 of the DMD 80, the micro mirror 82 supported by the support column is tilted within a range of ± α degrees (for example, ± 10 degrees) around the diagonal line of the micro mirror 82. FIG. 5A shows a state in which the micro mirror 82 is tilted to + α degrees when the micro mirror 82 is in the on state, and FIG. 5B shows a state in which the micro mirror 82 is tilted to −α degrees when the micro mirror 82 is in the off state. Therefore, by controlling the inclination of the micro mirror 82 in each pixel of the DMD 80 as shown in FIG. 5 according to the image signal, the laser light Le incident on the DMD 80 has a direction corresponding to the inclination of each micro mirror 82. That is, the light is reflected in the exposure direction and the non-exposure direction.

上記微小ミラー82のオン/オフ制御は、DMD80に接続された後述するコントローラ302によって行われる。また、プリント配線基板用素材30の感光材料30Kへのレーザ光の照射光量は、単位時間当たりにおける微小ミラーをオンにしておく時間とオフにしておく時間との比率を変えることにより制御することができる。   The on / off control of the micro mirror 82 is performed by a controller 302 (described later) connected to the DMD 80. Further, the amount of laser light applied to the photosensitive material 30K of the printed wiring board material 30 can be controlled by changing the ratio of the time for turning on and turning off the micromirror per unit time. it can.

次に、ミラーアレイ部81の部分使用について説明する。図6(A)および(B)に示すように、ミラーアレイ部81には、露光する際の主走査方向、すなわち列方向に1024個(画素)配置された微小ミラーが、露光する際の副走査方向、すなわち行方向に756個(画素列)配列されているが、本例では、コントローラにより一部の微小ミラーの列(例えば、1024列×300行)だけを駆動するように制御がなされる。   Next, partial use of the mirror array unit 81 will be described. As shown in FIGS. 6A and 6B, in the mirror array portion 81, 1024 micro-pixels arranged in the main scanning direction at the time of exposure, that is, in the column direction, are arranged in the sub-direction at the time of exposure. Although 756 (pixel columns) are arranged in the scanning direction, that is, in the row direction, in this example, control is performed so that only a part of micromirror columns (eg, 1024 columns × 300 rows) is driven by the controller. The

例えば、図6(A)に示すように、ミラーアレイ部81の756行の行方向の中央部に配置された微小ミラー82の行列領域80Cのみを制御してもよく、図6(B)に示すように、ミラーアレイ部81の行方向の端部に配置された微小ミラー82の行列領域80Tのみを制御してもよい。DMD80を制御する際のデータ処理速度には限界があり、制御する微小ミラーの数(画素数)が多くなるにしたがって各微小ミラー82の変調速度が低下するので、ミラーアレイ部81中の一部分だけを使用することで、この部分が含むそれぞれの微小ミラー82の変調速度を速くすることができる。   For example, as shown in FIG. 6A, it is possible to control only the matrix region 80C of the micromirrors 82 arranged at the center in the row direction of the 756 rows of the mirror array unit 81, as shown in FIG. As shown, only the matrix region 80T of the micromirrors 82 arranged at the end of the mirror array portion 81 in the row direction may be controlled. The data processing speed when controlling the DMD 80 is limited, and the modulation speed of each micromirror 82 decreases as the number of micromirrors to be controlled (number of pixels) increases. Can be used to increase the modulation speed of each micromirror 82 included in this portion.

<温調手段90>
図3に示すように、温調手段90は、DMD80に熱を加えるための加熱部91と、DMD80の温度を測定するサーミスタ92と、サーミスタ92で測定された温度にもとづいて、DMDの温度が所望の温度となるように加熱部91を制御するコントローラ93とを有している。なお、この温調手段90は、光源66から発せられた光をDMD80に入射させているときに、上記DMD80に熱を加えてDMD80の温度を上昇させるものであって、温調手段90は、例えば、DMD80の温度が、このDMD80の耐久温度以下、かつ耐久温度近傍となるように温調する。
<Temperature control means 90>
As shown in FIG. 3, the temperature adjustment means 90 includes a heating unit 91 for applying heat to the DMD 80, a thermistor 92 for measuring the temperature of the DMD 80, and the temperature of the DMD based on the temperature measured by the thermistor 92. And a controller 93 that controls the heating unit 91 so as to obtain a desired temperature. The temperature adjustment means 90 is for increasing the temperature of the DMD 80 by applying heat to the DMD 80 when the light emitted from the light source 66 is incident on the DMD 80. For example, the temperature is adjusted so that the temperature of the DMD 80 is equal to or lower than the durable temperature of the DMD 80 and near the durable temperature.

