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JP7631159B2 - Drawing device - Google Patents

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JP7631159B2
JP7631159B2 JP2021155164A JP2021155164A JP7631159B2 JP 7631159 B2 JP7631159 B2 JP 7631159B2 JP 2021155164 A JP2021155164 A JP 2021155164A JP 2021155164 A JP2021155164 A JP 2021155164A JP 7631159 B2 JP7631159 B2 JP 7631159B2
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Japan
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imaging
optical system
temperature
substrate
light
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幸英 茂野
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Screen Holdings Co Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、基板に対する描画を行う描画装置に関する。 The present invention relates to a drawing device that draws on a substrate.

従来、半導体基板、プリント基板、または、有機EL表示装置もしくは液晶表示装置用のガラス基板等(以下、「基板」という。)に形成された感光材料に光を照射することにより、パターンの描画を行う描画装置が使用されている。 Conventionally, a drawing device has been used that draws a pattern by irradiating light onto a photosensitive material formed on a semiconductor substrate, a printed circuit board, or a glass substrate for an organic electroluminescence display device or a liquid crystal display device (hereinafter referred to as a "substrate").

例えば、特許文献1のパターン露光装置では、光源から出力された光がDMD(Digital Micromirror Device)によって空間変調されることによりパターン光が形成され、当該パターン光が光学系により感光材料上に結像される。当該光学系は、DMDにより形成されたパターン光を結像する第1結像光学系と、第1結像光学系の結像面に配置されたマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイを通過した光を感光材料上に結像させる第2結像光学系と、を含む。マイクロレンズアレイは、DMDの複数のマイクロミラーにそれぞれ対応するように二次元配列された複数のマイクロレンズを備える。当該パターン露光装置では、フォーカス制御部によりマイクロレンズアレイが光軸方向に移動されることにより、基板上におけるパターン光の結像位置が調節される。 For example, in the pattern exposure device of Patent Document 1, light output from a light source is spatially modulated by a DMD (Digital Micromirror Device) to form a pattern light, and the pattern light is imaged on a photosensitive material by an optical system. The optical system includes a first imaging optical system that images the pattern light formed by the DMD, a microlens array arranged on the imaging surface of the first imaging optical system, and a second imaging optical system that images the light that has passed through the microlens array on the photosensitive material. The microlens array has a plurality of microlenses that are two-dimensionally arranged to correspond to the plurality of micromirrors of the DMD. In the pattern exposure device, the microlens array is moved in the optical axis direction by a focus control unit, thereby adjusting the imaging position of the pattern light on the substrate.

特開2018-41025号公報JP 2018-41025 A

ところで、特許文献1のようなパターン露光装置では、スループットを向上させるために光量を増大させると、パターンの描画中に第1結像光学系中のレンズ温度が上昇するおそれがある。この場合、熱レンズ効果によって第1結像光学系の焦点距離が変動し、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ上に結像するべきDMDのマイクロミラーの像の結像位置が光軸方向にずれる(すなわち、ピントが合わなくなる)。その結果、一のマイクロレンズ上に結像するマイクロミラーの像が、隣接するマイクロレンズまで広がり、基板上において本来描画すべきでないスポットにも光が照射されて描画精度が低下するおそれがある。 However, in a pattern exposure apparatus such as that described in Patent Document 1, if the amount of light is increased to improve throughput, there is a risk that the lens temperature in the first imaging optical system will rise while the pattern is being drawn. In this case, the focal length of the first imaging optical system will fluctuate due to the thermal lens effect, and the imaging position of the image of the DMD micromirror that should be imaged on each microlens of the microlens array will shift in the optical axis direction (i.e., the image will be out of focus). As a result, the image of the micromirror that is imaged on one microlens will spread to adjacent microlenses, and light may be irradiated onto spots on the substrate that should not be drawn, reducing the drawing accuracy.

なお、熱レンズ効果による焦点距離の変動量は、レンズ中央部とレンズ周辺部とで異なるため、マイクロレンズアレイを単に光軸方向に移動するだけでは、マイクロレンズアレイの中央部に位置するマイクロレンズ上の結像位置のずれ、および、マイクロレンズアレイの周辺部に位置するマイクロレンズ上の結像位置のずれの双方を好適に調節することは困難である。また、透過率の高い材質のレンズを使用して熱レンズ効果を低減させることも考えられるが、レンズのコストが増大する。 In addition, since the amount of change in focal length due to the thermal lens effect differs between the center and periphery of the lens, it is difficult to appropriately adjust both the shift in the image formation position on the microlens located in the center of the microlens array and the shift in the image formation position on the microlens located in the periphery of the microlens array by simply moving the microlens array in the optical axis direction. It is also possible to reduce the thermal lens effect by using lenses made of a material with high transmittance, but this increases the cost of the lenses.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、熱レンズ効果による描画精度の低下を抑制することを目的としている。 The present invention has been developed in consideration of the above problems, and aims to suppress the deterioration of drawing accuracy due to the thermal lens effect.

請求項1に記載の発明は、基板に対する描画を行う描画装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板に対して光を照射してパターンを描画する描画ヘッドと、前記基板保持部を前記描画ヘッドに対して相対移動させる基板移動機構と、前記描画ヘッドから前記基板に照射される光の結像位置を調節するフォーカス制御部とを備え、前記描画ヘッドは、光源からの光を空間光変調する空間光変調部と、前記空間光変調部からの光の光路上に配置される結像光学系と、複数のマイクロレンズを有し、前記結像光学系からの光を集光するマイクロレンズアレイと、前記結像光学系の温度を測定する温度センサと、前記マイクロレンズアレイを湾曲させるアレイ変形機構とを備え、前記フォーカス制御部は、前記温度センサによる前記結像光学系の測定温度に基づいて前記アレイ変形機構を制御することにより、光軸方向における前記複数のマイクロレンズのそれぞれの位置を前記結像光学系からの光の結像位置へと近づける。 The invention described in claim 1 is a drawing device that draws on a substrate, comprising: a substrate holding unit that holds the substrate; a drawing head that irradiates light onto the substrate to draw a pattern; a substrate moving mechanism that moves the substrate holding unit relative to the drawing head; and a focus control unit that adjusts the imaging position of the light irradiated from the drawing head onto the substrate. The drawing head comprises a spatial light modulation unit that spatially modulates light from a light source; an imaging optical system that is arranged on the optical path of the light from the spatial light modulation unit; a microlens array that has a plurality of microlenses and focuses the light from the imaging optical system; a temperature sensor that measures the temperature of the imaging optical system; and an array deformation mechanism that bends the microlens array. The focus control unit controls the array deformation mechanism based on the temperature of the imaging optical system measured by the temperature sensor to bring the positions of each of the plurality of microlenses in the optical axis direction closer to the imaging position of the light from the imaging optical system.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の描画装置であって、前記温度センサは、前記結像光学系に含まれる一の光学素子の中央部における温度である第1測定温度を取得し、前記フォーカス制御部は、前記第1測定温度に基づいて前記アレイ変形機構を制御する。 The invention described in claim 2 is the drawing device described in claim 1, in which the temperature sensor acquires a first measured temperature, which is the temperature at the center of one optical element included in the imaging optical system, and the focus control unit controls the array deformation mechanism based on the first measured temperature.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の描画装置であって、前記温度センサは、前記一の光学素子の前記中央部から離間した他の部位における温度である第2測定温度も取得し、前記フォーカス制御部は、前記第1測定温度および前記第2測定温度に基づいて前記アレイ変形機構を制御する。 The invention described in claim 3 is the drawing device described in claim 2, in which the temperature sensor also acquires a second measured temperature, which is the temperature at another portion of the one optical element that is spaced apart from the central portion, and the focus control unit controls the array deformation mechanism based on the first measured temperature and the second measured temperature.

請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の描画装置であって、前記一の光学素子は、前記結像光学系に含まれる複数の光学素子のうち屈折率温度係数が最大の光学素子である。 The invention described in claim 4 is the drawing device described in claim 2 or 3, in which the one optical element is the optical element with the largest refractive index temperature coefficient among the multiple optical elements included in the imaging optical system.

請求項5に記載の発明は、請求項2ないし4のいずれか1つに記載の描画装置であって、前記一の光学素子は、前記結像光学系に含まれる複数の光学素子のうち線膨張係数が最大の光学素子である。 The invention described in claim 5 is the drawing device described in any one of claims 2 to 4, in which the one optical element is the optical element having the largest linear expansion coefficient among the multiple optical elements included in the imaging optical system.

請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の描画装置であって、前記マイクロレンズアレイの光軸方向に垂直な形状は、1組の長辺と1組の短辺とを有する長方形状であり、前記アレイ変形機構は、前記マイクロレンズアレイの前記1組の長辺に平行な長手方向における中央部を、前記マイクロレンズアレイの前記長手方向における両端部に対して前記光軸方向に相対的に変位させる変位部を備える。 The invention described in claim 6 is the drawing device described in any one of claims 1 to 5, in which the shape of the microlens array perpendicular to the optical axis direction is a rectangle having one set of long sides and one set of short sides, and the array deformation mechanism includes a displacement unit that displaces the center portion of the microlens array in the longitudinal direction parallel to the set of long sides in the optical axis direction relative to both ends of the microlens array in the longitudinal direction.

本発明では、熱レンズ効果による描画精度の低下を抑制することができる。 The present invention can suppress the deterioration of drawing accuracy due to the thermal lens effect.

一の実施の形態に係る描画装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a drawing device according to an embodiment; 制御部が備えるコンピュータの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a computer provided in the control unit. 制御部の機能を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the functions of a control unit. 描画ヘッドの側面図である。FIG. 描画ヘッドの一部を拡大して示す図である。FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the drawing head. 光学素子を示す図である。FIG. マイクロレンズアレイを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a microlens array. マイクロレンズアレイを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a microlens array. マイクロレンズアレイを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a microlens array. マイクロレンズアレイの変形の流れを示す図である。1A to 1C are diagrams illustrating a flow of deformation of a microlens array.

