光変調器、露光装置、光変調器の制御方法
【課題】駆動回路３５３の発熱量変化に依らず、光変調素子３５２周囲の雰囲気温度を安定させることで、光路変化を抑制して、光変調を適切に実行できる技術を提供する。
【解決手段】光変調素子３５２や駆動回路３５３が配置された基板３５１に、発熱部３５４bを配置して、この発熱部３５４bにより光変調素子３５２周囲を加熱可能に構成する。駆動回路３５３の発熱量が減少したときには、これに応じて発熱部３５４bの発熱量が増大する一方、駆動回路３５３の発熱量が増大したときには、これに応じて発熱部３５４bの発熱量が減少する。つまり、駆動回路３５３の発熱量の変動傾向に対して反対の傾向で、発熱部３５４bの発熱量を増減させることで、光変調素子３５２周囲の雰囲気温度をある程度の範囲内に維持して、当該雰囲気温度を安定させている。
【解決手段】光変調素子３５２や駆動回路３５３が配置された基板３５１に、発熱部３５４bを配置して、この発熱部３５４bにより光変調素子３５２周囲を加熱可能に構成する。駆動回路３５３の発熱量が減少したときには、これに応じて発熱部３５４bの発熱量が増大する一方、駆動回路３５３の発熱量が増大したときには、これに応じて発熱部３５４bの発熱量が減少する。つまり、駆動回路３５３の発熱量の変動傾向に対して反対の傾向で、発熱部３５４bの発熱量を増減させることで、光変調素子３５２周囲の雰囲気温度をある程度の範囲内に維持して、当該雰囲気温度を安定させている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入射した光を変調する光変調素子を、駆動回路を用いて駆動する光変調器、当該光変調器を用いた露光装置、および当該光変調器の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光源からの光を光変調素子により変調する光変調器（同文献の光変調デバイス）が記載されている。より詳しくは、この光変調器は、光変調素子とこれを駆動するための駆動回路を、基板の上に配置した構成を備えている（同文献の段落００２２等）。そして、光変調素子は、駆動回路から印加される信号に応じた光変調を、入射してきた光に対して実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４０３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような駆動回路は、それ自身の動作に伴なって発熱する。したがって、駆動回路と光変調素子を同一基板に配置した構成では、駆動回路からの熱が基板に伝導して光変調素子周囲の雰囲気温度を上昇させることがある。しかも、駆動回路の発熱量は一定とは限らず、駆動回路の動作状態によって変動するため、駆動回路の発熱量が大きいときと小さいときで、光変調素子周囲の雰囲気温度が変動することがあった。その結果、光変調素子周囲における温度変動の影響を受けて光路が変化してしまい、光変調を適切に実行できない場合があった。
【０００５】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光変調素子の周囲の雰囲気温度を安定させることで、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行可能とする技術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】
【０００６】
この発明にかかる光変調器は、入射した光を変調する光変調素子、および光変調素子を駆動して光変調素子に光変調を実行させるとともに当該駆動動作に伴ない発熱する駆動回路を、基板に配置した光変調器であって、上記目的を達成するために、発熱量を可変に構成されるとともに基板に配置された発熱部と、駆動回路の発熱量の減少に応じて発熱部の発熱量を増大させる一方、駆動回路の発熱量の増大に応じて発熱部の発熱量を減少させる発熱量制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、この発明にかかる露光装置は、記録材料を露光する露光装置であって、上記目的を達成するために、光源部と、光源部からの光を変調する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光変調器と、光変調器が変調した光を記録材料に導く光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかる光変調器の制御方法は、入射した光を変調する光変調素子、および光変調素子を駆動して光変調素子に光変調を実行させるとともに当該駆動動作に伴ない発熱する駆動回路を、基板に配置した光変調器の制御方法であって、上記目的を達成するために、発熱量を可変に構成されるとともに基板に配置された発熱部の発熱量を、駆動回路の発熱量の減少に応じて増大させる一方、駆動回路の発熱量の増大に応じて減少させることを特徴とする。
【０００９】
このように構成された発明（光変調器、露光装置、光変調器の制御方法）は、光変調素子や駆動回路が配置された基板に、発熱量を可変に構成された発熱部をさらに配置しているため、この発熱部により光変調素子周囲を加熱することができる。そして、駆動回路の発熱量が減少したときには、これに応じて発熱部の発熱量が増大する一方、駆動回路の発熱量が増大したときには、これに応じて発熱部の発熱量が減少する。つまり、この発明は、駆動回路の発熱量の変動傾向に対して反対の傾向で、発熱部の発熱量を増減させることで、光変調素子周囲の雰囲気温度をある程度の範囲内に維持して、当該雰囲気温度を安定させている。その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することが可能になっている。
【００１０】
ところで、上述のように、駆動回路によって光変調素子を駆動する光変調器にあっては、駆動回路の駆動動作を制御する駆動制御部を、基板にさらに備えることができる。そして、この場合、これら発熱部および駆動制御部を、基板に配置された同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵することが、極めて好適となる。
【００１１】
つまり、発熱部および駆動制御部それぞれを別のデバイスで構成して基板に配置するとなると、複数のデバイスそれぞれについて配置スペースを設ける必要があるうえ、各デバイスに対する配線スペースの確保等の理由からデバイス間に一定の隙間を設ける必要がある。そのため、基板面積が大きくなって、光変調器の大型化を招くおそれがある。一方で、プログラマブル・ロジック・デバイスは、その内部の回路を変更して所望の回路を構成できるといった特徴を有するため、同一のプログラマブル・ロジック・デバイス内に、発熱部および駆動制御部それぞれの機能を実現する回路を構成することができる。しかも、このように発熱部および駆動制御部を同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵しておけば、基板に配置するデバイスの個数、ならびにデバイス間のスペースを削減できる。その結果、基板面積を小さくして、延いては、光変調器の小型化を図ることができる。
【００１２】
