JPH0367238A - 走査型露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、露光対象に原画の一部の像を形成し、露光
対象と原画とを相対的にスライドさせることにより、露
光対象全体の露光を行う走査型の露光装置に関するもの
である。

［従来の技術］ このように原画と露光対象とを投影レンズに対して相対
的に移動させて露光を行う走査型の露光装置としては、
コピー機、あるいはステッパーと呼ばれる細密パターン
用の露光装置等がある。

コピー機は、原稿の像を回転する感光体ドラム上に連続
的に投影、露光するものである。また、ステッパーは、
マスクと露光対象とを断続的に移動させつつ、マスクの
像を部分部分に分けて露光対象上に投影、露光するもの
である。

ところで、上記のような走査型露光装置においては、原
稿上の投影部分の移動量と、露光対象上での露光部分の
移動量とを投影レンズ系の倍率を考慮して関連付ける必
要がある。

コピー機のように高精度が求められない装置は、機械的
なリンクにより移動量の関連付けを行っている。また、
ステッパーのような高精度が要求される装置は、マスク
、露光対象それぞれの移動量を、例えば移動量に応じて
出力されるパルス数により電気的にＩ！１ｊｌｌＬ、こ
れらの関連付けを行っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の走査型露光装置は、原画
、露光対象のそれぞれに対する移動１１１ｇ４はなされ
たとしても、これらの移動量制御は予め定められて固定
された係数に基づいて実行されるため、実際に投影され
たパターン像の移動に対してはオープンループとなり、
フィードバックをかけることができない。

従って、投影レンズの倍率に誤差が含まれる場合、ある
いは原画と露光対象との移動の関連付けに誤差があった
場合には、露光対象上に形成されるパターンの精度が低
下するという問題がある。

［発明の目的］ この発明は、上記の課題に鑑み、投影レンズ系の倍率誤
差、あるいは原画、露光対象の移動量誤差があった場合
にも、パターンの精度の低下を防止することができる走
査型露光装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記の目的を達成させるため、原画のパタ
ーン像と共に移動するスケール像を形成するスケールを
設け、このスケールｆ！Ｉの状態を受光手段により検出
することにより、現実のパターンＩＩの移動を検出し、
これに基づいて露光対象の移動を制御することを特徴と
する。

［作用］ 上記の構成によれば、投影されたスケール像の移動に追
従して露光対象が移動されるため、投影レンズ系の誤差
等はキャンセルされる。

［実施例］ 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

（第１実施例） 第１図〜第５図は、この発明に係る走査型露光装置の第
１実施例を示したものである。

この装置は、第１図に示すように光源としての水銀灯１
１を備える光源部１０と、露光パターンが描かれ′！：
ＲＷであるマスクとしての液晶ライトバルブ２１を有す
るマスク部２０と、液晶ライトバルブ２１を透過した光
束により原画のｆ象を投影する投影レンズ系３０と、露
光対象であるプリント基板等のワーク４１を有するワー
ク部４０とから概略構成されている。

光源部ｌＯは、水銀灯１１から発する光をインテグレー
タ１２により平均化すると共に、コンデンサレンズ１３
によって液晶ライトバルブ２１上に集光させる。

液晶ライトバルブ２１は、図示せぬ書き込み光学系によ
り露光パターンが形成されるものであり、マスクテーブ
ル２２上に載置されている。このマスクテーブル２２は
、静止系であるマスクペース２３のガイドレール２３ａ
、２３ａに係合してスライド自在に設けられている。

また、マスクペース２３の中央には、液晶ライトバルブ
２１を透過した光束をワーク部４０側へ透過させる開口
２３ｂが穿設されている。

マスクペース２３の両端に設けられた軸受２４，２４間
には、ガイドレール２３ａと平行に送りネジ２５が架設
されており、マスクテーブル２２にはこの送りネジ２５
に螺合する送りナツト２２ａが設けられている。送りネ
ジ２５は、サーボモータ２６によって回転駆動され、こ
れによってマスクテーブル２２がガイドレール２３ａに
沿ってスライドされる。これらの送りネジ２５、送りナ
ツト２２ａ、サーボモータ２６は、原画と投影レンズ系
とを相対的に移動させる第１の駆動機構を構成する。