図1は、本発明の一の実施の形態に係る描画装置1を示す斜視図である。描画装置1は、空間光変調された略ビーム状の光を基板9上の感光材料に照射し、当該光の照射領域を基板9上にて走査することによりパターンの描画を行う直接描画装置である。図1では、互いに直交する3つの方向をX方向、Y方向およびZ方向として矢印にて示している。図1に示す例では、X方向およびY方向は互いに垂直な水平方向であり、Z方向は鉛直方向である。他の図においても同様である。 Figure 1 is a perspective view showing a drawing device 1 according to one embodiment of the present invention. The drawing device 1 is a direct drawing device that draws a pattern by irradiating a photosensitive material on a substrate 9 with spatially light-modulated, approximately beam-like light and scanning the irradiated area of the light on the substrate 9. In Figure 1, three mutually orthogonal directions are indicated by arrows as the X direction, the Y direction, and the Z direction. In the example shown in Figure 1, the X direction and the Y direction are horizontal directions perpendicular to each other, and the Z direction is a vertical direction. The same applies to the other figures.

描画装置1は、ステージ21と、ステージ移動機構22と、撮像部3と、描画部4と、制御部10とを備える。制御部10は、ステージ移動機構22、撮像部3および描画部4等を制御する。ステージ21は、撮像部3および描画部4の下方(すなわち、(-Z)側)において、水平状態の基板9を下側から保持する略平板状の基板保持部である。基板9は、例えばプリント配線基板である。ステージ21は、例えば、基板9の下面を吸着して保持するバキュームチャックである。ステージ21は、バキュームチャック以外の構造を有していてもよい。ステージ21上に載置された基板9の上面90は、Z方向に対して略垂直であり、X方向およびY方向に略平行である。 The drawing device 1 includes a stage 21, a stage movement mechanism 22, an imaging unit 3, a drawing unit 4, and a control unit 10. The control unit 10 controls the stage movement mechanism 22, the imaging unit 3, the drawing unit 4, and the like. The stage 21 is a substantially flat board-shaped board holder that holds the board 9 in a horizontal state from below (i.e., on the (-Z) side) below the imaging unit 3 and the drawing unit 4. The board 9 is, for example, a printed wiring board. The stage 21 is, for example, a vacuum chuck that adsorbs and holds the bottom surface of the board 9. The stage 21 may have a structure other than a vacuum chuck. The top surface 90 of the board 9 placed on the stage 21 is substantially perpendicular to the Z direction and substantially parallel to the X and Y directions.

ステージ移動機構22は、基板9を保持するステージ21を、撮像部3および描画部4に対して水平方向(すなわち、基板9の上面90に略平行な方向)に相対的に移動する基板移動機構である。ステージ移動機構22は、第1移動機構23と、第2移動機構24とを備える。第2移動機構24は、ステージ21をガイドレールに沿ってX方向に直線移動する。第1移動機構23は、ステージ21を第2移動機構24と共にガイドレールに沿ってY方向に直線移動する。第1移動機構23および第2移動機構24の駆動源は、例えば、リニアサーボモータ、または、ボールネジにモータが取り付けられたものである。第1移動機構23および第2移動機構24の構造は、様々に変更されてよい。 The stage moving mechanism 22 is a substrate moving mechanism that moves the stage 21 holding the substrate 9 in a horizontal direction (i.e., a direction approximately parallel to the upper surface 90 of the substrate 9) relative to the imaging unit 3 and the drawing unit 4. The stage moving mechanism 22 includes a first moving mechanism 23 and a second moving mechanism 24. The second moving mechanism 24 moves the stage 21 linearly in the X direction along the guide rail. The first moving mechanism 23 moves the stage 21 linearly in the Y direction together with the second moving mechanism 24 along the guide rail. The driving sources of the first moving mechanism 23 and the second moving mechanism 24 are, for example, a linear servo motor or a motor attached to a ball screw. The structures of the first moving mechanism 23 and the second moving mechanism 24 may be modified in various ways.

描画装置1では、Z方向に延びる回転軸を中心としてステージ21を回転するステージ回転機構が設けられてもよい。また、ステージ21をZ方向に移動するステージ昇降機構が描画装置1に設けられてもよい。ステージ回転機構として、例えば、サーボモータが利用可能である。ステージ昇降機構として、例えば、リニアサーボモータが利用可能である。ステージ回転機構およびステージ昇降機構の構造は、様々に変更されてよい。 The drawing device 1 may be provided with a stage rotation mechanism that rotates the stage 21 around a rotation axis extending in the Z direction. The drawing device 1 may also be provided with a stage lifting mechanism that moves the stage 21 in the Z direction. For example, a servo motor can be used as the stage rotation mechanism. For example, a linear servo motor can be used as the stage lifting mechanism. The structures of the stage rotation mechanism and the stage lifting mechanism may be modified in various ways.

撮像部3は、X方向に配列される複数(図1に示す例では、2つ)の撮像ヘッド31を備える。各撮像ヘッド31は、ステージ21およびステージ移動機構22を跨いで設けられるヘッド支持部30により、ステージ21およびステージ移動機構22の上方にて支持される。2つの撮像ヘッド31のうち、一方の撮像ヘッド31はヘッド支持部30に固定されており、他方の撮像ヘッド31はヘッド支持部30上においてX方向に移動可能である。これにより、2つの撮像ヘッド31間のX方向の距離を変更することができる。なお、撮像部3の撮像ヘッド31の数は、1であってもよく、3以上であってもよい。 The imaging unit 3 has multiple imaging heads 31 (two in the example shown in FIG. 1) arranged in the X direction. Each imaging head 31 is supported above the stage 21 and the stage movement mechanism 22 by a head support part 30 that is provided across the stage 21 and the stage movement mechanism 22. Of the two imaging heads 31, one imaging head 31 is fixed to the head support part 30, and the other imaging head 31 is movable in the X direction on the head support part 30. This makes it possible to change the distance in the X direction between the two imaging heads 31. The number of imaging heads 31 in the imaging unit 3 may be one, or three or more.

各撮像ヘッド31は、図示省略の撮像センサおよび光学系を備えるカメラである。各撮像ヘッド31は、例えば、2次元の画像を取得するエリアカメラである。撮像センサは、例えば、マトリクス状に配列された複数のCCD(Charge Coupled Device)等の素子を備える。各撮像ヘッド31では、図示省略の光源から基板9の上面90へと導かれた照明光の反射光が、光学系を介して撮像センサへと導かれる。撮像センサは、基板9の上面90からの反射光を受光し、略矩形状の撮像領域の画像を取得する。上記光源としては、LED(Light Emitting Diode)等の様々な光源が利用可能である。なお、各撮像ヘッド31は、ラインカメラ等、他の種類のカメラであってもよい。 Each imaging head 31 is a camera equipped with an imaging sensor and an optical system (not shown). Each imaging head 31 is, for example, an area camera that captures a two-dimensional image. The imaging sensor is equipped with, for example, a plurality of elements such as CCDs (Charge Coupled Devices) arranged in a matrix. In each imaging head 31, the reflected light of the illumination light guided from a light source (not shown) to the upper surface 90 of the substrate 9 is guided to the imaging sensor via the optical system. The imaging sensor receives the reflected light from the upper surface 90 of the substrate 9 and captures an image of the approximately rectangular imaging area. As the light source, various light sources such as LEDs (Light Emitting Diodes) can be used. Note that each imaging head 31 may be another type of camera, such as a line camera.

描画部4は、X方向およびY方向に配列される複数(図1に示す例では、5つ)の描画ヘッド41を備える。各描画ヘッド41は、ステージ21およびステージ移動機構22を跨いで設けられるヘッド支持部40により、ステージ21およびステージ移動機構22の上方にて支持される。ヘッド支持部40は、撮像部3のヘッド支持部30よりも(+Y)側に配置されている。各描画ヘッド41は、後述する光源、光学系および空間光変調部等を備える。複数の描画ヘッド41は、略同じ構造を有する。なお、描画部4の描画ヘッド41の数は1であってもよく、複数であってもよい。 The drawing unit 4 has multiple drawing heads 41 (five in the example shown in FIG. 1) arranged in the X and Y directions. Each drawing head 41 is supported above the stage 21 and the stage movement mechanism 22 by a head support unit 40 that is provided across the stage 21 and the stage movement mechanism 22. The head support unit 40 is disposed on the (+Y) side of the head support unit 30 of the imaging unit 3. Each drawing head 41 has a light source, an optical system, a spatial light modulation unit, etc., which will be described later. The multiple drawing heads 41 have approximately the same structure. The number of drawing heads 41 in the drawing unit 4 may be one or more.

描画装置1では、描画部4の複数の描画ヘッド41から変調された(すなわち、空間光変調された)光を基板9の上面90上に照射しつつ、ステージ移動機構22により基板9をY方向に移動する。これにより、複数の描画ヘッド41からの光の照射領域が基板9上にてY方向に走査され、基板9に対するパターンの描画が行われる。以下の説明では、Y方向を「走査方向」とも呼び、X方向を「幅方向」とも呼ぶ。ステージ移動機構22は、各描画ヘッド41からの光の照射領域を基板9上にて走査方向に移動する走査機構である。 In the drawing device 1, modulated (i.e., spatially light modulated) light from the multiple drawing heads 41 of the drawing unit 4 is irradiated onto the upper surface 90 of the substrate 9, while the substrate 9 is moved in the Y direction by the stage movement mechanism 22. As a result, the irradiation area of the light from the multiple drawing heads 41 is scanned in the Y direction on the substrate 9, and a pattern is drawn on the substrate 9. In the following description, the Y direction is also referred to as the "scanning direction" and the X direction is also referred to as the "width direction". The stage movement mechanism 22 is a scanning mechanism that moves the irradiation area of the light from each drawing head 41 in the scanning direction on the substrate 9.