この際、発熱制御部も、発熱部および駆動制御部と同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵しておいても良い。このように、発熱部、発熱制御部および駆動制御部の各機能部を同一のプログラマブル・ロジック・デバイス内に集約することで、光変調器のさらなる小型化を図ることができる。
【００１３】
この際、具体的には、プログラマブル・ロジック・デバイスとして、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイを用いることができる。
【００１４】
また、発熱部は、クロックに同期して与えられる二値データが反転する際に消費される電力によって発熱するデジタル回路で構成されても良い。このように構成した場合、クロックの周波数を変えることで、単位時間当たりに消費される電力量を変えて、発熱部からの発熱量を調整することができる。したがって、このような構成は、光変調素子周囲の雰囲気温度を安定させるにあたって極めて有利であり、光変調素子周囲における光路変化を効果的に抑制して、適切な光変調の実現に大きく資するものである。
【００１５】
ちなみに、駆動回路の発熱量は、駆動回路に流れる電流や駆動回路が消費する電力に依存する。そこで、発熱量制御部は、駆動回路に流れる電流あるいは駆動回路で消費される電力の低下に基づいて、駆動回路の発熱量の減少を判断し、発熱部の発熱量を増大させる一方、駆動回路に流れる電流あるいは駆動回路で消費される電力の上昇に基づいて、駆動回路の発熱量の増大を判断し、発熱部の発熱量を減少させるように、光変調器を構成しても良い。これにより、駆動回路の発熱量の減少／増大に応じて発熱部の発熱量を増大／減少させて、光変調素子周囲の雰囲気温度を安定させることができ、その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、駆動回路の発熱量が減少したときには、これに応じて発熱部の発熱量を増大させる一方、駆動回路の発熱量が増大したときには、これに応じて発熱部の発熱量を減少させるため、光変調素子周囲の雰囲気温度をある程度の範囲内に維持して、当該雰囲気温度を安定させることができる。その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することが可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる光変調器を装備したパターン描画装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明にかかる光変調器の概略構成を示す模式図である。
【図３】発熱用回路の構成を示す回路図である。
【図４】図３の回路の動作を表として示す図である。
【図５】発熱量制御回路による発熱量回路の制御動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明にかかる光変調器を装備するパターン描画装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明にかかる光変調器を装備したパターン描画装置の概略構成を示す模式図である。パターン描画装置１は、ステージ５上に保持された基板Ｗを光学ヘッド３により露光することで、基板Ｗにパターンを描画するものである。光学ヘッド３は、主に、レーザー発振器３１、照明光学系３３、光変調器３５および投影光学系３７を備える。レーザー発振器３１は、所定波長（例えば、３５５ナノメートル）の光ビームを射出するものであり、レーザー発振器３１から射出された光ビームは、照明光学系３３にて形状が整えられた後に、光変調器３５へと導かれる。光変調器３５は、入射してきた光ビームを変調する光変調素子３５２を基板３５１に搭載した構成を備え、露光制御部４からの指示に応じて光変調素子３５２を駆動することで、入射光ビームを空間的に変調する。こうして変調された光ビームは、投影光学系３７にて変倍された後に、基板Ｗへと照射される。
【００１９】
一方、基板Ｗを保持するステージ５は、露光制御部４からの駆動制御を受けて、基板Ｗを主走査方向へと移動させる。そのため、光学ヘッド３から射出される光ビームは、主走査方向に移動する基板Ｗに対して照射されることとなる。このとき、副走査方向に並ぶ複数のチャンネルで光ビームを同時に照射するように光学ヘッド３を構成しておくことで、２次元的にパターンを描画することができる。なお、主走査方向と副走査方向は互いに直交するものとする。
【００２０】
また、パターン描画装置１は、装置全体を制御するためにコンピューター８を備えている。このコンピューター８は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やメモリーを備えており、装置を制御するために必要な種々の演算処理を実行する。例えば、１つのＬＳＩ(Large Scale Integration)のパターンを基板Ｗに描画する場合、外部のＣＡＤ(Computer Aided Design)等で生成されたＬＳＩパターンに相当するデータがＬＳＩデータとしてメモリーに記憶される。続いて、ＣＰＵは、ＬＳＩデータが示す単位領域を分割してラスタライズし、ラスタデータを生成してメモリーに保存する。さらに、ＣＰＵは、このラスタデータに対して、例えば特許第４０２０２４８号に記載されているようなデータ修正を施して、描画データを生成する。こうして生成された描画データは、コンピューター８から露光制御部４へと送られる。そして、露光制御部４が、この描画データに基づいて光学ヘッド３やステージ５等の各部動作を制御することにより、ＬＳＩパターンが基板Ｗに描画される。
【００２１】
以上が、パターン描画装置の概略構成である。続いて、パターン描画装置１の光学ヘッド３が備える光変調器３５の構成について詳述する。図２は、本発明にかかる光変調器の概略構成を示す模式図である。この光変調器３５は、ＧＬＶ基板３５１の上に、光変調素子としての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)を搭載したものである。このＧＬＶ３５２としては、例えば、特開２０１０−０２１４０９号公報等に記載されているものを用いることができる。
【００２２】
さらに、ＧＬＶ基板３５１上には、ドライバー回路３５３、ＦＰＧＡ(フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）３５４、ＣＰＵ３５５およびコネクター３５６が搭載されている。このとき、ＧＬＶ３５２、ドライバー回路３５３、ＦＰＧＡ３５４およびコネクター３５６はこの順番で上下方向に並んで配置される一方、ＣＰＵ３５５はこれらに側方から隣接して配置される。このように、ＣＰＵ３５５を側方に外して配置することで、ＣＰＵ３５５の上下にスペースを確保することができ、このスペースをＣＰＵ３５５への配線領域等として有効活用することができる。ＧＬＶ基板３５１上の各部の詳細は次のとおりである。
【００２３】
ＧＬＶ３５２は、上記特開２０１０−０２１４０９号等に記載のとおり、それぞれ表面で光ビームを反射可能な固定リボンと可動リボンを交互に複数並べた構成を有している。これらのリボンのうち可動リボンはその表面の略法線方向に上下動することができる。したがって、可動リボンを上下動させることで、ＧＬＶ３５２は、格子の深さが可変である回折格子として機能する。
【００２４】