なお、加熱部91がDMD80に熱を加える方式は、加熱部91とDMD80とを接触させて加熱部91に発生させた熱を熱伝導によりDMD80に伝えたり、あるいは、加熱部91とDMD80とを接触させることなく加熱部91に発生させた熱を輻射によりDMD80に伝えたりする方式を採用することができる。また、加熱部91に熱を発生させる方式は、従来より知られている方式を採用することができ、例えば、金属等の導体に電流を流して発熱させる抵抗加熱方式、導電体中に高周波の渦電流を誘起して発熱させる誘導加熱方式、接触させた2種類の金属間に電流を流して熱を移動させるペルチェ効果を利用した方式、あるいは、加熱した流体を循環させる方式等を採用することができる。なお、コントローラ93によって加熱部91を制御する方式は、加熱部91に供給する電流や加熱流体を、増加/減少させたり、あるいはオン/オフさせたりする方式を採用することができる。   The heating unit 91 applies heat to the DMD 80 in such a manner that the heating unit 91 and the DMD 80 are brought into contact with each other and the heat generated in the heating unit 91 is transmitted to the DMD 80 by heat conduction, or the heating unit 91 and the DMD 80 are connected. It is possible to adopt a method in which the heat generated in the heating unit 91 is transmitted to the DMD 80 by radiation without contact. In addition, as a method for generating heat in the heating unit 91, a conventionally known method can be adopted. For example, a resistance heating method in which a current flows through a conductor such as metal to generate heat, and a high-frequency wave is generated in the conductor. Adopting an induction heating method that induces eddy current to generate heat, a method that uses Peltier effect to transfer heat by flowing current between two kinds of metals in contact, or a method that circulates a heated fluid Can do. In addition, the system which controls the heating part 91 with the controller 93 can employ | adopt the system which increases / decreases the current supplied to the heating part 91, and a heating fluid, or turns it on / off.

<結像光学系51>
結像光学系51は、図1に示すように、レンズ系52,54からなる第1結像光学系51A、マイクロレンズアレイ55、アパーチャアレイ59、レンズ系57,58からなる第2結像光学系51Bがこの順に光路の上流側から下流側に並べられて構成されている。上記マイクロレンズアレイ55は、DMD80の各微小ミラー82で反射され上記第1結像光学系51Aを通った、上記各微小ミラー82に対応する各光束のそれぞれを通す各マイクロレンズ55aが配置されてなるものである。このマイクロレンズ55aは、例えば、焦点距離が0.19mm、NA(開口数)が0.11のものを用いることができる。また、アパーチャアレイ59は、マイクロレンズアレイ55の各マイクロレンズ55aに対応させて形成した多数のアパーチャ59aからなるものである。
<Imaging optical system 51>
As shown in FIG. 1, the imaging optical system 51 includes a first imaging optical system 51A including lens systems 52 and 54, a second imaging optical system including microlens array 55, aperture array 59, and lens systems 57 and 58. The system 51B is arranged in this order from the upstream side to the downstream side of the optical path. The microlens array 55 includes microlenses 55a that are reflected by the micromirrors 82 of the DMD 80 and that pass through the first imaging optical system 51A and that pass through the light beams corresponding to the micromirrors 82, respectively. It will be. As the microlens 55a, for example, a lens having a focal length of 0.19 mm and an NA (numerical aperture) of 0.11 can be used. The aperture array 59 includes a large number of apertures 59a formed corresponding to the microlenses 55a of the microlens array 55.

上記第1結像光学系51Aは、DMD80による像を3倍に拡大してマイクロレンズアレイ55中に結像する。そして第2結像光学系51Bは、マイクロレンズアレイ55中に結像させた像を拡大してプリント配線基板用素材30の感光材料30K上に結像させる。したがって、結像光学系51全体としては、DMD80によって空間光変調された配線パターンを5倍に拡大してプリント配線基板用素材30の感光材料30K上に結像させる。   The first imaging optical system 51A enlarges the image by the DMD 80 three times and forms an image in the microlens array 55. The second imaging optical system 51B enlarges the image formed in the microlens array 55 and forms the image on the photosensitive material 30K of the printed wiring board material 30. Therefore, the entire imaging optical system 51 enlarges the wiring pattern spatially modulated by the DMD 80 five times and forms an image on the photosensitive material 30K of the printed wiring board material 30.

なお、上記プリント配線基板用素材30は、後述するステージ駆動装置により副走査方向(図1の紙面に垂直な方向、図中Y方向)に搬送される。   The printed wiring board material 30 is conveyed in the sub-scanning direction (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, the Y direction in the drawing) by a stage driving device described later.