描画装置1では、基板9に対する描画は、いわゆるシングルパス(ワンパス)方式で行われる。具体的には、ステージ移動機構22により、ステージ21が複数の描画ヘッド41に対してY方向に相対移動され、複数の描画ヘッド41からの光の照射領域が、基板9の上面90上にてY方向(すなわち、走査方向)に1回のみ走査される。これにより、基板9に対する描画が完了する。なお、描画装置1では、ステージ21のY方向への移動とX方向へのステップ移動とが繰り返されるマルチパス方式により、基板9に対する描画が行われてもよい。なお、描画装置1においてマルチパス方式の描画が行われる場合、Y方向は主走査方向であり、X方向は副走査方向である。また、ステージ移動機構22の第1移動機構23は、ステージ21を主走査方向に移動させる主走査機構であり、第2移動機構24は、ステージ21を副走査方向に移動させる副走査機構である。 In the drawing device 1, drawing on the substrate 9 is performed by a so-called single-pass method. Specifically, the stage 21 is moved in the Y direction relative to the multiple drawing heads 41 by the stage moving mechanism 22, and the light irradiation area from the multiple drawing heads 41 is scanned only once in the Y direction (i.e., the scanning direction) on the upper surface 90 of the substrate 9. This completes drawing on the substrate 9. In addition, in the drawing device 1, drawing on the substrate 9 may be performed by a multi-pass method in which the movement of the stage 21 in the Y direction and the step movement in the X direction are repeated. In addition, when drawing is performed by the multi-pass method in the drawing device 1, the Y direction is the main scanning direction and the X direction is the sub-scanning direction. In addition, the first moving mechanism 23 of the stage moving mechanism 22 is a main scanning mechanism that moves the stage 21 in the main scanning direction, and the second moving mechanism 24 is a sub-scanning mechanism that moves the stage 21 in the sub-scanning direction.

図2は、制御部10が備えるコンピュータ100の構成を示す図である。コンピュータ100は、プロセッサ101と、メモリ102と、入出力部103と、バス104とを備える通常のコンピュータである。バス104は、プロセッサ101、メモリ102および入出力部103を接続する信号回路である。メモリ102は、各種情報を記憶する。メモリ102は、例えば、記憶媒体108に予め記憶されているプログラム109を読み出して記憶する。記憶媒体108は、例えば、USBメモリ、CD-ROM、ハードディスクドライブ(HDD)、ソリッドステートディスク(SSD)である。 Figure 2 is a diagram showing the configuration of the computer 100 provided in the control unit 10. The computer 100 is a normal computer that includes a processor 101, a memory 102, an input/output unit 103, and a bus 104. The bus 104 is a signal circuit that connects the processor 101, the memory 102, and the input/output unit 103. The memory 102 stores various information. The memory 102 reads and stores a program 109 that is pre-stored in, for example, a storage medium 108. The storage medium 108 is, for example, a USB memory, a CD-ROM, a hard disk drive (HDD), or a solid state disk (SSD).

プロセッサ101は、メモリ102に記憶される上記プログラム109等に従って、メモリ102等を利用しつつ様々な処理(例えば、数値計算や画像処理)を実行する。入出力部103は、操作者からの入力を受け付けるキーボード105およびマウス106、並びに、プロセッサ101からの出力等を表示するディスプレイ107を備える。なお、制御部10は、プログラマブルロジックコントローラ(PLC:Programmable Logic Controller)や回路基板等であってもよく、これらと1つ以上のコンピュータとの組み合わせであってもよい。 The processor 101 executes various processes (e.g., numerical calculations and image processing) using the memory 102 and the like in accordance with the above-mentioned program 109 and the like stored in the memory 102. The input/output unit 103 includes a keyboard 105 and a mouse 106 for receiving input from an operator, and a display 107 for displaying output from the processor 101 and the like. The control unit 10 may be a programmable logic controller (PLC) or a circuit board, or the like, or may be a combination of these with one or more computers.

図3は、コンピュータ100によって上記プログラム109が実行されることにより実現される制御部10の機能を示すブロック図である。図3では、制御部10以外の構成も併せて示す。制御部10は、記憶部111と、撮像制御部112と、位置検出部113と、描画制御部114と、フォーカス制御部115とを備える。 Figure 3 is a block diagram showing the functions of the control unit 10 that are realized by the computer 100 executing the program 109. Figure 3 also shows components other than the control unit 10. The control unit 10 includes a storage unit 111, an imaging control unit 112, a position detection unit 113, a drawing control unit 114, and a focus control unit 115.

記憶部111は、主にメモリ102により実現され、描画装置1におけるパターンの描画に関する各種情報を予め記憶する。記憶部111に記憶されている情報には、例えば、基板9に描画される予定のパターンのCADデータが含まれる。 The storage unit 111 is mainly realized by the memory 102, and stores various information related to drawing of a pattern in the drawing device 1 in advance. The information stored in the storage unit 111 includes, for example, CAD data of the pattern to be drawn on the substrate 9.

撮像制御部112、位置検出部113、描画制御部114およびフォーカス制御部115は、主にプロセッサ101により実現される。撮像制御部112は、撮像部3およびステージ移動機構22を制御することにより、基板9の上面90(図1参照)を撮像部3に撮像させて、アライメントマークを含む撮像画像を取得させる。当該撮像画像は、記憶部111へと送られて格納される。位置検出部113は、当該撮像画像に基づいてステージ21(図1参照)上における基板9の位置(すなわち、描画部4に対する基板9の相対位置)を検出する。描画制御部114は、位置検出部113により検出された基板9の位置等に基づいて、描画部4およびステージ移動機構22を制御することにより、基板9上の描画位置を調節しつつ、描画部4に基板9に対するパターンの描画を実行させる。フォーカス制御部115は、基板9に対するパターンの描画の際に、描画部4の描画ヘッド41から基板9に照射される光の結像位置を調節する。 The imaging control unit 112, the position detection unit 113, the drawing control unit 114, and the focus control unit 115 are mainly realized by the processor 101. The imaging control unit 112 controls the imaging unit 3 and the stage movement mechanism 22 to cause the imaging unit 3 to capture an image of the upper surface 90 (see FIG. 1) of the substrate 9 and obtain an image including the alignment mark. The captured image is sent to the storage unit 111 and stored. The position detection unit 113 detects the position of the substrate 9 on the stage 21 (see FIG. 1) based on the captured image (i.e., the relative position of the substrate 9 with respect to the drawing unit 4). The drawing control unit 114 controls the drawing unit 4 and the stage movement mechanism 22 based on the position of the substrate 9 detected by the position detection unit 113, and causes the drawing unit 4 to draw a pattern on the substrate 9 while adjusting the drawing position on the substrate 9. The focus control unit 115 adjusts the imaging position of the light irradiated from the drawing head 41 of the drawing unit 4 to the substrate 9 when drawing a pattern on the substrate 9.

図4は、描画ヘッド41の構成を示す側面図である。図5は、描画ヘッド41の一部を拡大して示す図である。図5では、描画ヘッド41の複数の構成を、実際の配置とは異なる一直線上に並べて示す。また、図5では、後述するマイクロレンズアレイ43のマイクロレンズを実際よりも大きく描いている。さらに、図5では、後述する温度センサ45およびアレイ変形機構46の図示を省略している。 Figure 4 is a side view showing the configuration of the drawing head 41. Figure 5 is an enlarged view of a portion of the drawing head 41. In Figure 5, multiple components of the drawing head 41 are shown arranged in a straight line, which differs from the actual arrangement. Also, in Figure 5, the microlenses of the microlens array 43, which will be described later, are drawn larger than they actually are. Furthermore, in Figure 5, the temperature sensor 45 and the array deformation mechanism 46, which will be described later, are not shown.

描画ヘッド41は、空間光変調部412および投影光学系413を備える。描画ヘッド41では、図示省略の光源からの光が、図示省略の照明光学系において強度分布が略均一な光とされた後、空間光変調部412へと導かれる。光源としては、LD(Laser Diode)等の様々な光源が利用可能である。空間光変調部412は、照明光学系を介した光源からの光を空間光変調して、パターンの描画に使用される必要光のみを投影光学系413へと導く。本実施の形態では、空間光変調部412は、空間光変調素子であるDMD(Digital Micromirror Device)を備える。DMDは、例えば、1920×1080個のマイクロミラー(すなわち、変調素子)を、メモリセル上にマトリクス状に配列することによって構成される。各マイクロミラーは、1辺が約10μmの略正方形であり、DMDは、約20mm×10mmの略長方形である。 The drawing head 41 includes a spatial light modulation unit 412 and a projection optical system 413. In the drawing head 41, light from a light source (not shown) is converted into light with a substantially uniform intensity distribution in an illumination optical system (not shown) and then guided to the spatial light modulation unit 412. As the light source, various light sources such as an LD (Laser Diode) can be used. The spatial light modulation unit 412 spatially modulates the light from the light source via the illumination optical system, and guides only the necessary light used to draw the pattern to the projection optical system 413. In this embodiment, the spatial light modulation unit 412 includes a DMD (Digital Micromirror Device) which is a spatial light modulation element. The DMD is configured by arranging, for example, 1920 x 1080 micromirrors (i.e., modulation elements) in a matrix on a memory cell. Each micromirror is a substantially square with one side of approximately 10 μm, and the DMD is a substantially rectangular shape of approximately 20 mm x 10 mm.

投影光学系413は、空間光変調部412にて変調された光(すなわち、パターン光)を基板9の上面90へと導く。投影光学系413は、結像光学系42と、マイクロレンズアレイ43と、もう1つの結像光学系44とを備える。以下の説明では、結像光学系42,44をそれぞれ、「第1結像光学系42」および「第2結像光学系44」と呼ぶ。 The projection optical system 413 guides the light modulated by the spatial light modulation unit 412 (i.e., the pattern light) to the upper surface 90 of the substrate 9. The projection optical system 413 includes an imaging optical system 42, a microlens array 43, and another imaging optical system 44. In the following description, the imaging optical systems 42 and 44 are referred to as the "first imaging optical system 42" and the "second imaging optical system 44," respectively.

第1結像光学系42は、第1鏡筒421と、第2鏡筒422とを備える。第1鏡筒421および第2鏡筒422はそれぞれ、1つ以上の光学素子(例えば、レンズ)である光学素子群を保持する。第1鏡筒421および第2鏡筒422は、空間光変調部412によって形成されたパターン光の光路上に配置される。第1鏡筒421に保持される光学素子群は、空間光変調部412から出力されたパターン光を平行光に整形して第2鏡筒422へと導く。第2鏡筒422に保持される光学素子群は、像側テレセントリックであり、第1鏡筒421を通過したパターン光を、第1結像光学系42の光軸J1に平行にマイクロレンズアレイ43へと導く。第1結像光学系42は、例えば、1倍を超える横倍率(本実施の形態では、約2倍)でパターン光を結像する拡大光学系である。 The first imaging optical system 42 includes a first lens barrel 421 and a second lens barrel 422. The first lens barrel 421 and the second lens barrel 422 each hold an optical element group that is one or more optical elements (e.g., lenses). The first lens barrel 421 and the second lens barrel 422 are arranged on the optical path of the pattern light formed by the spatial light modulation unit 412. The optical element group held by the first lens barrel 421 shapes the pattern light output from the spatial light modulation unit 412 into parallel light and guides it to the second lens barrel 422. The optical element group held by the second lens barrel 422 is image-side telecentric, and guides the pattern light that has passed through the first lens barrel 421 to the microlens array 43 parallel to the optical axis J1 of the first imaging optical system 42. The first imaging optical system 42 is, for example, a magnifying optical system that images the pattern light with a lateral magnification of more than 1x (about 2x in this embodiment).