ドライバー回路３５３は、ＧＬＶ３５２に隣接して配置されて、ＧＬＶ３５２の可動リボンを駆動する機能を果たす。つまり、ドライバー回路３５３がＧＬＶ３５２に対して駆動信号を印加すると、これに応じてＧＬＶ３５２の可動リボンが上下動して、格子の深さが変動する。そして、ＧＬＶ３５２は格子の深さに応じた回折光を射出して光ビームを変調することとなる。なお、このときドライバー回路３５３は、駆動動作に伴なって発熱する。
【００２５】
ＦＰＧＡ３５４は、ＧＬＶ３５２とドライバー回路３５３を挟むようにして、ドライバー回路３５３に隣接して配置されている。このＦＰＧＡ３５４の内部には、ドライバー回路３５３によるＧＬＶ３５２の駆動動作を制御するための駆動制御回路３５４aがコンフィギュレーションされている。この駆動制御回路３５４aは、露光制御部４からコネクター３５６を介して受信した描画データに基づいて、ドライバー回路３５３の駆動動作を制御することで、ＧＬＶ３５２に所定の光変調動作を実行させるものである。
【００２６】
また、ＦＰＧＡ３５４の内部には、発熱用回路３５４bおよび発熱量制御回路３５４cもコンフィギュレーションされている。図３は、発熱用回路の構成の一例を示す回路図であり、図４は、図３の回路の動作を表として示す図である。図３に示すように、発熱用回路３５４bは、偶数個（ここでは４個）のＤ型フリップフロップを直列に接続してシフトレジスターを構成し、最後段のフリップフロップＦＦ(n)のＱ出力を最前段のフリップフロップＦＦ(n-3)のＤ入力に短絡したものである。
【００２７】
初期状態では、ＰＲＥＳＥＴ信号により、左から数えて奇数段目のフリップフロップＦＦ(n-3)、ＦＦ(n-1)のＤ入力が「０」にセットされる一方、偶数段目のフリップフロップＦＦ(n-2)、ＦＦ(n)のＤ入力が「１」にセットされる（図４の「ＣＬＫ」が「０」の状態）。こうして、１段毎にＤ入力の値が反転するように、各フリップフロップ(n-3)、…のＤ入力値が設定される。
【００２８】
続いて、クロックＣＬＫが各フリップフロップＦＦ(n-3)、…に入力されると、同クロックＣＬＫの立上りエッジに同期して、各フリップフロップＦＦ(n-3) 、…のＤ入力の値がＱ出力へとシフトする（図４の「ＣＬＫ」が「１」の状態）。これによって、各フリップフロップＦＦ(n-3)、…のＱ出力の値が反転すると同時に、各フリップフロップＦＦ(n-3)、…のＤ入力の値が反転する。そして、このような入出力値の反転は、クロックＣＬＫが入力される度に発生する。
【００２９】
また、クロックＣＬＫに同期して起こる入出力値の反転に伴なって、各フリップフロップＦＦ(n-3)、…内では電流が発生して電力が消費されるとともに、この消費電力に応じた発熱量で各フリップフロップＦＦ(n-3)、…が発熱する。したがって、クロックＣＬＫの周波数を高くすることで、各フリップフロップＦＦ(n-3) 、…の単位時間当たりの発熱量を増大させることができる。一方、クロックＣＬＫの周波数を低くすることで、各フリップフロップＦＦ(n-3) 、…の単位時間当たりの発熱量を減少させることができる。このように、本実施形態では、クロックの周波数を変えることで発熱量を調整可能な発熱用回路３５４bが、ＦＰＧＡ３５４内部に実現されている。
【００３０】
そして、この発熱用回路３５４bの発熱量は、発熱量制御回路３５４cによって制御される。この発熱量制御回路３５４cは、ドライバー回路３５３の発熱量の変化に応じて、発熱用回路３５４bの発熱量を調整するものである。ちなみに、ドライバー回路３５３の発熱量は、同回路３５３に流れる電流（消費電流）に依存する。そこで、本実施形態の発熱量制御回路３５４cは、ドライバー回路３５３に流れる電流の増減から、ドライバー回路３５３の発熱量の増減を判断し、この判断結果に基づいて発熱用回路３５４bの発熱量を調整する。なお、ドライバー回路３５３の電流としては、ドライバー回路３５３への電源ラインに挿入された電流計をＣＰＵ３５５が読み取って発熱量制御回路３５４cに送信した値が用いられる。また、ドライバー回路３５３に対して複数の電源ラインが設けられている場合は、各電源ラインに電流計を挿入するとともに、これら電流計の値の総和をドライバー回路３５３の消費電流とすれば良い。
【００３１】
図５は、発熱量制御回路による発熱量回路の制御動作の一例を示すタイミングチャートである。同図の上段では、ドライバー回路３５３の発熱量の変化が示され、同図の下段では、発熱用回路３５４bの発熱量の変化が示されている。時刻ｔ1〜ｔ4における制御動作を例示して説明すると、次のとおりである。
【００３２】
時刻ｔ1〜ｔ2にかけては、ドライバー回路３５３の発熱量が減少しており、これに応じて、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bの発熱量を増大させる。具体的には、発熱量制御回路３５４cは、ＣＰＵ３５５より受信した電流値の減少に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の減少を判断する。そして、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bに供給するクロックＣＬＫの周波数を上げて、発熱用回路３５４bの発熱量を増大させる。
【００３３】
時刻ｔ2〜ｔ3にかけては、ドライバー回路３５３の発熱量は一定となっており、これに応じて、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bの発熱量を一定に保つ。具体的には、発熱量制御回路３５４cは、ＣＰＵ３５５より受信した電流値が変化しないことから、ドライバー回路３５３の発熱量が一定になっていると判断する。そして、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bに供給するクロックＣＬＫの周波数を一定にして、発熱用回路３５４bの発熱量を一定に保つ。
【００３４】
時刻ｔ3〜ｔ4にかけては、ドライバー回路３５３の発熱量が増大しており、これに応じて、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bの発熱量を減少させる。具体的には、発熱量制御回路３５４cは、ＣＰＵ３５５より受信した電流値の増大に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の増大を判断する。そして、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bに供給するクロックＣＬＫの周波数を下げて、発熱用回路３５４bの発熱量を減少させる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、光変調素子としてのＧＬＶ３５２やドライバー回路３５３が配置されたＧＬＶ基板３５１に、発熱量を可変に構成された発熱用回路３５４bをさらに配置しているため、この発熱用回路３５４bにより光変調素子周囲を加熱することができる。そして、ドライバー回路３５３の発熱量が減少したときには、これに応じて発熱用回路３５４bの発熱量が増大する一方、ドライバー回路３５３の発熱量が増大したときには、これに応じて発熱用回路３５４bの発熱量が減少する（図５）。つまり、この実施形態は、ドライバー回路３５３の発熱量の変動傾向に対して反対の傾向で、発熱用回路３５４bの発熱量を増減させることで、光変調素子周囲の雰囲気温度をある程度の範囲内に維持して、当該雰囲気温度を安定させている。その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することが可能になっている。