なお、サーボモータ２６には、その回転軸の回転速度を
検出する速度検出器２６ａが取り付けられている。

マスクテーブル２２の一部には、マスクテーブル２２の
スライド方向に沿って透過率が切り替わる縞状の投影ス
ケール２２ｂが液晶ライトバルブ２１に隣接して設けら
れている。この投影スケール２２ｂを透過した光束は、
投影レンズ系３０を介してワーク部４０上に縞状のパタ
ーン像を形成する。

更に、マスクテーブル２２の側部には、テーブルのスラ
イド方向に沿って透過率が切り替わる綿状のパターンを
有する第１リニアスケール２２ｃが取り付けられており
、マスクペース２３にはこの第１リニアスケール２２ｃ
を挾んで第１リニアヘツド２７が設けられている。第１
リニアヘツド２７は、リニアスケール２２ｃを挟んで対
向する発光部と受光部とを有しており、第１リニアスケ
ールの移動に伴って移動量に対応するパルスを出力する
。

投影レンズ系３０は、露光対象の平面度が低い場合、あ
るいは投影レンズ系のデフォーカスがあった場合にも正
確なパターンを形成できるように、ｆｉ（ＩＩにテレセ
ントリックなレンズ系が用いられている。但し、回転対
称なレンズから構成されるテレセントリックレンズは、
露光対象側のレンズ径が少なくとも露光対象全体を含む
大きさとなるため、露光対象が大きくなるとレンズの作
成がコスト的に困難となるという問題がある。

そこで、この実施例の投影レンズ系３０は、回転対称な
第１レンズ群３１と、円形レンズの直径を含む一部を平
面長方形に切り出した形状の第２レンズ群３２とから構
成されており、液晶ライトバルブ２１及び開口２３ｂを
透過した光源部１０からの光束をワーク４１に対してス
リット状に結像させる。

ワーク部４０は、ワーク４１が載置されるワークテーブ
ル４２と、静止系であるワークベース４３とを備えてい
る。ワークテーブル４２は、ワークベース４３に設けら
れたガイドレール４３ａ、４３ａに係合してスライド自
在とされている。

ワークベース４３の両端に設けられた軸受４４，４４間
には、ガイドレール４３ａと平行に送りネジ４５が架設
されており、ワークテーブル４２にはこの送りネジ４５
に螺合する送りナツト４２ａが設けられている。送りネ
ジ４５は、サーボモータ４６によって回転駆動され、こ
れによってワークテーブル４２がガイドレール４３ａに
沿ってスライドされる。これらの送りネジ４５、送りナ
ツト４２ａ、サーボモータ４６は、露光対象と投影レン
ズ系とを相対的に移動させる第２の駆動機構を構成する
。

なお、サーボモータ４６には、その回転軸の回転速度を
検出する速度検出器４６ａが取り付けられている。

更に、ワークテーブル４２の側部には、テーブルのスラ
イド方向に沿って透過率が切り替わる綿状のパターンを
有する第２リニアスケール４２ｂが取り付けられており
、ワークベース４３にはこの第２リニアスケール４２ｂ
を挟んで第２リニアヘツド４７が設けられている。第２
リニアヘツド４７は、リニアスケール４２ｂを挟んで対
向する発光部と受光部とを有しており、第２リニアスケ
ールの移動に伴って移動量に対応するパルスを出力する
。

また、第２レンズ群３２の下方には、第２リニアヘツド
４７に隣接して受光器としての第３リニアヘツド４８が
設けられている。第３リニアヘツド４８上にはマスクテ
ーブルの移動に伴って移動する投影スケール２２ｂの像
が形成され、マスクテーブル２２の移動量に対応したパ
ルスが出力される。