マイクロレンズアレイ43は、空間光変調部412のDMDの複数のマイクロミラーと同数の複数のマイクロレンズを備える。複数のマイクロレンズは、上述の複数のマイクロミラーにそれぞれ対応しており、マトリクス状に配列される。マイクロレンズアレイ43の各マイクロレンズの光軸は、第1結像光学系42の光軸J1に略平行(すなわち、図4中のY方向に略平行)である。空間光変調部412の各マイクロミラーで反射した光束は、第1結像光学系42を通過した後、当該マイクロミラーに対応するマイクロレンズに入射して集光される。換言すれば、マイクロレンズアレイ43は、第1結像光学系42からの光を集光する。第1結像光学系42は、マイクロレンズアレイ43の複数のマイクロレンズ上に入射する光がマイクロレンズアレイ43のマイクロレンズのピッチで並ぶスポットアレイとなるように設計される。当該スポットアレイの像サイズは、第1結像光学系42によって約2倍に拡大されており、約40mm×20mmである。 The microlens array 43 includes a number of microlenses equal to the number of micromirrors of the DMD of the spatial light modulation unit 412. The microlenses correspond to the micromirrors, respectively, and are arranged in a matrix. The optical axis of each microlens of the microlens array 43 is approximately parallel to the optical axis J1 of the first imaging optical system 42 (i.e., approximately parallel to the Y direction in FIG. 4). The light beam reflected by each micromirror of the spatial light modulation unit 412 passes through the first imaging optical system 42, and then enters the microlens corresponding to the micromirror and is focused. In other words, the microlens array 43 focuses the light from the first imaging optical system 42. The first imaging optical system 42 is designed so that the light incident on the microlenses of the microlens array 43 becomes a spot array arranged at the pitch of the microlenses of the microlens array 43. The image size of the spot array is enlarged by approximately two times by the first imaging optical system 42, and is approximately 40 mm x 20 mm.

マイクロレンズアレイ43を通過したパターン光は、マイクロレンズアレイ43の(-Y)側に位置するミラー47によって(-Z)方向に反射され、ミラー47の(-Z)側に位置する第2結像光学系44に入射する。なお、図5では、ミラー47の図示を省略している。 The pattern light that passes through the microlens array 43 is reflected in the (-Z) direction by the mirror 47 located on the (-Y) side of the microlens array 43, and enters the second imaging optical system 44 located on the (-Z) side of the mirror 47. Note that the mirror 47 is not shown in FIG. 5.

第2結像光学系44は、第1鏡筒441と、第2鏡筒442とを備える。第1鏡筒441および第2鏡筒442はそれぞれ、1つ以上の光学素子(例えば、レンズ)である光学素子群を保持する。第1鏡筒441および第2鏡筒442は、マイクロレンズアレイ43を通過したパターン光の光路上に配置される。第2結像光学系44は、例えば、両側テレセントリックである。第2結像光学系44の像側をテレセントリックとすることにより、基板9上の上面90の位置が第2結像光学系44の光軸J2に平行な方向(すなわち、Z方向)にずれた場合であっても、基板9の上面90上のパターン光の像の大きさが一定となるため、基板9に対するパターンの描画を精度良く行うことができる。また、第2結像光学系44の物体側もテレセントリックとすることにより、後述するように、マイクロレンズアレイ43を上述の光軸J1に平行な方向に移動させる場合であっても、第2結像光学系44の像側におけるパターン光の像の大きさを維持した状態で、基板9に対するパターンの描画を行うことができる。 The second imaging optical system 44 includes a first lens barrel 441 and a second lens barrel 442. The first lens barrel 441 and the second lens barrel 442 each hold an optical element group that is one or more optical elements (e.g., lenses). The first lens barrel 441 and the second lens barrel 442 are arranged on the optical path of the pattern light that has passed through the microlens array 43. The second imaging optical system 44 is, for example, bilaterally telecentric. By making the image side of the second imaging optical system 44 telecentric, even if the position of the upper surface 90 on the substrate 9 is shifted in a direction parallel to the optical axis J2 of the second imaging optical system 44 (i.e., the Z direction), the size of the image of the pattern light on the upper surface 90 of the substrate 9 is constant, so that the pattern can be drawn on the substrate 9 with high accuracy. Furthermore, by making the object side of the second imaging optical system 44 also telecentric, as described below, even when the microlens array 43 is moved in a direction parallel to the above-mentioned optical axis J1, it is possible to draw a pattern on the substrate 9 while maintaining the size of the image of the pattern light on the image side of the second imaging optical system 44.

第2結像光学系44は、例えば、1倍を超える横倍率(本実施の形態では、約3倍)で拡大して結像する拡大光学系である。上述のスポットアレイは、第2結像光学系44により約3倍に拡大されることによって、約120m×60mmの大きさとなって基板9の上面90上に投影される。 The second imaging optical system 44 is, for example, a magnifying optical system that forms an image by magnifying it at a lateral magnification of more than 1 (about 3 times in this embodiment). The above-mentioned spot array is magnified about 3 times by the second imaging optical system 44, and projected onto the upper surface 90 of the substrate 9 with a size of about 120 mm x 60 mm.

描画装置1では、基板9に対するパターン光の照射が継続されるのに伴って第1結像光学系42の温度が上昇し、熱レンズ効果によって第1結像光学系42の焦点距離が変動する場合がある。熱レンズ効果とは、第1結像光学系42に入射した光の一部が、第1結像光学系42に含まれる光学素子に吸収されて当該光学素子が昇温し、当該光学素子の熱膨張による形状誤差や屈折率変化等によって焦点距離が変動する現象である。当該焦点距離の変動量は、第1結像光学系42の光軸J1近傍と、光軸J1から離れた位置とで異なる。また、基板9上に描画されるパターンの形状によっては、空間光変調部412から第1結像光学系42に入射するパターン光の光量分布が偏り、第1結像光学系42の光軸J1近傍の上昇温度と、光軸J1から離れた位置の上昇温度とが異なる場合がある。この場合、第1結像光学系42の光軸J1近傍と光軸J1から離れた位置とにおける上記熱レンズ効果による焦点距離の変化の差が大きくなる可能性がある。 In the drawing device 1, as the irradiation of the pattern light onto the substrate 9 continues, the temperature of the first imaging optical system 42 increases, and the focal length of the first imaging optical system 42 may vary due to the thermal lens effect. The thermal lens effect is a phenomenon in which a part of the light incident on the first imaging optical system 42 is absorbed by an optical element included in the first imaging optical system 42, causing the optical element to heat up, and the focal length varies due to shape errors and refractive index changes caused by thermal expansion of the optical element. The amount of variation in the focal length differs between the vicinity of the optical axis J1 of the first imaging optical system 42 and a position away from the optical axis J1. In addition, depending on the shape of the pattern to be drawn on the substrate 9, the light amount distribution of the pattern light incident on the first imaging optical system 42 from the spatial light modulation unit 412 may be biased, and the temperature rise near the optical axis J1 of the first imaging optical system 42 may differ from the temperature rise at a position away from the optical axis J1. In this case, there is a possibility that the difference in the change in focal length due to the thermal lens effect described above will become large between near the optical axis J1 of the first imaging optical system 42 and at a position away from the optical axis J1.

描画装置1では、図4に示すように、描画ヘッド41が、温度センサ45と、アレイ変形機構46とをさらに備える。温度センサ45は、第1結像光学系42の近傍に配置され、第1結像光学系42の温度を測定する。具体的には、温度センサ45は、第1結像光学系42に含まれる一の光学素子の温度を測定する。アレイ変形機構46は、マイクロレンズアレイ43を湾曲させる機構である。なお、図5では、温度センサ45およびアレイ変形機構46の図示を省略している。 As shown in FIG. 4, in the drawing device 1, the drawing head 41 further includes a temperature sensor 45 and an array deformation mechanism 46. The temperature sensor 45 is disposed near the first imaging optical system 42 and measures the temperature of the first imaging optical system 42. Specifically, the temperature sensor 45 measures the temperature of one optical element included in the first imaging optical system 42. The array deformation mechanism 46 is a mechanism that bends the microlens array 43. Note that the temperature sensor 45 and the array deformation mechanism 46 are omitted from FIG. 5.

図6は、温度センサ45による温度測定が行われる一の光学素子423(本実施の形態では、レンズ)を示す図である。図4および図5に示す例では、光学素子423は、第1結像光学系42の第2鏡筒422により保持される。光学素子423は、第1結像光学系42に含まれる複数の光学素子のうち、上述の熱レンズ効果が大きい光学素子であることが好ましい。光学素子423は、例えば、第1結像光学系42に含まれる複数の光学素子のうち屈折率温度係数(dn/dT)が最大の光学素子である。また、光学素子423は、例えば、第1結像光学系42に含まれる複数の光学素子のうち線膨張係数が最大の光学素子であってもよい。光学素子423は、例えば、第1結像光学系42における集光位置からの光軸J1方向(すなわち、光軸J1に平行な方向)の距離が大きい光学素子であってもよい。 6 is a diagram showing one optical element 423 (a lens in this embodiment) whose temperature is measured by the temperature sensor 45. In the example shown in FIG. 4 and FIG. 5, the optical element 423 is held by the second lens barrel 422 of the first imaging optical system 42. The optical element 423 is preferably an optical element having a large thermal lens effect among the multiple optical elements included in the first imaging optical system 42. The optical element 423 is, for example, an optical element having the largest refractive index temperature coefficient (dn/dT) among the multiple optical elements included in the first imaging optical system 42. The optical element 423 may also be, for example, an optical element having the largest linear expansion coefficient among the multiple optical elements included in the first imaging optical system 42. The optical element 423 may be, for example, an optical element having a large distance in the optical axis J1 direction (i.e., a direction parallel to the optical axis J1) from the focusing position in the first imaging optical system 42.