【００３６】
また、本実施形態は、ドライバー回路３５３の駆動動作を制御する駆動制御回路３５４aと発熱用回路３５４bの両方を、ＧＬＶ基板３５１に配置された同一のＦＰＧＡ３５４に内蔵しており、好適である。つまり、駆動制御回路３５４aと発熱用回路３５４bそれぞれを別のデバイスで構成してＧＬＶ基板３５１に配置するとなると、複数のデバイスそれぞれについて配置スペースを設ける必要があるうえ、各デバイスに対する配線スペースの確保等の理由からデバイス間に一定の隙間を設ける必要がある。そのため、ＧＬＶ基板３５１の面積が大きくなって、光変調器３５の大型化を招くおそれがある。一方で、ＦＰＧＡ３５４は、その内部の回路を変更して所望の回路を構成できるといった特徴を有するため、同一のＦＰＧＡ３５４内に、駆動制御回路３５４aと発熱用回路３５４bそれぞれの機能を実現する回路を構成することができる。しかも、このように駆動制御回路３５４aと発熱用回路３５４bを同一のＦＰＧＡ３５４に内蔵しておけば、ＧＬＶ基板３５１に配置するデバイスの個数、ならびにデバイス間のスペースを削減できる。その結果、ＧＬＶ基板３５１の面積を小さくして、延いては、光変調器３５の小型化を図ることができる。
【００３７】
また、本実施形態は、発熱量制御回路３５４cも駆動制御回路３５４aおよび発熱用回路３５４bと同一のＦＰＧＡ３５４に内蔵しており、好適である。このように、駆動制御回路３５４a、発熱用回路３５４bおよび発熱量制御回路３５４cの各機能回路を同一のＦＰＧＡ３５４内に集約することで、光変調器３５のさらなる小型化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態の発熱用回路３５４bは、クロックＣＬＫに同期して与えられる二値データが反転する際に消費される電力によって発熱するデジタル回路で構成されていることから、次のような利点を有する。つまり、このような発熱用回路３５４bは、クロックＣＬＫの周波数を変えることで、単位時間当たりに消費される電力量を変えて、発熱用回路３５４bからの発熱量を調整することができる。したがって、このような発熱用回路３５４bは、光変調素子周囲の雰囲気温度を安定させるにあたって極めて有利であり、光変調素子周囲における光路変化を効果的に抑制して、適切な光変調の実現に大きく資するものである。
【００３９】
パターン描画装置の全体構成の具体例
続いて、本発明にかかる光変調器を装備するパターン描画装置の全体構成のより具体的な形態について詳述する。図６は本発明にかかる光変調器を装備するパターン描画装置を示す斜視図である。このパターン描画装置１は、感光材料が表面に付与された半導体基板やガラス基板等の基板Ｗの表面に光を照射してパターンを描画する装置であり、図２を用いて説明した光変調器を用いて光変調し、その変調された光を用いてパターンを描画する。
【００４０】
このパターン描画装置１では、本体フレーム（不図示）に対してカバー１０２が取り付けられて形成される本体内部に装置各部が配置されて本体部が構成されるとともに、本体部の外側に基板収納カセット（不図示）が配置されている。この基板収納カセットには、露光処理を受けるべき未処理基板Ｗが収納されており、本体内部に配置される搬送ロボット１２０によって本体部にローディングされる。また、未処理基板Ｗに対して露光処理（パターン描画処理）が施された後、当該基板Ｗが搬送ロボット１２０によって本体部からアンローディングされて基板収納カセットに戻される。
【００４１】
この本体部では、図６に示すように、カバー１０２に囲まれた本体内部の右手端部に搬送ロボット１２０が配置されている。また、この搬送ロボット１２０の左手側には基台１３０が配置されている。この基台１３０の一方端側領域（図６の右手側領域）が、搬送ロボット１２０との間で基板Ｗの受け渡しを行う基板受渡領域となっているのに対し、他方端側領域（左手側領域）が基板Ｗへのパターン描画を行うパターン描画領域となっている。この基台１３０上では、基板受渡領域とパターン描画領域の境界位置にヘッド支持部１４０が設けられている。このヘッド支持部１４０では、基台１３０から上方に２本の脚部材１４１、１４２が立設されるとともに、それらの脚部材１４１、１４２の頂部を橋渡しするように梁部材１４３が横設されている。そして、梁部材１４３のパターン描画領域側側面にカメラ（不図示）が固定されてステージ５に保持された基板Ｗの表面を撮像可能となっている。
【００４２】
このステージ５は基台１３０上でステージ移動機構によりＸ方向、Ｙ方向ならびにθ方向に移動される。すなわち、ステージ移動機構は基台１３０の上面にＹ軸駆動部、Ｘ軸駆動部およびθ軸駆動部をこの順序で積層配置したものであり、ステージ５を水平面内で２次元的に移動させて位置決めする。また、ステージ５をθ軸（鉛直軸）回りの回転させて光学ヘッド１７０に対する相対角度を調整して位置決めする。なお、このようなステージ移動機構としては、従来より多用されているＸ−Ｙ−θ軸移動機構を用いることができる。
【００４３】
また、このように構成されたヘッド支持部１４０のパターン描画領域側で光学ヘッド１７０が上下方向に移動自在に取り付けられており、露光制御部４（図２）からの動作指令に応じてヘッド移動機構が作動することでステージ５に保持される基板Ｗとの距離を高精度に調整可能となっている。なお、光学ヘッド１７０は、図２を用いて説明した光変調器を用いて光変調し、その変調された光を用いてパターンを描画するものである。
【００４４】
つまり、光学ヘッド１７０は上記したようにヘッド支持部１４０に対して上下方向Ｚに移動自在に取り付けられており、光学ヘッド１７０の直下位置で移動している基板Ｗに対して光を落射することでステージ５に保持された基板Ｗを露光してパターンを描画する。なお、本実施形態では、光学ヘッド１７０はＸ方向に複数チャンネルで光を同時に照射可能となっている。また、ステージ５をＹ方向に移動させることで基板Ｗに対してパターンを２次元的に描画することが可能となっている。
【００４５】
また、基台１３０の反基板受渡側端部（図６の左手側端部）においても、２本の脚部材１４４が立設されている。そして、この梁部材１４３と２本の脚部材１４４の頂部を橋渡しするように光学ヘッド１７０の照明光学系を収納したボックス１７２が設けられており、基台１３０のパターン描画領域を上方から覆っている。したがって、パターン描画装置１が設置されるクリーンルーム内に供給されているダウンフローを本体内部に引き入れたとしても、パターン描画領域にダウンフローが供給されない空間ＳＰが形成される。
【００４６】
このように、図６に示すパターン描画装置は、図２に示す光変調器３５を装備している。その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することが可能になっている。
【００４７】
その他
以上のように、上記実施形態では、光変調器３５が本発明の「光変調器」に相当し、ＧＬＶ基板３５１が本発明の「基板」に相当し、ＧＬＶ３５２が本発明の「光変調素子」に相当し、ドライバー回路３５３が本発明の「駆動回路」に相当し、発熱用回路３５４bが本発明の「発熱部」に相当し、発熱量制御回路３５４cが本発明の「発熱量制御部」に相当し、駆動制御回路３５４aが本発明の「駆動制御部」に相当している。また、光学ヘッド３が本発明の「露光装置」に相当し、レーザー発振器３１が本発明の「光源部」に相当し、投影光学系３７が本発明の「光学系」に相当している。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、光変調素子としてＧＬＶ３５２を具備する光変調器３５に、本発明を適用した場合について説明した。しかしながら、ＧＬＶ３５２以外の素子を光変調素子として具備する光変調器３５に対しても、本発明を適用することができる。