<温調手段でDMDを温調する作用>
ここで、上記温調手段90でDMD80を温調する効果について説明する。
<Operation of controlling temperature of DMD by temperature control means>
Here, the effect of adjusting the temperature of the DMD 80 by the temperature adjusting means 90 will be described.

図7は、縦軸に比率(ε)、横軸に時間(t)を示す座標上に、光源66から発せられた光を光透過窓部87に通した累積時間(累積光照射時間)と、累積光照射時間が0のときに透過窓部87を通って射出されるレーザ光の光強度に対する特定の累積光照射時間において透過窓部87を通って射出されるレーザ光の光強度の比率との関係を示すものである。   FIG. 7 shows the cumulative time (cumulative light irradiation time) in which the light emitted from the light source 66 is passed through the light transmission window 87 on the coordinates where the vertical axis indicates the ratio (ε) and the horizontal axis indicates the time (t). The ratio of the light intensity of the laser light emitted through the transmission window 87 during a specific cumulative light irradiation time to the light intensity of the laser light emitted through the transmission window 87 when the cumulative light irradiation time is 0 It shows the relationship.

すなわち、累積光照射時間t=0における、光源66から発せられ光透過窓部87、微小ミラー、および光透過窓部87を通って射出させたレーザ光の光強度H(t=0)に対する、特定の累積光照射時間t=txにおける、光源66から発せられ光透過窓部87、微小ミラー、および光透過窓部87を通って射出させたレーザ光の光強度H(t=tx)の比率ε(ε=H(t=tx)/H(t=0)、以後、上記比率εを光通過比率εという、)を示したものである。   That is, with respect to the light intensity H (t = 0) of the laser light emitted from the light source 66 and emitted through the light transmission window 87, the minute mirror, and the light transmission window 87 at the cumulative light irradiation time t = 0. Ratio of light intensity H (t = tx) of laser light emitted from the light source 66 and emitted through the light transmission window portion 87, the minute mirror, and the light transmission window portion 87 at a specific cumulative light irradiation time t = tx. ε (ε = H (t = tx) / H (t = 0), hereinafter, the ratio ε is referred to as a light passage ratio ε).

なお、上記光強度の測定は、全ての微小ミラーをオンにした状態で、かつ、光源66から発せられた光の光量を予め定められた一定の値にして測定した。また、累積光照射時間が0(t=0)のときの光通過比率εは100%であるが、このとき、光透過窓部87に入射させたレーザ光を微小ミラーで反射させるときに約10%、光透過窓部87を2回通る時に約8%の光量の損失が生じている。   The light intensity was measured with all the micromirrors turned on and with the light quantity of light emitted from the light source 66 being a predetermined constant value. Further, when the cumulative light irradiation time is 0 (t = 0), the light passing ratio ε is 100%. At this time, when the laser light incident on the light transmission window 87 is reflected by the micromirror, the light passing ratio ε is about 100%. A loss of light amount of about 8% occurs when the light passes through the light transmission window 87 twice by 10%.

DMD80に熱を加えていないとき(図中の線J0で示す)には、累積光照射時間が増大するに従って、上記光通過比率εが大きく低下する。これは、光透過窓部87の内側(ミラーアレイ部81の側、あるいは密封空間Mに面する側)の表面に密封空間M中の浮遊粒子が堆積したために、光透過窓部87における上記レーザ光の反射、散乱、および吸収が増大したためである。そして、浮遊粒子の堆積の進行が飽和したときに、上記光通過比率εは概略一定の値P1に収束する。   When heat is not applied to the DMD 80 (indicated by the line J0 in the figure), the light passage ratio ε decreases greatly as the cumulative light irradiation time increases. This is because the suspended particles in the sealed space M are deposited on the inner surface of the light transmissive window 87 (on the side of the mirror array portion 81 or the side facing the sealed space M). This is due to increased light reflection, scattering, and absorption. When the progress of deposition of suspended particles is saturated, the light passage ratio ε converges to a substantially constant value P1.

一方、DMD80に熱を加え、このDMD80の温度を耐久温度以下、かつ、耐久温度の近傍としたとき(図中の線J1で示す)には、上記DMD80に熱を加えていないときに比べて、上記浮遊粒子の透過窓部87の内側への堆積の進行がはるかに遅いので上記光通過比率の値εの低下の度合いも少ない。   On the other hand, when heat is applied to the DMD 80 and the temperature of the DMD 80 is equal to or lower than the endurance temperature and close to the endurance temperature (indicated by the line J1 in the figure), the heat is not applied to the DMD 80. Since the progress of the accumulation of the floating particles inside the transmission window portion 87 is much slower, the degree of decrease in the light passing ratio value ε is small.