図6に示す例では、温度センサ45は、3つのセンサ要素451を備える。各センサ要素451としては、例えば、非接触式の赤外線温度センサ等が利用可能である。3つのセンサ要素451のうち、中央の1つのセンサ要素451は、光学素子423の中央部における温度(以下、「第1測定温度」とも呼ぶ。)を取得する。光学素子423の中央部とは、光学素子423において、マイクロレンズアレイ43の中央部(すなわち、X方向およびZ方向の中央部)に対応する部位である。図6に示す例では、光学素子423の中央部は、光学素子423の光軸近傍の部位であり、光学素子423がレンズである場合は径方向の中心部である。上記3つのセンサ要素451のうち、最も(+X)側のセンサ要素451は、光学素子423のZ方向の中央部における(+X)側の端部の温度(以下、「第2測定温度」とも呼ぶ。)を取得する。上記3つのセンサ要素451のうち、最も(-X)側のセンサ要素451は、光学素子423のZ方向の中央部における(-X)側の端部の温度(以下、「第3測定温度」とも呼ぶ。)を取得する。 In the example shown in FIG. 6, the temperature sensor 45 has three sensor elements 451. For example, a non-contact infrared temperature sensor can be used as each sensor element 451. Of the three sensor elements 451, the central sensor element 451 acquires the temperature at the center of the optical element 423 (hereinafter also referred to as the "first measured temperature"). The central part of the optical element 423 is a part of the optical element 423 that corresponds to the center of the microlens array 43 (i.e., the center in the X direction and the Z direction). In the example shown in FIG. 6, the central part of the optical element 423 is a part near the optical axis of the optical element 423, and is the center in the radial direction when the optical element 423 is a lens. Of the three sensor elements 451, the sensor element 451 on the (+X) side acquires the temperature of the end part on the (+X) side at the center of the optical element 423 in the Z direction (hereinafter also referred to as the "second measured temperature"). Of the three sensor elements 451, the sensor element 451 closest to the (-X) side acquires the temperature of the end portion on the (-X) side at the center of the optical element 423 in the Z direction (hereinafter also referred to as the "third measured temperature").

図6では、光学素子423上における各センサ要素451の測定点452を丸印にて示す。最も(+X)側のセンサ要素451の測定点452、および、最も(-X)側のセンサ要素451の測定点452はそれぞれ、中央のセンサ要素451の測定点452(すなわち、光学素子423の中央部)から離間した他の部位である。最も(+X)側の測定点452と中央の測定点452との間のX方向における距離は、最も(-X)側の測定点452と中央の測定点452との間のX方向における距離と略同じである。 In FIG. 6, the measurement points 452 of each sensor element 451 on the optical element 423 are indicated by circles. The measurement point 452 of the sensor element 451 on the (+X) side and the measurement point 452 of the sensor element 451 on the (-X) side are each at a location away from the measurement point 452 of the central sensor element 451 (i.e., the center of the optical element 423). The distance in the X direction between the measurement point 452 on the (+X) side and the central measurement point 452 is approximately the same as the distance in the X direction between the measurement point 452 on the (-X) side and the central measurement point 452.

基板9上に描画されるパターンの形状によっては、光学素子423に入射するパターン光の光量分布が偏り、第1測定温度と第2測定温度および第3測定温度とが異なる場合がある。また、第2測定温度と第3測定温度とが異なる場合もある。 Depending on the shape of the pattern drawn on the substrate 9, the light amount distribution of the pattern light incident on the optical element 423 may be biased, and the first measured temperature may differ from the second measured temperature and the third measured temperature. Also, the second measured temperature may differ from the third measured temperature.

図7は、マイクロレンズアレイ43を(-Y)側からY方向に沿って(すなわち、第1結像光学系42の光軸J1に平行な方向に沿って)見た図である。図8は、マイクロレンズアレイ43を(+Z)側からZ方向に沿って見た図である。マイクロレンズアレイ43のY方向に垂直な形状は、X方向に略平行な1組の長辺と、Z方向に略平行な1組の短辺とを有する略長方形である。以下の説明では、当該1組の長辺に平行なX方向を、マイクロレンズアレイ43の長手方向とも呼ぶ。 Figure 7 is a view of the microlens array 43 viewed from the (-Y) side along the Y direction (i.e., along a direction parallel to the optical axis J1 of the first imaging optical system 42). Figure 8 is a view of the microlens array 43 viewed from the (+Z) side along the Z direction. The shape of the microlens array 43 perpendicular to the Y direction is a substantially rectangular shape having a pair of long sides substantially parallel to the X direction and a pair of short sides substantially parallel to the Z direction. In the following description, the X direction parallel to the pair of long sides is also referred to as the longitudinal direction of the microlens array 43.

マイクロレンズアレイ43は、略矩形枠状のレンズフレーム432により保持される。図8では、レンズフレーム432を二点鎖線にて示す。レンズフレーム432は、マイクロレンズアレイ43のX方向の両側の側縁およびZ方向の両側の側縁に略全長に亘って固定される。換言すれば、レンズフレーム432は、マイクロレンズアレイ43の側縁に略全周に亘って接触することにより、マイクロレンズアレイ43を保持する。 The microlens array 43 is held by a lens frame 432 having a substantially rectangular frame shape. In FIG. 8, the lens frame 432 is indicated by a two-dot chain line. The lens frame 432 is fixed to both side edges of the microlens array 43 in the X direction and both side edges of the microlens array 43 in the Z direction over substantially the entire length. In other words, the lens frame 432 holds the microlens array 43 by contacting the side edges of the microlens array 43 over substantially the entire circumference.

アレイ変形機構46は、レンズフレーム432近傍に配置される複数の変位部461を備える。変位部461は、レンズフレーム432の所定の部位に接触し、当該部位をY方向に押圧することにより微小に変位させる。変位部461としては、例えば、ピエゾアクチュエータが利用可能である。また、アレイ変形機構46は、ピエゾアクチュエータ以外の変位部461を備えていてもよい。 The array deformation mechanism 46 has a plurality of displacement units 461 arranged near the lens frame 432. The displacement units 461 come into contact with a specific portion of the lens frame 432 and press the portion in the Y direction to cause a minute displacement. For example, a piezoelectric actuator can be used as the displacement unit 461. The array deformation mechanism 46 may also have a displacement unit 461 other than a piezoelectric actuator.

図7および図8に示す例では、レンズフレーム432の(-Y)側に6つの変位部461が配置される。6つの変位部461のうち3つの変位部461は、レンズフレーム432の(-Z)側の端部(すなわち、レンズフレーム432の一の長辺近傍)において、(-X)側の端部、X方向の中央部、および、(+X)側の端部に配置される。6つの変位部461のうち他の3つの変位部461は、レンズフレーム432の(+Z)側の端部(すなわち、レンズフレーム432の他の長辺近傍)において、(-X)側の端部、X方向の中央部、および、(+X)側の端部に配置される。(+Z)側の3つの変位部461と(-Z)側の3つの変位部461とは、例えば、X方向において略同じ位置に位置する。 7 and 8, six displacement sections 461 are arranged on the (-Y) side of the lens frame 432. Three of the six displacement sections 461 are arranged at the (-X) side end, the center in the X direction, and the (+X) side end at the (-Z) side end of the lens frame 432 (i.e., near one long side of the lens frame 432). The other three of the six displacement sections 461 are arranged at the (-X) side end, the center in the X direction, and the (+X) side end at the (+Z) side end of the lens frame 432 (i.e., near the other long side of the lens frame 432). The three displacement sections 461 on the (+Z) side and the three displacement sections 461 on the (-Z) side are located at approximately the same position in the X direction, for example.

レンズフレーム432の(+Y)側には、上記6つの変位部461とレンズフレーム432を挟んでY方向に対向する6つの変位部461が配置される。レンズフレーム432を挟んでY方向に対向する各2つの変位部461は、同期して進退する。レンズフレーム432を挟んでY方向に対向する2つの変位部461において、例えば、(+Y)側の変位部461がレンズフレーム432を(-Y)方向に押し、(-Y)側の変位部461が同期して(-Y)方向に変位すると、レンズフレーム432のうち当該2つの変位部461に挟まれる部位が(-Y)方向に変位し、マイクロレンズアレイ43のうち当該2つの変位部461近傍の部位も(-Y)方向に変位する。 On the (+Y) side of the lens frame 432, six displacement parts 461 are arranged opposite the six displacement parts 461 in the Y direction with the lens frame 432 in between. Each pair of displacement parts 461 facing each other in the Y direction with the lens frame 432 in between advances and retreats in sync. For example, when the displacement part 461 on the (+Y) side of the two displacement parts 461 facing each other in the Y direction with the lens frame 432 in between pushes the lens frame 432 in the (-Y) direction and the displacement part 461 on the (-Y) side synchronously displaces in the (-Y) direction, the part of the lens frame 432 sandwiched between the two displacement parts 461 displaces in the (-Y) direction, and the part of the microlens array 43 near the two displacement parts 461 also displaces in the (-Y) direction.

描画ヘッド41では、例えば、図9に示すように、X方向の中央部に配置された複数の変位部461によりレンズフレーム432のX方向の中央部が(-Y)側へと変位され、X方向の両端部に配置された複数の変位部461によりレンズフレーム432のX方向の両端部が(+Y)側へと変位されることにより、マイクロレンズアレイ43のX方向の中央部(すなわち、長手方向の中央部)が、(-Y)側に凸となるように湾曲する。このとき、(+X)側の変位部461の変位量と(-X)側の変位部461の変位量とを異ならせることにより、マイクロレンズアレイ43の(+X)側の湾曲状態と(-X)側の湾曲状態とを異ならせることもできる。なお、図9では、マイクロレンズアレイ43の湾曲の程度を実際よりも大きく描いている。 9, in the drawing head 41, the central portion of the lens frame 432 in the X direction is displaced toward the (-Y) side by a plurality of displacement units 461 arranged in the central portion in the X direction, and both ends of the lens frame 432 in the X direction are displaced toward the (+Y) side by a plurality of displacement units 461 arranged at both ends in the X direction, so that the central portion of the microlens array 43 in the X direction (i.e., the central portion in the longitudinal direction) is curved so as to be convex toward the (-Y) side. At this time, by making the displacement amount of the displacement unit 461 on the (+X) side different from the displacement amount of the displacement unit 461 on the (-X) side, it is also possible to make the curved state of the microlens array 43 on the (+X) side different from the curved state on the (-X) side. Note that in FIG. 9, the degree of curvature of the microlens array 43 is drawn larger than it actually is.