【００４９】
また、発熱用回路３５４bも図３に記載した構成に限られず、その他の構成で発熱用回路３５４bを実現することもできる。したがって、例えば、複数のインバーターを直列に接続するとともに、同回路の入力端子を所定の周期で反転させた際に各インバーターで消費される電力によって発熱するように発熱用回路３５４bを構成しても良い。
【００５０】
また、上記実施形態では、ＦＰＧＡ３５４の内部に駆動制御回路３５４a等を実現していた。しかしながら、駆動制御回路３５４a等を実現する構成はこれに限られず、例えば、ＦＰＧＡ３５４以外のプログラマブル・ロジック・デバイスで駆動制御回路３５４a等を実現するように構成することもできる。
【００５１】
また、上記実施形態では、駆動制御回路３５４a、発熱用回路３５４bおよび発熱量制御回路３５４cを同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵していた。しかしながら、これら各回路を別々のデバイスで構成することもできる。したがって、発熱用回路３５４bをＦＰＧＡ３５４の外に設けられたディスクリートな抵抗で構成したり、発熱量制御回路３５４cをＣＰＵ３５５内に構成したりといった種々の変形が可能である。
【００５２】
また、上記実施形態では、ドライバー回路３５３に流れる電流に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の変化を判断していた。しかしながら、ドライバー回路３５３の発熱量は、ドライバー回路３５３が消費する電力に依存すると見ることもできる。そこで、発熱量制御回路３５４cは、ドライバー回路３５３で消費される電力の低下に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の減少を判断し、発熱用回路３５４bの発熱量を増大させる一方、ドライバー回路３５３で消費される電力の上昇に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の増大を判断し、発熱用回路３５４bの発熱量を減少させるように、光変調器３５を構成しても良い。これによっても、ドライバー回路３５３の発熱量の減少／増大に応じて発熱用回路３５４bの発熱量を増大／減少させて、光変調素子周囲の雰囲気温度を安定させることができ、その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することができる。なお、ドライバー回路３５３の消費電力は、ドライバー回路３５３の電源ラインに挿入された電流計の値に電源電圧を乗じることで求めることができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、電流計の値を読み取ってドライバー回路３５３の電流／消費電力を求める機能をＣＰＵ３５５が担っていた。しかしながら、当該機能を発熱量制御回路３５４cに担わせても良い。
【００５４】
また、ドライバー回路３５３の発熱量の変化を判断する構成も、上記のものに限られない。そこで、例えば、コンピューター８（図１）で求められたラスタデータや描画データからドライバー回路３５３の駆動動作状況を求め、この結果に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の変化を判断するように構成しても良い。あるいは、ドライバー回路３５３に温度計を設けておき、この温度計が示す値から、ドライバー回路３５３の発熱量の変化を判断しても良い。
【００５５】
また、上記実施形態は、ドライバー回路３５３の発熱量の増加／減少に応じて、発熱用回路３５４bの発熱量を減少／増加させる際の態様についても種々の変更が可能である。具体的には、ドライバー回路３５３の発熱量に対して閾値を設けておき、ドライバー回路３５３の発熱量が当該閾値以下になったときに、発熱用回路３５４bの発熱量を増大させる一方、ドライバー回路３５３の発熱量が当該閾値より大きくなったときに、発熱用回路３５４bの発熱量を減少させるといった制御を行なっても良い。
【００５６】
また、本発明の適用対象も上述のものに限られず、例えば、ＣＴＰ(Computer to Plate)のように、アルミプレート等を記録材料とする製版機が装備する光変調器に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１…パターン描画装置
３…光学ヘッド
３５…光変調器
３５１…ＧＬＶ基板（基板）
３５２…ＧＬＶ（光変調素子）
３５３…ドライバー回路（駆動回路）
３５４a…駆動制御回路（駆動制御部）
３５４b…発熱用回路（発熱部）
３５４c…発熱量制御回路（発熱量制御部）
３５４…ＦＰＧＡ
３５５…ＣＰＵ
３５６…コネクター
４…露光制御部
８…コンピューター
Ｗ…基板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入射した光を変調する光変調素子を、駆動回路を用いて駆動する光変調器、当該光変調器を用いた露光装置、および当該光変調器の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光源からの光を光変調素子により変調する光変調器（同文献の光変調デバイス）が記載されている。より詳しくは、この光変調器は、光変調素子とこれを駆動するための駆動回路を、基板の上に配置した構成を備えている（同文献の段落００２２等）。そして、光変調素子は、駆動回路から印加される信号に応じた光変調を、入射してきた光に対して実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４０３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような駆動回路は、それ自身の動作に伴なって発熱する。したがって、駆動回路と光変調素子を同一基板に配置した構成では、駆動回路からの熱が基板に伝導して光変調素子周囲の雰囲気温度を上昇させることがある。しかも、駆動回路の発熱量は一定とは限らず、駆動回路の動作状態によって変動するため、駆動回路の発熱量が大きいときと小さいときで、光変調素子周囲の雰囲気温度が変動することがあった。その結果、光変調素子周囲における温度変動の影響を受けて光路が変化してしまい、光変調を適切に実行できない場合があった。
【０００５】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、光変調素子の周囲の雰囲気温度を安定させることで、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行可能とする技術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】
【０００６】