第２図は、上述した装置の制御系を示したものである。

この装置は、全体の制御を行う中央制御装置１００を中
心として、マスクテーブル２２の移動を制御する系と、
このマスクテーブル２２の移動量に基づいてワークテー
ブル４２の移動を制御する系とが独立して設けられてい
る。

マスク側の系は、移動量を決定するパルス分配器１１０
と、決定されたパルスと第１リニアヘツド２７から検出
される実際の移動パルスとの偏差を検出して補正をかけ
る偏差カウンタ１１１と、偏差カウンタ１１１の出力を
アナログ変換するＤ／Ａコンバータ１１２と、速度検出
器２６ａの出力に基づくフィードバックを受けつつサー
ボモータ２６に駆動電流を供給するサーボアンプ１１３
とを備えている。

一方、ワーク側の系は、第３リニアヘツド４８の出力に
基づいて光学系の倍率誤差を含むマスクテーブル２２の
移動量を検出してワークテーブル４２の移動量を決定す
るリンク手段としてのパルス分配器１２０と、第２リニ
アヘツド４７の出力Ｃ：基づいて偏差を検出する偏差カ
ウンタ１２１と、Ｄ／Ａコンバータ１２２と、速度検出
器４６ａの出力に基づいてサーボモータ４６に駆動電流
を供給するサーボアンプ１２３とを備えている。

上記溝底により、マスクテーブル２２は中央制御装置１
００からの指令によって所定のスピードで移動される。

一方、ワークテーブル４２は、第３リニアヘツド４８か
ら出力される投影レンズ系３０の倍！！誤差を含むマス
クテーブルの移動量に基づいて移動される。

第３図は、投影スケールをマスクテーブル側の移動量検
出とワークテーブル側の移動量検出とで共用する例を示
したものである。

すなわち、光源部ｌＯからの光束をハーフミラ−５０で
分割し、反射成分をミラー５１で反射させて投影スケー
ル２２ｂを介して第１ソニアヘツド２７で受光すると共
に、透過成分を投影スケール２２ｂ、投影レンズ系３０
を介して第３リニアヘツド４８で受光する。

第１リニアヘツド２７からは、マスクテーブル２２の移
動量を検出し、第３リニアヘツド４８からは投影レンズ
の倍率誤差を含んだマスクテーブル２２の移動量を検出
する。

検出後の制御については上記の実施例と同様である。

なお、上記の実施例では、両テーブルをクローズトルー
プで制御しているが、マスクテーブル２２側は原理的に
はオーブンループで制御することもできる。但し、レジ
スト等の感材に微細なパターンを描画する装置において
は、露光量の微小な変化が線幅に大きく影響するため、
上記のようにマスクテーブル側もクローズトループで制
御する必要がある。

また、第３リニアヘツド４８は、単一のフォトダイオー
ド等の受光素子であってもよいが、第４図に示したよう
な構成とすることもできる。

すなわち、この例で示した第３リニアヘツド４８は、投
影されたスケール像のピッチに対して１／４ピツチづつ
位相が相違する４つの受光素子４８ａ、４８ｂ、４８ｃ
。

４８ｄと、これらの受光素子に対応する開口が形成され
た走査板４８ｅとを有している。それぞれの受光素子４
８ａ〜４８ｄの位相差は、スケール像のピッチに対して
０°、９０’、１８０°、２７０＠　となる。

このようなリニアヘッドを利用した信号検出を第５図に
基づいて説明する。

受光素子４８ａと４８ｃ、受光素子４８ｂと４８ｄとの
出力をブツシュグル接続し、互いに９０°位相変化した
２つのプッシュプル信号１１．Ｉ２を得る。　ＩＩ、Ｉ
２はアナログ出力であるので、波形整形回路により矩形
波信号［１，０２としてデジタル化する。