また、マイクロレンズアレイ43を(-Y)側に凸となるように湾曲させる場合、レンズフレーム432のX方向の中央部が(-Y)側へと変位され、X方向の両端部はY方向に変位しなくてもよい。あるいは、レンズフレーム432のX方向の両端部が(+Y)側へと変位され、X方向の中央部はY方向に変位しなくてもよい。すなわち、描画ヘッド41では、マイクロレンズアレイ43の長手方向における中央部が長手方向における両端部に対してY方向に相対的に変位されることにより、マイクロレンズアレイ43がY方向に湾曲する。 When the microlens array 43 is curved so as to be convex toward the (-Y) side, the center of the lens frame 432 in the X direction is displaced toward the (-Y) side, and both ends in the X direction do not have to be displaced in the Y direction. Alternatively, both ends in the X direction of the lens frame 432 are displaced toward the (+Y) side, and the center in the X direction does not have to be displaced in the Y direction. That is, in the drawing head 41, the center in the longitudinal direction of the microlens array 43 is displaced in the Y direction relative to both ends in the longitudinal direction, thereby curving the microlens array 43 in the Y direction.

描画ヘッド41において、マイクロレンズアレイ43のX方向の中央部が(+Y)側に凸となるようにマイクロレンズアレイ43を湾曲させる場合については、各変位部461のY方向における変位が逆向きである点を除き、上記と同様である。 In the case of the drawing head 41, when the microlens array 43 is curved so that the center of the microlens array 43 in the X direction is convex toward the (+Y) side, the procedure is the same as above, except that the displacement of each displacement section 461 in the Y direction is in the opposite direction.

描画装置1では、上述のように、基板9に対する描画中の熱レンズ効果により、第1結像光学系42の焦点距離(すなわち、Y方向における焦点までの距離)が変動し、マイクロレンズアレイ43上に位置すべきパターン光の結像面(すなわち、空間光変調部412のDMDの複数のマイクロミラーの像が結像される仮想的な面)が湾曲し、マイクロレンズアレイ43上からY方向にずれる場合がある。また、上記焦点距離の変動量は、第1結像光学系42の光軸J1近傍に対応するマイクロレンズアレイ43の中央部と、マイクロレンズアレイ43の端部とで異なる場合もある。図7に例示するマイクロレンズアレイ43はX方向に長い略矩形状であるため、X方向における焦点距離の変動量の差が大きくなる。換言すれば、上記結像面の湾曲の程度はX方向において大きくなる。 In the drawing device 1, as described above, due to the thermal lens effect during drawing on the substrate 9, the focal length of the first imaging optical system 42 (i.e., the distance to the focal point in the Y direction) fluctuates, and the imaging surface of the pattern light to be positioned on the microlens array 43 (i.e., the virtual surface on which the images of the multiple micromirrors of the DMD of the spatial light modulation unit 412 are imaged) may be curved and shifted in the Y direction from the microlens array 43. In addition, the amount of variation in the focal length may differ between the center of the microlens array 43 corresponding to the vicinity of the optical axis J1 of the first imaging optical system 42 and the end of the microlens array 43. The microlens array 43 illustrated in FIG. 7 has a substantially rectangular shape that is long in the X direction, so the difference in the amount of variation in the focal length in the X direction becomes large. In other words, the degree of curvature of the imaging surface increases in the X direction.

そこで、描画装置1では、図6に示す温度センサ45により光学素子423の温度が測定され、測定された温度に基づいてフォーカス制御部115(図3参照)がアレイ変形機構46を制御することにより、マイクロレンズアレイ43が、パターン光の上記結像面の湾曲に合わせて湾曲される。 In the drawing device 1, the temperature of the optical element 423 is measured by the temperature sensor 45 shown in FIG. 6, and the focus control unit 115 (see FIG. 3) controls the array deformation mechanism 46 based on the measured temperature, thereby curving the microlens array 43 in accordance with the curvature of the imaging surface of the pattern light.

具体的には、図10に示すように、温度センサ45の3つのセンサ要素451(図6参照)により、光学素子423の第1測定温度、第2測定温度および第3測定温度が取得される(ステップS11)。取得された第1測定温度、第2測定温度および第3測定温度は、温度センサ45から記憶部111(図3参照)に送られる。 Specifically, as shown in FIG. 10, the first measured temperature, the second measured temperature, and the third measured temperature of the optical element 423 are acquired by the three sensor elements 451 (see FIG. 6) of the temperature sensor 45 (step S11). The acquired first measured temperature, second measured temperature, and third measured temperature are sent from the temperature sensor 45 to the memory unit 111 (see FIG. 3).

記憶部111には、温度-変位情報が予め記憶されている。温度-変位情報は、第1測定温度、第2測定温度および第3測定温度と、アレイ変形機構46の複数の変位部461の変位量との関係を示す情報である。温度-変位情報は、第1測定温度、第2測定温度および第3測定温度の複数の組み合わせを含み、各組み合わせに対して複数の変位部461によるレンズフレーム432の最適な変位量が関連付けられている。当該最適な変位量とは、アレイ変形機構46により湾曲したマイクロレンズアレイ43の平面視における形状(すなわち、Z方向に沿って見た場合の形状)と、光学素子423の温度が第1測定温度、第2測定温度および第3測定温度である場合のパターン光の湾曲した上記結像面の平面視における形状とが、好適に近づくように予め決定されたものである。温度-変位情報は、シミュレーションにより取得されてもよく、描画装置1において光学素子423の温度を様々に変更して取得されてもよい。 The storage unit 111 stores temperature-displacement information in advance. The temperature-displacement information is information indicating the relationship between the first measured temperature, the second measured temperature, and the third measured temperature and the displacement amount of the multiple displacement units 461 of the array deformation mechanism 46. The temperature-displacement information includes multiple combinations of the first measured temperature, the second measured temperature, and the third measured temperature, and each combination is associated with an optimal displacement amount of the lens frame 432 by the multiple displacement units 461. The optimal displacement amount is determined in advance so that the shape of the microlens array 43 curved by the array deformation mechanism 46 in a planar view (i.e., the shape when viewed along the Z direction) and the shape of the curved image plane of the pattern light when the temperature of the optical element 423 is the first measured temperature, the second measured temperature, and the third measured temperature are suitably close to each other in a planar view. The temperature-displacement information may be obtained by simulation, or may be obtained by changing the temperature of the optical element 423 in various ways in the drawing device 1.

フォーカス制御部115は、ステップS11にて取得された第1測定温度、第2測定温度および第3測定温度と、上述の温度-変位情報とに基づいて、複数の変位部461の変位量を求め、当該変位量に基づいてアレイ変形機構46を制御してマイクロレンズアレイ43を変形させる(ステップS12)。これにより、マイクロレンズアレイ43の各マイクロレンズが、光軸J1方向において、空間光変調部412の対応するマイクロミラーからの光の結像位置に好適に近づく。好ましくは、マイクロレンズアレイ43の各マイクロレンズの光軸J1方向における位置は、対応するマイクロミラーからの光の結像位置に一致する。 The focus control unit 115 determines the amount of displacement of the multiple displacement units 461 based on the first measured temperature, the second measured temperature, and the third measured temperature acquired in step S11 and the above-mentioned temperature-displacement information, and controls the array deformation mechanism 46 based on the amount of displacement to deform the microlens array 43 (step S12). This allows each microlens of the microlens array 43 to suitably approach the imaging position of the light from the corresponding micromirror of the spatial light modulation unit 412 in the optical axis J1 direction. Preferably, the position of each microlens of the microlens array 43 in the optical axis J1 direction coincides with the imaging position of the light from the corresponding micromirror.

描画装置1では、基板9に対するパターンの描画が行われている間、上述のステップS11~S12が継続的に行われる。これにより、描画中に光学素子423の温度が変化した場合であっても、マイクロレンズアレイ43の各マイクロレンズの光軸J1方向における位置を、対応するマイクロミラーからの光の結像位置に近づけた状態を維持することができる。その結果、一のマイクロレンズ上に結像するマイクロミラーの像が隣接するマイクロレンズまで広がる現象(いわゆる、漏れ光)の発生を抑制し、描画精度の低下を抑制することができる。 In the drawing device 1, the above-mentioned steps S11 to S12 are continuously performed while a pattern is being drawn on the substrate 9. This makes it possible to maintain the position of each microlens of the microlens array 43 in the optical axis J1 direction close to the imaging position of the light from the corresponding micromirror, even if the temperature of the optical element 423 changes during drawing. As a result, it is possible to suppress the occurrence of the phenomenon in which the image of the micromirror formed on one microlens spreads to adjacent microlenses (so-called light leakage), and suppress deterioration of drawing accuracy.

なお、描画装置1では、必ずしも光学素子423の第1測定温度、第2測定温度および第3測定温度が取得される必要はない。例えば、第1結像光学系42からのパターン光の上記結像面が、光軸J1の(+X)側および(-X)側で略同様に湾曲する場合、温度センサ45により光学素子423の第1測定温度および第2測定温度のみが取得されてもよい。この場合、温度-変位情報は、第1測定温度および第2測定温度の複数の組み合わせを含み、各組み合わせに対して複数の変位部461によるレンズフレーム432の最適な変位量が関連付けられている。また、例えば、第1結像光学系42からのパターン光の上記結像面の湾曲状態が、光学素子423の第1測定温度のみからある程度精度良く求めることができる場合、温度センサ45により光学素子423の第1測定温度のみが取得されてもよい。この場合、温度-変位情報は、複数の第1測定温度を含み、各第1測定温度に対して複数の変位部461によるレンズフレーム432の最適な変位量が関連付けられている。 In addition, in the drawing device 1, it is not necessary to acquire the first measured temperature, the second measured temperature, and the third measured temperature of the optical element 423. For example, when the imaging surface of the pattern light from the first imaging optical system 42 is curved in substantially the same manner on the (+X) side and the (-X) side of the optical axis J1, only the first measured temperature and the second measured temperature of the optical element 423 may be acquired by the temperature sensor 45. In this case, the temperature-displacement information includes a plurality of combinations of the first measured temperature and the second measured temperature, and each combination is associated with an optimal displacement amount of the lens frame 432 by the plurality of displacement units 461. Also, for example, when the curvature state of the imaging surface of the pattern light from the first imaging optical system 42 can be obtained with a certain degree of accuracy only from the first measured temperature of the optical element 423, only the first measured temperature of the optical element 423 may be acquired by the temperature sensor 45. In this case, the temperature-displacement information includes a plurality of first measured temperatures, and each first measured temperature is associated with an optimal displacement amount of the lens frame 432 by the plurality of displacement units 461.