この発明にかかる光変調器は、入射した光を変調する光変調素子、および光変調素子を駆動して光変調素子に光変調を実行させるとともに当該駆動動作に伴ない発熱する駆動回路を、基板に配置した光変調器であって、上記目的を達成するために、発熱量を可変に構成されるとともに基板に配置された発熱部と、駆動回路の発熱量の減少に応じて発熱部の発熱量を増大させる一方、駆動回路の発熱量の増大に応じて発熱部の発熱量を減少させる発熱量制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、この発明にかかる露光装置は、記録材料を露光する露光装置であって、上記目的を達成するために、光源部と、光源部からの光を変調する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光変調器と、光変調器が変調した光を記録材料に導く光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかる光変調器の制御方法は、入射した光を変調する光変調素子、および光変調素子を駆動して光変調素子に光変調を実行させるとともに当該駆動動作に伴ない発熱する駆動回路を、基板に配置した光変調器の制御方法であって、上記目的を達成するために、発熱量を可変に構成されるとともに基板に配置された発熱部の発熱量を、駆動回路の発熱量の減少に応じて増大させる一方、駆動回路の発熱量の増大に応じて減少させることを特徴とする。
【０００９】
このように構成された発明（光変調器、露光装置、光変調器の制御方法）は、光変調素子や駆動回路が配置された基板に、発熱量を可変に構成された発熱部をさらに配置しているため、この発熱部により光変調素子周囲を加熱することができる。そして、駆動回路の発熱量が減少したときには、これに応じて発熱部の発熱量が増大する一方、駆動回路の発熱量が増大したときには、これに応じて発熱部の発熱量が減少する。つまり、この発明は、駆動回路の発熱量の変動傾向に対して反対の傾向で、発熱部の発熱量を増減させることで、光変調素子周囲の雰囲気温度をある程度の範囲内に維持して、当該雰囲気温度を安定させている。その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することが可能になっている。
【００１０】
ところで、上述のように、駆動回路によって光変調素子を駆動する光変調器にあっては、駆動回路の駆動動作を制御する駆動制御部を、基板にさらに備えることができる。そして、この場合、これら発熱部および駆動制御部を、基板に配置された同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵することが、極めて好適となる。
【００１１】
つまり、発熱部および駆動制御部それぞれを別のデバイスで構成して基板に配置するとなると、複数のデバイスそれぞれについて配置スペースを設ける必要があるうえ、各デバイスに対する配線スペースの確保等の理由からデバイス間に一定の隙間を設ける必要がある。そのため、基板面積が大きくなって、光変調器の大型化を招くおそれがある。一方で、プログラマブル・ロジック・デバイスは、その内部の回路を変更して所望の回路を構成できるといった特徴を有するため、同一のプログラマブル・ロジック・デバイス内に、発熱部および駆動制御部それぞれの機能を実現する回路を構成することができる。しかも、このように発熱部および駆動制御部を同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵しておけば、基板に配置するデバイスの個数、ならびにデバイス間のスペースを削減できる。その結果、基板面積を小さくして、延いては、光変調器の小型化を図ることができる。
【００１２】
この際、発熱制御部も、発熱部および駆動制御部と同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵しておいても良い。このように、発熱部、発熱制御部および駆動制御部の各機能部を同一のプログラマブル・ロジック・デバイス内に集約することで、光変調器のさらなる小型化を図ることができる。
【００１３】
この際、具体的には、プログラマブル・ロジック・デバイスとして、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイを用いることができる。
【００１４】
また、発熱部は、クロックに同期して与えられる二値データが反転する際に消費される電力によって発熱するデジタル回路で構成されても良い。このように構成した場合、クロックの周波数を変えることで、単位時間当たりに消費される電力量を変えて、発熱部からの発熱量を調整することができる。したがって、このような構成は、光変調素子周囲の雰囲気温度を安定させるにあたって極めて有利であり、光変調素子周囲における光路変化を効果的に抑制して、適切な光変調の実現に大きく資するものである。
【００１５】
ちなみに、駆動回路の発熱量は、駆動回路に流れる電流や駆動回路が消費する電力に依存する。そこで、発熱量制御部は、駆動回路に流れる電流あるいは駆動回路で消費される電力の低下に基づいて、駆動回路の発熱量の減少を判断し、発熱部の発熱量を増大させる一方、駆動回路に流れる電流あるいは駆動回路で消費される電力の上昇に基づいて、駆動回路の発熱量の増大を判断し、発熱部の発熱量を減少させるように、光変調器を構成しても良い。これにより、駆動回路の発熱量の減少／増大に応じて発熱部の発熱量を増大／減少させて、光変調素子周囲の雰囲気温度を安定させることができ、その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、駆動回路の発熱量が減少したときには、これに応じて発熱部の発熱量を増大させる一方、駆動回路の発熱量が増大したときには、これに応じて発熱部の発熱量を減少させるため、光変調素子周囲の雰囲気温度をある程度の範囲内に維持して、当該雰囲気温度を安定させることができる。その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することが可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる光変調器を装備したパターン描画装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明にかかる光変調器の概略構成を示す模式図である。
【図３】発熱用回路の構成を示す回路図である。
【図４】図３の回路の動作を表として示す図である。
【図５】発熱量制御回路による発熱量回路の制御動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明にかかる光変調器を装備するパターン描画装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明にかかる光変調器を装備したパターン描画装置の概略構成を示す模式図である。パターン描画装置１は、ステージ５上に保持された基板Ｗを光学ヘッド３により露光することで、基板Ｗにパターンを描画するものである。光学ヘッド３は、主に、レーザー発振器３１、照明光学系３３、光変調器３５および投影光学系３７を備える。レーザー発振器３１は、所定波長（例えば、３５５ナノメートル）の光ビームを射出するものであり、レーザー発振器３１から射出された光ビームは、照明光学系３３にて形状が整えられた後に、光変調器３５へと導かれる。光変調器３５は、入射してきた光ビームを変調する光変調素子３５２を基板３５１に搭載した構成を備え、露光制御部４からの指示に応じて光変調素子３５２を駆動することで、入射光ビームを空間的に変調する。こうして変調された光ビームは、投影光学系３７にて変倍された後に、基板Ｗへと照射される。