また、図8は、縦軸に比率(ε)を、横軸に温度(T)を示す座標軸上に、DMD80に熱を加えてDMD80を一定温度に温調したときの各温度と、DMD80を上記各温度に温調した状態で累積光照射時間が所定の時間、例えば、1000時間(t=1000)に達したときの上記光通過比率との関係を示すものである。   Further, FIG. 8 shows each temperature when the DMD 80 is heated to a constant temperature by applying heat to the DMD 80 on the coordinate axis indicating the ratio (ε) on the vertical axis and the temperature (T) on the horizontal axis. It shows the relationship with the light passage ratio when the accumulated light irradiation time reaches a predetermined time, for example, 1000 hours (t = 1000) in a state where the temperature is adjusted to each temperature.

図から解るように、温調手段90によりDMD80を一定温度に温調するときの各設定温度(T)が常温To(例えば20℃)から高くなるにしたがって、光通過比率の値εが増大することがわかる。これは、温調手段90によるDMD80の設定温調が高くなるにしたがって、上記累積光照射時間が1000時間に達したときの密封空間M中の浮遊粒子の光透過窓部87の内側への堆積量が減少したためである。DMD80の温度をこのDMD80の耐久温度(例えば50℃)以下、かつ、耐久温度の近傍(例えば45℃以上、50℃以下、図中の記号Twで示す範囲)に保持したときには、上記光通過比率の値εは100%に近い値となる。   As can be seen from the figure, the value ε of the light passage ratio increases as each set temperature (T) when the temperature of the DMD 80 is controlled to a constant temperature by the temperature control means 90 increases from the normal temperature To (for example, 20 ° C.). I understand that. This is because as the set temperature control of the DMD 80 by the temperature control means 90 becomes higher, the accumulation of suspended particles in the sealed space M inside the light transmission window portion 87 when the cumulative light irradiation time reaches 1000 hours. This is because the amount decreased. When the temperature of the DMD 80 is kept below the endurance temperature (for example, 50 ° C.) of the DMD 80 and in the vicinity of the endurance temperature (for example, 45 ° C. or more and 50 ° C. or less, the range indicated by the symbol Tw in the figure) The value ε is close to 100%.

<<露光装置の全体についての説明>>
以下、露光装置の全体について説明する。図9は露光装置の外観を示す斜視図、図10は露光ヘッドを用いて感光材料を露光する様子を示す斜視図、図11(A)は感光材料上に形成される露光領域を示す平面図、図11(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの位置関係を示す図である。
<< Explanation of the entire exposure apparatus >>
Hereinafter, the entire exposure apparatus will be described. FIG. 9 is a perspective view showing the external appearance of the exposure apparatus, FIG. 10 is a perspective view showing how the photosensitive material is exposed using the exposure head, and FIG. 11A is a plan view showing an exposure area formed on the photosensitive material. FIG. 11B is a diagram showing the positional relationship of the exposure areas by each exposure head.

上記露光装置200は、プリント配線基板用素材30の裏面(感光材料30Kの側とは反対側の面)を吸着して保持する平板状の移動ステージ152を備えている。4本の脚部154に支持された厚い板状の設置台156の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド158が設置されている。ステージ152は、その長手方向が上記ステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置には、副走査手段としてのステージ152をガイド158に沿ってステージ移動方向に駆動するステージ駆動装置(図示せず)が設けられている。   The exposure apparatus 200 includes a flat moving stage 152 that sucks and holds the back surface of the printed wiring board material 30 (the surface opposite to the photosensitive material 30K). Two guides 158 extending along the stage moving direction are installed on the upper surface of the thick plate-shaped installation table 156 supported by the four legs 154. The stage 152 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by a guide 158 so as to be reciprocally movable. The exposure apparatus is provided with a stage driving device (not shown) that drives a stage 152 as a sub-scanning means along the guide 158 in the stage moving direction.

設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート160が設けられている。コ字状のゲート160の端部の各々は、設置台156の両側面に固定されている。このゲート160にはスキャナ162およびプリント配線基板用素材30の先端および後端を検知する複数(例えば2個)のセンサ164が各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ162およびセンサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。   A U-shaped gate 160 is provided at the center of the installation table 156 so as to straddle the movement path of the stage 152. Each of the ends of the U-shaped gate 160 is fixed to both side surfaces of the installation table 156. A plurality of (for example, two) sensors 164 for detecting the front and rear ends of the scanner 162 and the printed wiring board material 30 are respectively attached to the gate 160 and fixedly arranged above the moving path of the stage 152. . The scanner 162 and the sensor 164 are connected to a controller (not shown) that controls them.