以上に説明したように、基板9に対する描画を行う描画装置1は、基板保持部(上記例では、ステージ21)と、描画ヘッド41と、基板移動機構(上記例では、ステージ移動機構22)と、フォーカス制御部115とを備える。基板保持部は、基板9を保持する。描画ヘッド41は、基板9に対して光を照射してパターンを描画する。基板移動機構は、基板保持部を描画ヘッド41に対して相対移動させる。フォーカス制御部115は、描画ヘッド41から基板9に照射される光の結像位置を調節する。 As described above, the drawing device 1 that draws on the substrate 9 includes a substrate holding unit (stage 21 in the above example), a drawing head 41, a substrate moving mechanism (stage moving mechanism 22 in the above example), and a focus control unit 115. The substrate holding unit holds the substrate 9. The drawing head 41 draws a pattern by irradiating light onto the substrate 9. The substrate moving mechanism moves the substrate holding unit relative to the drawing head 41. The focus control unit 115 adjusts the imaging position of the light irradiated from the drawing head 41 onto the substrate 9.

描画ヘッド41は、空間光変調部412と、結像光学系(上記例では、第1結像光学系42)と、マイクロレンズアレイ43と、温度センサ45と、アレイ変形機構46とを備える。空間光変調部412は、光源からの光を空間光変調する。結像光学系は、空間光変調部412からの光の光路上に配置される。マイクロレンズアレイ43は、複数のマイクロレンズを有し、当該結像光学系からの光を集光する。温度センサ45は、当該結像光学系の温度を測定する。アレイ変形機構46は、マイクロレンズアレイ43を湾曲させる。フォーカス制御部115は、温度センサ45による結像光学系の測定温度に基づいてアレイ変形機構46を制御することにより、光軸J1方向における複数のマイクロレンズのそれぞれの位置を当該結像光学系からの光の結像位置へと近づける。 The drawing head 41 includes a spatial light modulation unit 412, an imaging optical system (in the above example, the first imaging optical system 42), a microlens array 43, a temperature sensor 45, and an array deformation mechanism 46. The spatial light modulation unit 412 spatially modulates light from a light source. The imaging optical system is arranged on the optical path of light from the spatial light modulation unit 412. The microlens array 43 has a plurality of microlenses and focuses light from the imaging optical system. The temperature sensor 45 measures the temperature of the imaging optical system. The array deformation mechanism 46 bends the microlens array 43. The focus control unit 115 controls the array deformation mechanism 46 based on the temperature of the imaging optical system measured by the temperature sensor 45, thereby moving each position of the plurality of microlenses in the optical axis J1 direction closer to the imaging position of the light from the imaging optical system.

これにより、熱レンズ効果によって結像光学系の焦点距離が変動し、当該焦点距離の変動量が光軸J1近傍と光軸J1から離れた部位とで異なる場合であっても、マイクロレンズアレイ43において一のマイクロレンズ上に結像するマイクロミラーの像が隣接するマイクロレンズまで広がる現象(いわゆる、漏れ光)の発生を抑制することができる。その結果、熱レンズ効果による描画精度の低下を抑制することができる。 As a result, even if the focal length of the imaging optical system fluctuates due to the thermal lens effect and the amount of fluctuation in the focal length differs between the vicinity of the optical axis J1 and a portion away from the optical axis J1, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which the image of the micromirror formed on one microlens in the microlens array 43 spreads to an adjacent microlens (so-called light leakage). As a result, it is possible to suppress a decrease in drawing accuracy due to the thermal lens effect.

上述のように、温度センサ45は、上記投影光学系に含まれる一の光学素子423の中央部における温度である第1測定温度を取得し、フォーカス制御部115は、第1測定温度に基づいてアレイ変形機構46を制御することが好ましい。これにより、当該投影光学系における熱レンズ効果を精度良く推定することができる。その結果、当該投影光学系における熱レンズ効果の影響を好適に抑制し、描画精度の低下を好適に抑制することができる。 As described above, it is preferable that the temperature sensor 45 obtains a first measured temperature, which is the temperature at the center of one of the optical elements 423 included in the projection optical system, and the focus control unit 115 controls the array deformation mechanism 46 based on the first measured temperature. This allows the thermal lens effect in the projection optical system to be accurately estimated. As a result, the influence of the thermal lens effect in the projection optical system can be suitably suppressed, and the deterioration of drawing accuracy can be suitably suppressed.

上述のように、温度センサ45は、上記一の光学素子423の中央部から離間した他の部位における温度である第2測定温度も取得し、フォーカス制御部115は、第1測定温度および第2測定温度に基づいてアレイ変形機構46を制御することが好ましい。これにより、上記投影光学系における熱レンズ効果をさらに精度良く推定することができる。その結果、当該投影光学系における熱レンズ効果の影響をさらに好適に抑制し、描画精度の低下をより一層好適に抑制することができる。 As described above, it is preferable that the temperature sensor 45 also acquires a second measured temperature, which is the temperature at another location spaced from the center of the one optical element 423, and the focus control unit 115 controls the array deformation mechanism 46 based on the first measured temperature and the second measured temperature. This allows the thermal lens effect in the projection optical system to be estimated with even greater accuracy. As a result, the influence of the thermal lens effect in the projection optical system can be more effectively suppressed, and the deterioration of drawing accuracy can be even more effectively suppressed.

上述のように、当該一の光学素子423は、上記結像光学系に含まれる複数の光学素子のうち屈折率温度係数が最大の光学素子であることが好ましい。このように、複数の光学素子のうち熱レンズ効果が大きい光学素子423を選択し、当該光学素子423の温度に基づいてアレイ変形機構46を制御することにより、当該投影光学系における熱レンズ効果の影響を好適に抑制し、描画精度の低下を好適に抑制することができる。 As described above, it is preferable that the optical element 423 is an optical element having the largest refractive index temperature coefficient among the multiple optical elements included in the imaging optical system. In this way, by selecting the optical element 423 having the largest thermal lens effect among the multiple optical elements and controlling the array deformation mechanism 46 based on the temperature of the optical element 423, it is possible to effectively suppress the influence of the thermal lens effect in the projection optical system and effectively suppress the deterioration of the drawing accuracy.

上述のように、当該一の光学素子423は、上記結像光学系に含まれる複数の光学素子のうち線膨張係数が最大の光学素子であることも好ましい。このように、複数の光学素子のうち熱レンズ効果が大きい光学素子423を選択し、当該光学素子423の温度に基づいてアレイ変形機構46を制御することにより、当該投影光学系における熱レンズ効果の影響を好適に抑制し、描画精度の低下を好適に抑制することができる。 As described above, it is also preferable that the optical element 423 is the optical element with the largest linear expansion coefficient among the multiple optical elements included in the imaging optical system. In this way, by selecting the optical element 423 with the largest thermal lens effect among the multiple optical elements and controlling the array deformation mechanism 46 based on the temperature of the optical element 423, it is possible to suitably suppress the influence of the thermal lens effect in the projection optical system and suitably suppress the deterioration of drawing accuracy.

上記例では、マイクロレンズアレイ43の光軸J1方向に垂直な形状は、1組の長辺と1組の短辺とを有する長方形状である。この場合、アレイ変形機構46は、マイクロレンズアレイ43の当該1組の長辺に平行な長手方向における中央部を、マイクロレンズアレイ43の長手方向における両端部に対して光軸J1方向に相対的に変位させる変位部461を備えることが好ましい。このように、熱レンズ効果による焦点距離の変動量の差が大きい長手方向において、マイクロレンズアレイ43の複数のマイクロレンズの位置を調節することにより、熱レンズ効果の影響を好適に抑制し、描画精度の低下を好適に抑制することができる。 In the above example, the shape of the microlens array 43 perpendicular to the optical axis J1 is a rectangle having one set of long sides and one set of short sides. In this case, it is preferable that the array deformation mechanism 46 includes a displacement unit 461 that displaces the center portion of the microlens array 43 in the longitudinal direction parallel to the set of long sides in the optical axis J1 direction relative to both ends of the microlens array 43 in the longitudinal direction. In this way, by adjusting the positions of the multiple microlenses of the microlens array 43 in the longitudinal direction where the difference in the amount of focal length variation due to the thermal lens effect is large, the influence of the thermal lens effect can be suitably suppressed, and the deterioration of drawing accuracy can be suitably suppressed.

上述の描画装置1では、様々な変更が可能である。 The above-mentioned drawing device 1 can be modified in various ways.

例えば、上述の光学素子423は、必ずしもレンズには限定されず、プリズム等の他の光学素子であってもよい。 For example, the optical element 423 described above is not necessarily limited to a lens, but may be another optical element such as a prism.

投影光学系413では、アレイ変形機構46に加えて、マイクロレンズアレイ43を光軸J1方向に移動させるアレイ移動機構が設けられてもよい。そして、熱レンズ効果による焦点距離の変動量が大きい場合等、アレイ変形機構46によるマイクロレンズアレイ43の湾曲と、アレイ移動機構によるマイクロレンズアレイ43の移動とを組み合わせることにより、光軸J1方向における複数のマイクロレンズのそれぞれの位置が、第1結像光学系42からの光の結像位置へと近づけられてもよい。これにより、第1結像光学系42における熱レンズ効果の影響をさらに好適に抑制し、描画精度の低下をより一層好適に抑制することができる。 In the projection optical system 413, in addition to the array deformation mechanism 46, an array movement mechanism that moves the microlens array 43 in the direction of the optical axis J1 may be provided. Then, in cases such as when the amount of variation in focal length due to the thermal lens effect is large, the position of each of the multiple microlenses in the direction of the optical axis J1 may be brought closer to the imaging position of the light from the first imaging optical system 42 by combining the curvature of the microlens array 43 by the array deformation mechanism 46 and the movement of the microlens array 43 by the array movement mechanism. This makes it possible to more effectively suppress the influence of the thermal lens effect in the first imaging optical system 42, and more effectively suppress the deterioration of the drawing accuracy.