【００１９】
一方、基板Ｗを保持するステージ５は、露光制御部４からの駆動制御を受けて、基板Ｗを主走査方向へと移動させる。そのため、光学ヘッド３から射出される光ビームは、主走査方向に移動する基板Ｗに対して照射されることとなる。このとき、副走査方向に並ぶ複数のチャンネルで光ビームを同時に照射するように光学ヘッド３を構成しておくことで、２次元的にパターンを描画することができる。なお、主走査方向と副走査方向は互いに直交するものとする。
【００２０】
また、パターン描画装置１は、装置全体を制御するためにコンピューター８を備えている。このコンピューター８は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やメモリーを備えており、装置を制御するために必要な種々の演算処理を実行する。例えば、１つのＬＳＩ(Large Scale Integration)のパターンを基板Ｗに描画する場合、外部のＣＡＤ(Computer Aided Design)等で生成されたＬＳＩパターンに相当するデータがＬＳＩデータとしてメモリーに記憶される。続いて、ＣＰＵは、ＬＳＩデータが示す単位領域を分割してラスタライズし、ラスタデータを生成してメモリーに保存する。さらに、ＣＰＵは、このラスタデータに対して、例えば特許第４０２０２４８号に記載されているようなデータ修正を施して、描画データを生成する。こうして生成された描画データは、コンピューター８から露光制御部４へと送られる。そして、露光制御部４が、この描画データに基づいて光学ヘッド３やステージ５等の各部動作を制御することにより、ＬＳＩパターンが基板Ｗに描画される。
【００２１】
以上が、パターン描画装置の概略構成である。続いて、パターン描画装置１の光学ヘッド３が備える光変調器３５の構成について詳述する。図２は、本発明にかかる光変調器の概略構成を示す模式図である。この光変調器３５は、ＧＬＶ基板３５１の上に、光変調素子としての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)を搭載したものである。このＧＬＶ３５２としては、例えば、特開２０１０−０２１４０９号公報等に記載されているものを用いることができる。
【００２２】
さらに、ＧＬＶ基板３５１上には、ドライバー回路３５３、ＦＰＧＡ(フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）３５４、ＣＰＵ３５５およびコネクター３５６が搭載されている。このとき、ＧＬＶ３５２、ドライバー回路３５３、ＦＰＧＡ３５４およびコネクター３５６はこの順番で上下方向に並んで配置される一方、ＣＰＵ３５５はこれらに側方から隣接して配置される。このように、ＣＰＵ３５５を側方に外して配置することで、ＣＰＵ３５５の上下にスペースを確保することができ、このスペースをＣＰＵ３５５への配線領域等として有効活用することができる。ＧＬＶ基板３５１上の各部の詳細は次のとおりである。
【００２３】
ＧＬＶ３５２は、上記特開２０１０−０２１４０９号等に記載のとおり、それぞれ表面で光ビームを反射可能な固定リボンと可動リボンを交互に複数並べた構成を有している。これらのリボンのうち可動リボンはその表面の略法線方向に上下動することができる。したがって、可動リボンを上下動させることで、ＧＬＶ３５２は、格子の深さが可変である回折格子として機能する。
【００２４】
ドライバー回路３５３は、ＧＬＶ３５２に隣接して配置されて、ＧＬＶ３５２の可動リボンを駆動する機能を果たす。つまり、ドライバー回路３５３がＧＬＶ３５２に対して駆動信号を印加すると、これに応じてＧＬＶ３５２の可動リボンが上下動して、格子の深さが変動する。そして、ＧＬＶ３５２は格子の深さに応じた回折光を射出して光ビームを変調することとなる。なお、このときドライバー回路３５３は、駆動動作に伴なって発熱する。
【００２５】
ＦＰＧＡ３５４は、ＧＬＶ３５２とドライバー回路３５３を挟むようにして、ドライバー回路３５３に隣接して配置されている。このＦＰＧＡ３５４の内部には、ドライバー回路３５３によるＧＬＶ３５２の駆動動作を制御するための駆動制御回路３５４aがコンフィギュレーションされている。この駆動制御回路３５４aは、露光制御部４からコネクター３５６を介して受信した描画データに基づいて、ドライバー回路３５３の駆動動作を制御することで、ＧＬＶ３５２に所定の光変調動作を実行させるものである。
【００２６】
また、ＦＰＧＡ３５４の内部には、発熱用回路３５４bおよび発熱量制御回路３５４cもコンフィギュレーションされている。図３は、発熱用回路の構成の一例を示す回路図であり、図４は、図３の回路の動作を表として示す図である。図３に示すように、発熱用回路３５４bは、偶数個（ここでは４個）のＤ型フリップフロップを直列に接続してシフトレジスターを構成し、最後段のフリップフロップＦＦ(n)のＱ出力を最前段のフリップフロップＦＦ(n-3)のＤ入力に短絡したものである。
【００２７】
初期状態では、ＰＲＥＳＥＴ信号により、左から数えて奇数段目のフリップフロップＦＦ(n-3)、ＦＦ(n-1)のＤ入力が「０」にセットされる一方、偶数段目のフリップフロップＦＦ(n-2)、ＦＦ(n)のＤ入力が「１」にセットされる（図４の「ＣＬＫ」が「０」の状態）。こうして、１段毎にＤ入力の値が反転するように、各フリップフロップ(n-3)、…のＤ入力値が設定される。
【００２８】
続いて、クロックＣＬＫが各フリップフロップＦＦ(n-3)、…に入力されると、同クロックＣＬＫの立上りエッジに同期して、各フリップフロップＦＦ(n-3) 、…のＤ入力の値がＱ出力へとシフトする（図４の「ＣＬＫ」が「１」の状態）。これによって、各フリップフロップＦＦ(n-3)、…のＱ出力の値が反転すると同時に、各フリップフロップＦＦ(n-3)、…のＤ入力の値が反転する。そして、このような入出力値の反転は、クロックＣＬＫが入力される度に発生する。
【００２９】
また、クロックＣＬＫに同期して起こる入出力値の反転に伴なって、各フリップフロップＦＦ(n-3)、…内では電流が発生して電力が消費されるとともに、この消費電力に応じた発熱量で各フリップフロップＦＦ(n-3)、…が発熱する。したがって、クロックＣＬＫの周波数を高くすることで、各フリップフロップＦＦ(n-3) 、…の単位時間当たりの発熱量を増大させることができる。一方、クロックＣＬＫの周波数を低くすることで、各フリップフロップＦＦ(n-3) 、…の単位時間当たりの発熱量を減少させることができる。このように、本実施形態では、クロックの周波数を変えることで発熱量を調整可能な発熱用回路３５４bが、ＦＰＧＡ３５４内部に実現されている。
【００３０】
そして、この発熱用回路３５４bの発熱量は、発熱量制御回路３５４cによって制御される。この発熱量制御回路３５４cは、ドライバー回路３５３の発熱量の変化に応じて、発熱用回路３５４bの発熱量を調整するものである。ちなみに、ドライバー回路３５３の発熱量は、同回路３５３に流れる電流（消費電流）に依存する。そこで、本実施形態の発熱量制御回路３５４cは、ドライバー回路３５３に流れる電流の増減から、ドライバー回路３５３の発熱量の増減を判断し、この判断結果に基づいて発熱用回路３５４bの発熱量を調整する。なお、ドライバー回路３５３の電流としては、ドライバー回路３５３への電源ラインに挿入された電流計をＣＰＵ３５５が読み取って発熱量制御回路３５４cに送信した値が用いられる。また、ドライバー回路３５３に対して複数の電源ラインが設けられている場合は、各電源ラインに電流計を挿入するとともに、これら電流計の値の総和をドライバー回路３５３の消費電流とすれば良い。