次に、矩形波信号１１１，１１２のエツジを検出してパ
ルスを発生させることにより、プッシュプル信号■１、
Ｉ２の４倍の周波数を持つパルス信号Ｕｐを生成し、こ
の信号に同期してワークテーブルを駆動する。

原理的には、前述したように１つの受光素子によっても
検出可能であるが、スケール像のピッチに対して相対的
に９０°位相が異なる位置に配置された４つの受光素子
を用いることにより、移動方向の検出を可能とすること
ができ、更に４倍の周波数のパルスを発生させることに
より移動量検出の精度を向上させることができる。

また、１８０°づつ位相が異なる受光素子の出力を組に
してプッシュプル接続することにより、光学系の倍率誤
差によりスケール像のピッチが変化した場合にも、ＳＮ
比は低下するが、パルスの周期は変化させずに検出する
ことができる。

（第２実施例） 第６図及び第７図は、この発明の第２実施例を示したも
のである。

描画するパターンの精度が比較的緩い場合、あるいは、
露光対象の感材としてリスフィルムのような感光の立ち
上がりが急峻な感材を用いる場合には、第１実施例のよ
うにマスクテーブルの移動速度は厳密に制御する必要が
ない。第２実施例では、このような場合に、マスクテー
ブルの移動をオープンループとして制御の簡略化を図っ
た装置を示している。

この装置では、マスクテーブルの移動量を検出するリニ
アスケールと、モータの回転速度を検出する速度検出機
とが設けられておらず、第１の駆動手段としてステッピ
ングモータ２７を用いている。

他の構成は第１実施例と同様である。

回路構成は、第７図に示した通りであり、ステッピング
モータ２７は中央制御装置１００からの指令に基づいて
パルス分配器１１０から出力されるパルスに基づいて直
接駆動される構成となっている。ワークテーブル側の制
御は第１実施例と同様である。

なお、上記の２つの実施例では、原画、スケールを透過
した光束により、像を形成する装置についてのみ述べて
いるが、この発明は、例えばコピー機のように反射光束
により像を形成する装置に適用することも可能である。

また、露光対象としては、上記のような平面の感材のみ
でなく、ドラム状の感光体を露光させる構成としてもよ
い。

〔効果］ 以上説明した通り、この発明によれば、投影レンズ系を
介して実際に投影されたスケール像の移動に基づいて露
光対象を移動させる構成としたため、投影レンズ系に倍
率誤差が存在する場合、あるいは原画の移動が不安定と
なった場合にも、これらの誤差を含んだ形で露光対象を
移動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る走査型露光装置の第１実施例を
示す光学系の説明図、第２図は第１図に示した装置の制
御系を示すブロック図、第３図は第１図に示した装置の
変形例を示す光学系の説明図、第４図はリニアヘッドの
詳細を示す説明図、第５図は第４図に示したリニアヘッ
ドからの信号処理を示すグラフである。 第６図はこの発明の第２実施例を示す光学系の説明図、
第７図は第６図に示した装置の制御系を示すブロック図
である。 ２１・・・液晶ライトバルブ（原ｆｌｉ）３０・・・投
影レンズ系 ４１・・・ワーク（露光対象） ４８・・・第３リニアヘツド（受光手段）２２ｂ・・・
投影スケール １２０・・・パルス分配器（リンク手段）第１図 第３図 第 ５ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 露光パターンが描かれた原画の一部を露光対象に対して
   結像させる投影レンズ系と、 前記原画と前記投影レンズ系とを相対的に移動　させる
   第１の駆動機構と、 前記露光対象と前記投影レンズ系とを相対的に移動させ
   る第２の駆動手段と、 前記原画と共に移動され、投影レンズ系を介して前記露
   光対象側にスケール像を形成する投影スケールと、 該スケール像の移動を検出する受光手段と、該受光手段
   の出力に基づいて前記原画の像の移動状態を検出するこ
   とにより、該像の移動に同期させて露光対象を移動させ
   るよう前記第２の駆動手段を制御するリンク手段とを備
   えることを特徴とする走査型露光装置。