スキャナ162は、図10および図11(B)に示すように、m行n列(例えば3行5列)の略マトリックス状に配列された複数(例えば14個)の露光ヘッド166を備えている。この例では、プリント配線基板用素材30の幅との関係で、1行目および2行目には5個、3行目には4個の露光ヘッド166を配置してある。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。   As shown in FIGS. 10 and 11B, the scanner 162 includes a plurality of (for example, 14) exposure heads 166 arranged in an approximately matrix of m rows and n columns (for example, 3 rows and 5 columns). . In this example, five exposure heads 166 are arranged in the first and second rows and four in the third row in relation to the width of the printed wiring board material 30. In addition, when showing each exposure head arranged in the m-th row and the n-th column, it is expressed as an exposure head 166mn.

露光ヘッド166による露光エリア168は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、ステージ152の移動に伴い、プリント配線基板用素材30には露光ヘッド166ごとに帯状の露光済み領域170が形成される。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。   An exposure area 168 by the exposure head 166 has a rectangular shape with a short side in the sub-scanning direction. Accordingly, as the stage 152 moves, a strip-shaped exposed region 170 is formed for each exposure head 166 in the printed wiring board material 30. In addition, when showing the exposure area by each exposure head arranged in the mth row and the nth column, it is expressed as an exposure area 168mn.

また、図11(A)および(B)に示すように、帯状の露光済み領域170が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍、本例では2倍)ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821と3行目の露光エリア16831とにより露光することができる。   Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, each of the exposure heads in each row arranged in a line so that the strip-shaped exposed regions 170 are arranged without gaps in the direction orthogonal to the sub-scanning direction. These are arranged with a predetermined interval (natural number times the long side of the exposure area, twice in this example) in the arrangement direction. For this reason, the part which cannot be exposed between the exposure area 16811 of the 1st line and the exposure area 16812 can be exposed by the exposure area 16821 of the 2nd line and the exposure area 16831 of the 3rd line.

露光ヘッド16611〜166mn各々は、上述のように入射したレーザ光を画像データに応じて画素ごとに変調するDMD80を備えている。各露光ヘッド166は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた後述するコントローラ302に接続されている。このデータ処理部では、入力された配線パターンを示すデータに基づいて、DMD80の各微小ミラーを制御するための制御信号を生成する。また、ミラー駆動制御部では、データ処理部で生成した制御信号に基づいて、DMD80の各微小ミラーをオン/オフさせる。   Each of the exposure heads 16611 to 166mn includes a DMD 80 that modulates the incident laser light for each pixel in accordance with image data. Each exposure head 166 is connected to a controller 302 (to be described later) including a data processing unit and a mirror drive control unit. This data processing unit generates a control signal for controlling each micromirror of the DMD 80 based on the input data indicating the wiring pattern. The mirror drive control unit turns on / off each micromirror of the DMD 80 based on the control signal generated by the data processing unit.

<<露光装置の電気的な構成に関する説明>>
次に、露光装置200の電気的な構成について説明する。図12は露光装置の電気的構成を示すブロック図である。
<< Explanation regarding electrical configuration of exposure apparatus >>
Next, the electrical configuration of the exposure apparatus 200 will be described. FIG. 12 is a block diagram showing the electrical configuration of the exposure apparatus.

図に示すように全体制御部300には変調回路301が接続されている。変調回路301は、配線パターンを示す画像データを取得する。また、その変調回路301にはDMD80を制御するコントローラ302が接続されている。さらに、全体制御部300には、光源66に配されたレーザモジュールを駆動するLD(Laser Diode)駆動回路303が接続されている。また、全体制御部300には、ステージ152を駆動するステージ駆動装置304が接続されている。   As shown in the figure, a modulation circuit 301 is connected to the overall control unit 300. The modulation circuit 301 acquires image data indicating a wiring pattern. A controller 302 that controls the DMD 80 is connected to the modulation circuit 301. Furthermore, an LD (Laser Diode) drive circuit 303 that drives a laser module disposed in the light source 66 is connected to the overall control unit 300. The overall controller 300 is connected to a stage driving device 304 that drives the stage 152.