描画装置1では、フォーカス制御部115によるアレイ変形機構46の制御は、第1結像光学系42の温度に基づいて行われるのであれば、必ずしも第1結像光学系42の光学素子423の温度に基づいて行われる必要はない。例えば、温度センサ45により第1鏡筒421または第2鏡筒422の温度が測定され、当該温度に基づいてアレイ変形機構46が制御されてもよい。 In the imaging device 1, the control of the array deformation mechanism 46 by the focus control unit 115 does not necessarily have to be based on the temperature of the optical element 423 of the first imaging optical system 42, so long as it is based on the temperature of the first imaging optical system 42. For example, the temperature of the first lens barrel 421 or the second lens barrel 422 may be measured by the temperature sensor 45, and the array deformation mechanism 46 may be controlled based on that temperature.

また、描画装置1では、第2結像光学系44の温度も測定され、フォーカス制御部115によるアレイ変形機構46の制御が、第1結像光学系42の温度および第2結像光学系44の温度に基づいて行われてもよい。これにより、第2結像光学系44に含まれる光学素子の熱レンズ効果による焦点距離の変動の影響も抑制することができる。その結果、熱レンズ効果による描画精度の低下をさらに抑制することができる。 In addition, in the drawing device 1, the temperature of the second imaging optical system 44 may also be measured, and the focus control unit 115 may control the array deformation mechanism 46 based on the temperature of the first imaging optical system 42 and the temperature of the second imaging optical system 44. This can also suppress the influence of fluctuations in focal length due to the thermal lens effect of the optical elements included in the second imaging optical system 44. As a result, the deterioration of drawing accuracy due to the thermal lens effect can be further suppressed.

空間光変調部412では、DMDは必ずしもマトリクス状に配列された複数のマイクロミラーを備える必要はなく、直線状に配列された複数のマイクロミラーを備えていてもよい。また、空間光変調部412は、DMDに代えて、GLV(Grating Light Valve)(シリコン・ライト・マシーンズ(サニーベール、カリフォルニア)の登録商標)等の他の空間光変調素子を備えていてもよい。 In the spatial light modulation unit 412, the DMD does not necessarily have to have multiple micromirrors arranged in a matrix, but may have multiple micromirrors arranged in a line. Also, instead of a DMD, the spatial light modulation unit 412 may have other spatial light modulation elements such as a GLV (Grating Light Valve) (registered trademark of Silicon Light Machines, Sunnyvale, California).

上述の例では、アレイ変形機構46は、マイクロレンズアレイ43の長手方向(すなわち、X方向)における中央部を両端部に対して相対的に変位させることによりマイクロレンズアレイ43をX方向において湾曲させるが、これには限定されない。例えば、アレイ変形機構46は、マイクロレンズアレイ43の長手方向に垂直な方向(すなわち、Z方向)における中央部を両端部に対して相対的に変位させることにより、マイクロレンズアレイ43をZ方向において湾曲させてもよい。あるいは、アレイ変形機構46は、マイクロレンズアレイ43をX方向およびZ方向の双方において湾曲させてもよい。 In the above example, the array deformation mechanism 46 bends the microlens array 43 in the X direction by displacing the center of the microlens array 43 in the longitudinal direction (i.e., the X direction) relative to both ends, but is not limited to this. For example, the array deformation mechanism 46 may bend the microlens array 43 in the Z direction by displacing the center of the microlens array 43 in a direction perpendicular to the longitudinal direction (i.e., the Z direction) relative to both ends. Alternatively, the array deformation mechanism 46 may bend the microlens array 43 in both the X direction and the Z direction.

マイクロレンズアレイ43のY方向に垂直な形状は、必ずしも略長方形状である必要はなく、様々に変更されてよい。例えば、マイクロレンズアレイ43の当該形状は、略正方形状であってもよい。 The shape of the microlens array 43 perpendicular to the Y direction does not necessarily have to be approximately rectangular, and may be modified in various ways. For example, the shape of the microlens array 43 may be approximately square.

投影光学系413では、第2結像光学系44は必ずしも設けられる必要はない。また、マイクロレンズアレイ43を通過したパターン光を、必ずしもミラー47によって反射される必要は無い。すなわち、ミラー47を省略し、空間光変調部412、第1結像光学系42,マイクロレンズアレイ43をZ方向に一直線上に配置してもよい。 The projection optical system 413 does not necessarily need to include the second imaging optical system 44. In addition, the pattern light that passes through the microlens array 43 does not necessarily need to be reflected by the mirror 47. In other words, the mirror 47 may be omitted, and the spatial light modulation unit 412, the first imaging optical system 42, and the microlens array 43 may be arranged in a straight line in the Z direction.

上述の基板9は、必ずしもプリント配線基板には限定されない。描画装置1では、例えば、半導体基板、液晶表示装置や有機EL表示装置等のフラットパネル表示装置用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、太陽電池パネル用の基板等の位置検出が行われてもよい。 The above-mentioned substrate 9 is not necessarily limited to a printed wiring board. The drawing device 1 may detect the position of, for example, a semiconductor substrate, a glass substrate for a flat panel display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device, a glass substrate for a photomask, a substrate for a solar panel, etc.

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。 The configurations in the above embodiment and each modified example may be combined as appropriate as long as they are not mutually inconsistent.

1 描画装置
9 基板
21 ステージ
22 ステージ移動機構
41 描画ヘッド
42 第1結像光学系
43 マイクロレンズアレイ
45 温度センサ
46 アレイ変形機構
115 フォーカス制御部
412 空間光変調部
423 光学素子
461 変位部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Drawing device 9 Substrate 21 Stage 22 Stage moving mechanism 41 Drawing head 42 First imaging optical system 43 Microlens array 45 Temperature sensor 46 Array deformation mechanism 115 Focus control section 412 Spatial light modulation section 423 Optical element 461 Displacement section

Claims (6)

基板に対する描画を行う描画装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板に対して光を照射してパターンを描画する描画ヘッドと、
前記基板保持部を前記描画ヘッドに対して相対移動させる基板移動機構と、
前記描画ヘッドから前記基板に照射される光の結像位置を調節するフォーカス制御部と、
を備え、
前記描画ヘッドは、
光源からの光を空間光変調する空間光変調部と、
前記空間光変調部からの光の光路上に配置される結像光学系と、
複数のマイクロレンズを有し、前記結像光学系からの光を集光するマイクロレンズアレイと、
前記結像光学系の温度を測定する温度センサと、
前記マイクロレンズアレイを湾曲させるアレイ変形機構と、
を備え、
前記フォーカス制御部は、前記温度センサによる前記結像光学系の測定温度に基づいて前記アレイ変形機構を制御することにより、光軸方向における前記複数のマイクロレンズのそれぞれの位置を前記結像光学系からの光の結像位置へと近づけることを特徴とする描画装置。
A drawing apparatus for drawing on a substrate, comprising:
A substrate holder for holding a substrate;
a drawing head that draws a pattern on the substrate by irradiating the substrate with light;
a substrate moving mechanism that moves the substrate holding unit relative to the drawing head;
a focus control unit that adjusts an imaging position of light irradiated from the drawing head onto the substrate;
Equipped with
The imaging head includes:
a spatial light modulation unit that spatially modulates light from a light source;
an imaging optical system disposed on an optical path of light from the spatial light modulation unit;
a microlens array having a plurality of microlenses and configured to collect light from the imaging optical system;
a temperature sensor for measuring a temperature of the imaging optical system;
an array deformation mechanism for curving the microlens array;
Equipped with
The focus control unit controls the array deformation mechanism based on the temperature measured by the temperature sensor of the imaging optical system, thereby bringing the positions of each of the multiple microlenses in the optical axis direction closer to the imaging position of light from the imaging optical system.
請求項1に記載の描画装置であって、
前記温度センサは、前記結像光学系に含まれる一の光学素子の中央部における温度である第1測定温度を取得し、
前記フォーカス制御部は、前記第1測定温度に基づいて前記アレイ変形機構を制御することを特徴とする描画装置。
The drawing device according to claim 1 ,
The temperature sensor acquires a first measured temperature which is a temperature at a center portion of one optical element included in the imaging optical system;
The imaging apparatus, wherein the focus control unit controls the array deformation mechanism based on the first measured temperature.
請求項2に記載の描画装置であって、
前記温度センサは、前記一の光学素子の前記中央部から離間した他の部位における温度である第2測定温度も取得し、
前記フォーカス制御部は、前記第1測定温度および前記第2測定温度に基づいて前記アレイ変形機構を制御することを特徴とする描画装置。
The drawing device according to claim 2,
The temperature sensor also acquires a second measured temperature, which is a temperature at another portion of the one optical element that is spaced apart from the central portion;
The drawing apparatus, wherein the focus control unit controls the array deformation mechanism based on the first measured temperature and the second measured temperature.
請求項2または3に記載の描画装置であって、
前記一の光学素子は、前記結像光学系に含まれる複数の光学素子のうち屈折率温度係数が最大の光学素子であることを特徴とする描画装置。
4. The drawing device according to claim 2,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the one optical element is an optical element having a maximum refractive index temperature coefficient among a plurality of optical elements included in the imaging optical system.
請求項2ないし4のいずれか1つに記載の描画装置であって、
前記一の光学素子は、前記結像光学系に含まれる複数の光学素子のうち線膨張係数が最大の光学素子であることを特徴とする描画装置。
5. The drawing device according to claim 2,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the one optical element is an optical element having a maximum linear expansion coefficient among a plurality of optical elements included in the imaging optical system.
請求項1ないし5のいずれか1つに記載の描画装置であって、
前記マイクロレンズアレイの光軸方向に垂直な形状は、1組の長辺と1組の短辺とを有する長方形状であり、
前記アレイ変形機構は、前記マイクロレンズアレイの前記1組の長辺に平行な長手方向における中央部を、前記マイクロレンズアレイの前記長手方向における両端部に対して前記光軸方向に相対的に変位させる変位部を備えることを特徴とする描画装置。
6. The drawing device according to claim 1,
The shape of the microlens array perpendicular to the optical axis direction is a rectangle having one pair of long sides and one pair of short sides,
The array deformation mechanism is characterized in that it includes a displacement unit that displaces a central portion of the microlens array in a longitudinal direction parallel to the pair of long sides in the optical axis direction relative to both ends of the microlens array in the longitudinal direction.
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