<<露光装置の動作についての説明>>
次に、上記露光装置200の動作について説明する。温調手段90のコントローラ93の制御により、DMD80に熱を加えてDMD80の温度を、例えば、上記のようにこのDMD80の耐久温度以下、かつ、この耐久温度近傍に保持する。
<< Explanation of operation of exposure apparatus >>
Next, the operation of the exposure apparatus 200 will be described. Under the control of the controller 93 of the temperature adjusting means 90, heat is applied to the DMD 80 to maintain the temperature of the DMD 80, for example, at or below the durable temperature of the DMD 80 as described above.

スキャナ162の各露光ヘッド166の光源66が有するGaN系半導体レーザの各々から発せられた合波された各レーザ光の光束は光ファイバ束66Aの端面から射出される。   The light beams of the combined laser beams emitted from the GaN-based semiconductor lasers included in the light sources 66 of the exposure heads 166 of the scanner 162 are emitted from the end face of the optical fiber bundle 66A.

配線パターンの露光に際しては、上記画像データが変調回路301からDMD80のコントローラ302に入力され、コントローラ302のフレームメモリに一旦記憶される。   When the wiring pattern is exposed, the image data is input from the modulation circuit 301 to the controller 302 of the DMD 80 and temporarily stored in the frame memory of the controller 302.

プリント配線基板用素材30を表面に吸着したステージ152は、ステージ駆動装置304の駆動により、ガイド158に沿って上流側から下流側に一定速度で移動する。ステージ152がゲート160の下を通過する際に、ゲート160に取り付けられたセンサ164によりプリント配線基板用素材30の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された上記配線パターンを作成するための画像データがコントローラ302のデータ処理部によって読み出され、データ処理部がその画像データに基づいて露光ヘッド166ごとの制御信号を生成する。そして、ミラー駆動制御部が、上記生成された制御信号に基づいて露光ヘッド166ごとにDMD80の微小ミラーの各々をオンオフ制御する。なお、本例の場合、上記微小ミラーのサイズは14μm×14μmである。   The stage 152 that has attracted the printed wiring board material 30 to the surface thereof moves at a constant speed from the upstream side to the downstream side along the guide 158 by the drive of the stage driving device 304. When the front end of the printed wiring board material 30 is detected by the sensor 164 attached to the gate 160 when the stage 152 passes under the gate 160, the wiring pattern stored in the frame memory is created. The image data is read by the data processing unit of the controller 302, and the data processing unit generates a control signal for each exposure head 166 based on the image data. Then, the mirror drive control unit performs on / off control of each micromirror of the DMD 80 for each exposure head 166 based on the generated control signal. In the case of this example, the size of the micromirror is 14 μm × 14 μm.

光源66から発せられたレーザ光をDMD80に入射させると、DMD80の微小ミラー82がオン状態のときにこの微小ミラー82で反射した光束は、結像光学系51を通ってプリント配線基板用素材30の感光材料30K上に結像され、感光材料30K上の各露光エリア168を露光する。また、プリント配線基板用素材30をステージ152と共に一定速度でステージ移動方向に移動させることにより、このプリント配線基板用素材30は上記ステージ移動方向とは反対の副走査方向に順次露光され、感光材料30K上に露光ヘッド166ごとの帯状の露光済み領域170が形成される。   When laser light emitted from the light source 66 is incident on the DMD 80, the light beam reflected by the micro mirror 82 when the micro mirror 82 of the DMD 80 is in the on state passes through the imaging optical system 51 and is printed on the printed wiring board material 30. An image is formed on the photosensitive material 30K, and each exposure area 168 on the photosensitive material 30K is exposed. Further, by moving the printed wiring board material 30 together with the stage 152 at a constant speed in the stage moving direction, the printed wiring board material 30 is sequentially exposed in the sub-scanning direction opposite to the stage moving direction. A strip-shaped exposed region 170 for each exposure head 166 is formed on 30K.

スキャナ162によるプリント配線基板用素材30への露光が終了し、センサ164がプリント配線基板用素材30の後端を検出すると、ステージ152は、ステージ駆動装置304の駆動により、ガイド158に沿ってゲート160の最上流側にある原点に復帰し、次の露光への使用が可能となる。   When the exposure to the printed wiring board material 30 by the scanner 162 is completed and the sensor 164 detects the rear end of the printed wiring board material 30, the stage 152 gates along the guide 158 by driving the stage driving device 304. The origin returns to the most upstream side of 160 and can be used for the next exposure.

このように、DMD80に熱を加えてDMD80の温度を上昇させた状態で露光を行うことにより、密封空間M中の浮遊粒子の光透過窓部87への堆積を抑制することができ、光透過窓部でのレーザ光の反射、散乱、および吸収の増大を抑制することができるので、感光材料上に結像させる露光パターンの品質の低下を抑制することができる。   In this way, by performing exposure in a state where the temperature of the DMD 80 is increased by applying heat to the DMD 80, accumulation of suspended particles in the sealed space M on the light transmission window 87 can be suppressed, and light transmission can be suppressed. Since an increase in reflection, scattering, and absorption of laser light at the window can be suppressed, it is possible to suppress a decrease in quality of the exposure pattern formed on the photosensitive material.

なお、本実施の形態では、露光装置200で使用する光源は、GaN系半導体レーザとしたが、例えば、固体レーザ、ガスレーザなども採用できる。具体的には、波長約355nmのYAGレーザとSHGを組み合わせたレーザ、波長約355nmのYLFレーザとSHGを組み合わせたレーザ、波長約266nmのYAGレーザとSHGを組み合わせたレーザ、波長約248nmのエキシマレーザ、波長約193nmのエキシマレーザなどを採用することもできる。さらに、上記光源として、レーザ光源ではなく水銀ランプ等を採用することもできる。   In the present embodiment, the light source used in the exposure apparatus 200 is a GaN-based semiconductor laser. However, for example, a solid laser, a gas laser, or the like can be used. Specifically, a laser combining a YAG laser having a wavelength of approximately 355 nm and SHG, a laser combining a YLF laser having a wavelength of approximately 355 nm and SHG, a laser combining a YAG laser having a wavelength of approximately 266 nm and SHG, and an excimer laser having a wavelength of approximately 248 nm An excimer laser having a wavelength of about 193 nm can also be employed. Further, instead of a laser light source, a mercury lamp or the like can be adopted as the light source.

なお、上記露光方式は、配線パターンを露光する場合に限らず、どのようなパターンあるいは画像を露光する場合にも適用することができる。   The above exposure method is not limited to the case of exposing a wiring pattern, but can be applied to the case of exposing any pattern or image.

また、上記実施の形態においては、空間光変調器として、微小ミラーを2次元状に多数配列してなるミラーアレイ部を有するDMDを用いて感光材料を露光する露光方式について説明したが、このような場合に限らない。すなわち、空間光変調器には、光源から発せられた紫外または紫色の波長を持つ光を変調させる変調素子を2次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有する空間光変調器を採用することができる。このような場合には、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を前記変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させ、この射出させた光を感光材料上に結像させて上記感光材料を露光する。   In the above embodiment, an exposure method has been described in which a photosensitive material is exposed using a DMD having a mirror array portion in which a number of micromirrors are two-dimensionally arranged as a spatial light modulator. This is not always the case. That is, the spatial light modulator includes a modulation element array section in which a large number of modulation elements that modulate ultraviolet or violet light emitted from a light source are arranged in a two-dimensional manner, and a transmission material that transmits the light. A spatial light modulator having a light transmission window portion and a sealing cover portion for sealing the modulation element array portion with the light transmission window portion can be employed. In such a case, the light emitted from the light source incident through the light transmission window portion is spatially modulated by the modulation element array portion and emitted from the light transmission window portion, and the emitted light is emitted from the light transmission window portion. Is imaged on the photosensitive material to expose the photosensitive material.

本発明の実施の形態の露光装置が備える露光ヘッドの光学系の光路を示す図The figure which shows the optical path of the optical system of the exposure head with which the exposure apparatus of embodiment of this invention is provided 露光ヘッドの光学系の概略構成を示す斜視図The perspective view which shows schematic structure of the optical system of exposure head DMDとこのDMDに熱を加える温調手段の概略構成を示す拡大斜視図Enlarged perspective view showing schematic configuration of DMD and temperature control means for applying heat to DMD 2次元状に配列された多数の微小ミラーの一部分を拡大して示す図The figure which expands and shows a part of many micromirrors arranged in two dimensions 微小ミラーの動作を示す図Diagram showing the operation of a micromirror ミラーアレイ中の微小ミラーの使用領域の例を示す図The figure which shows the example of the use area of the minute mirror in the mirror array 累積光照射時間と光通過比率との関係を示す図The figure which shows the relationship between accumulation light irradiation time and light passage ratio DMD80を温調したときの各温度と、各温度において所定の累積光照射時間に達したときの光通過比率との関係を示す図The figure which shows the relationship between each temperature when DMD80 is temperature-controlled, and the light passage ratio when reaching predetermined | prescribed cumulative light irradiation time in each temperature 露光装置の外観を示す斜視図A perspective view showing the appearance of the exposure apparatus 露光ヘッドを用いて感光材料を露光する様子を示す斜視図The perspective view which shows a mode that a photosensitive material is exposed using an exposure head 図11(A)は感光材料上に形成される露光領域を示す平面図、図11(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの位置関係を示す図FIG. 11A is a plan view showing an exposure area formed on the photosensitive material, and FIG. 11B is a view showing the positional relationship of the exposure area by each exposure head. 露光装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of exposure apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

30 プリント配線基板用素材
30K 感光材料
51 結像光学系
66 光源
80 DMD
81 ミラーアレイ
82 微小ミラー
87 光透過窓部
88 密封カバー部
90 温調手段
166 露光ヘッド
200 露光装置
Le レーザ光
30 Printed Wiring Board Material 30K Photosensitive Material 51 Imaging Optical System 66 Light Source 80 DMD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 81 Mirror array 82 Micro mirror 87 Light transmission window part 88 Sealing cover part 90 Temperature control means 166 Exposure head 200 Exposure apparatus Le Laser light

Claims (5)

光源から発せられた紫外または紫色の波長を持つ光を変調させる変調素子を2次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有する空間光変調器を用いて、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を前記変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させ、この射出させた光を感光材料上に結像させて該感光材料を露光する露光方法であって、
前記光源から発せられた光を前記空間光変調器に入射させているときに、該空間光変調器に熱を加えて該空間光変調器の温度を上昇させることを特徴とする露光方法。
A modulation element array section in which a large number of modulation elements that modulate ultraviolet or violet wavelengths emitted from a light source are arranged in a two-dimensional manner, a light transmission window section made of a transmission material that transmits the light, and the modulation Using a spatial light modulator having a sealing cover portion for sealing an element array portion with the light transmission window portion, the light emitted from the light source incident through the light transmission window portion is modulated. An exposure method for exposing the photosensitive material by performing spatial light modulation in the element array unit and emitting the light from the light transmission window, and forming an image of the emitted light on the photosensitive material,
An exposure method characterized in that when light emitted from the light source is incident on the spatial light modulator, heat is applied to the spatial light modulator to raise the temperature of the spatial light modulator.
紫外または紫色の波長を持つ光を発する光源と、
前記光を変調させる変調素子を2次元状に多数配列してなる変調素子アレイ部、前記光を透過させる透過材からなる光透過窓部、および前記変調素子アレイ部を前記光透過窓部との間に密封するための密封カバー部を有し、前記光透過窓部を通って入射した前記光源から発せられた光を前記変調素子アレイ部で空間光変調して前記光透過窓部から射出させる空間光変調器と、
前記光透過窓部を通して射出させた前記空間光変調された光を感光材料上に結像させる結像光学系とを備え、前記感光材料を露光する露光装置であって、
前記空間光変調器に熱を加えて該空間光変調器の温度を上昇させる温調手段を備えていることを特徴とする露光装置。
A light source that emits light having an ultraviolet or violet wavelength;
A modulation element array section in which a large number of modulation elements for modulating the light are two-dimensionally arranged, a light transmission window section made of a transmission material that transmits the light, and the modulation element array section with the light transmission window section A sealing cover portion for sealing between them, and the light emitted from the light source incident through the light transmission window portion is spatially modulated by the modulation element array portion and emitted from the light transmission window portion; A spatial light modulator;
An exposure apparatus that exposes the photosensitive material, the imaging optical system comprising: an imaging optical system that forms an image on the photosensitive material of the spatially light-modulated light emitted through the light transmission window;
An exposure apparatus comprising temperature adjusting means for applying heat to the spatial light modulator to increase the temperature of the spatial light modulator.
前記温調手段が、前記空間光変調器を、該空間光変調器の耐久温度以下であって、かつ、この耐久温度近傍の温度に温調するものであることを特徴とする請求項2記載の露光装置。 The temperature control means adjusts the temperature of the spatial light modulator to a temperature not higher than the endurance temperature of the spatial light modulator and in the vicinity of the endurance temperature. Exposure equipment. 前記光源が、波長100nm以上、420nm以下の光を発するものであることを特徴とする請求項2または3記載の露光装置。 4. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the light source emits light having a wavelength of not less than 100 nm and not more than 420 nm. 前記空間光変調器が、前記変調素子として、前記光源から発せられた光を反射させ変調させる微小ミラーを有し、前記変調素子アレイ部として、前記微小ミラーを2次元状に多数配列してなるミラーアレイ部を有するDMDであることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載の露光装置。   The spatial light modulator has, as the modulation element, a micromirror that reflects and modulates light emitted from the light source, and the modulation element array unit includes a plurality of micromirrors arranged in a two-dimensional manner. 5. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the exposure apparatus is a DMD having a mirror array section.
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