【００３１】
図５は、発熱量制御回路による発熱量回路の制御動作の一例を示すタイミングチャートである。同図の上段では、ドライバー回路３５３の発熱量の変化が示され、同図の下段では、発熱用回路３５４bの発熱量の変化が示されている。時刻ｔ1〜ｔ4における制御動作を例示して説明すると、次のとおりである。
【００３２】
時刻ｔ1〜ｔ2にかけては、ドライバー回路３５３の発熱量が減少しており、これに応じて、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bの発熱量を増大させる。具体的には、発熱量制御回路３５４cは、ＣＰＵ３５５より受信した電流値の減少に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の減少を判断する。そして、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bに供給するクロックＣＬＫの周波数を上げて、発熱用回路３５４bの発熱量を増大させる。
【００３３】
時刻ｔ2〜ｔ3にかけては、ドライバー回路３５３の発熱量は一定となっており、これに応じて、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bの発熱量を一定に保つ。具体的には、発熱量制御回路３５４cは、ＣＰＵ３５５より受信した電流値が変化しないことから、ドライバー回路３５３の発熱量が一定になっていると判断する。そして、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bに供給するクロックＣＬＫの周波数を一定にして、発熱用回路３５４bの発熱量を一定に保つ。
【００３４】
時刻ｔ3〜ｔ4にかけては、ドライバー回路３５３の発熱量が増大しており、これに応じて、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bの発熱量を減少させる。具体的には、発熱量制御回路３５４cは、ＣＰＵ３５５より受信した電流値の増大に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の増大を判断する。そして、発熱量制御回路３５４cは、発熱用回路３５４bに供給するクロックＣＬＫの周波数を下げて、発熱用回路３５４bの発熱量を減少させる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、光変調素子としてのＧＬＶ３５２やドライバー回路３５３が配置されたＧＬＶ基板３５１に、発熱量を可変に構成された発熱用回路３５４bをさらに配置しているため、この発熱用回路３５４bにより光変調素子周囲を加熱することができる。そして、ドライバー回路３５３の発熱量が減少したときには、これに応じて発熱用回路３５４bの発熱量が増大する一方、ドライバー回路３５３の発熱量が増大したときには、これに応じて発熱用回路３５４bの発熱量が減少する（図５）。つまり、この実施形態は、ドライバー回路３５３の発熱量の変動傾向に対して反対の傾向で、発熱用回路３５４bの発熱量を増減させることで、光変調素子周囲の雰囲気温度をある程度の範囲内に維持して、当該雰囲気温度を安定させている。その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することが可能になっている。
【００３６】
また、本実施形態は、ドライバー回路３５３の駆動動作を制御する駆動制御回路３５４aと発熱用回路３５４bの両方を、ＧＬＶ基板３５１に配置された同一のＦＰＧＡ３５４に内蔵しており、好適である。つまり、駆動制御回路３５４aと発熱用回路３５４bそれぞれを別のデバイスで構成してＧＬＶ基板３５１に配置するとなると、複数のデバイスそれぞれについて配置スペースを設ける必要があるうえ、各デバイスに対する配線スペースの確保等の理由からデバイス間に一定の隙間を設ける必要がある。そのため、ＧＬＶ基板３５１の面積が大きくなって、光変調器３５の大型化を招くおそれがある。一方で、ＦＰＧＡ３５４は、その内部の回路を変更して所望の回路を構成できるといった特徴を有するため、同一のＦＰＧＡ３５４内に、駆動制御回路３５４aと発熱用回路３５４bそれぞれの機能を実現する回路を構成することができる。しかも、このように駆動制御回路３５４aと発熱用回路３５４bを同一のＦＰＧＡ３５４に内蔵しておけば、ＧＬＶ基板３５１に配置するデバイスの個数、ならびにデバイス間のスペースを削減できる。その結果、ＧＬＶ基板３５１の面積を小さくして、延いては、光変調器３５の小型化を図ることができる。
【００３７】
また、本実施形態は、発熱量制御回路３５４cも駆動制御回路３５４aおよび発熱用回路３５４bと同一のＦＰＧＡ３５４に内蔵しており、好適である。このように、駆動制御回路３５４a、発熱用回路３５４bおよび発熱量制御回路３５４cの各機能回路を同一のＦＰＧＡ３５４内に集約することで、光変調器３５のさらなる小型化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態の発熱用回路３５４bは、クロックＣＬＫに同期して与えられる二値データが反転する際に消費される電力によって発熱するデジタル回路で構成されていることから、次のような利点を有する。つまり、このような発熱用回路３５４bは、クロックＣＬＫの周波数を変えることで、単位時間当たりに消費される電力量を変えて、発熱用回路３５４bからの発熱量を調整することができる。したがって、このような発熱用回路３５４bは、光変調素子周囲の雰囲気温度を安定させるにあたって極めて有利であり、光変調素子周囲における光路変化を効果的に抑制して、適切な光変調の実現に大きく資するものである。
【００３９】
パターン描画装置の全体構成の具体例
続いて、本発明にかかる光変調器を装備するパターン描画装置の全体構成のより具体的な形態について詳述する。図６は本発明にかかる光変調器を装備するパターン描画装置を示す斜視図である。このパターン描画装置１は、感光材料が表面に付与された半導体基板やガラス基板等の基板Ｗの表面に光を照射してパターンを描画する装置であり、図２を用いて説明した光変調器を用いて光変調し、その変調された光を用いてパターンを描画する。
【００４０】
このパターン描画装置１では、本体フレーム（不図示）に対してカバー１０２が取り付けられて形成される本体内部に装置各部が配置されて本体部が構成されるとともに、本体部の外側に基板収納カセット（不図示）が配置されている。この基板収納カセットには、露光処理を受けるべき未処理基板Ｗが収納されており、本体内部に配置される搬送ロボット１２０によって本体部にローディングされる。また、未処理基板Ｗに対して露光処理（パターン描画処理）が施された後、当該基板Ｗが搬送ロボット１２０によって本体部からアンローディングされて基板収納カセットに戻される。
【００４１】
この本体部では、図６に示すように、カバー１０２に囲まれた本体内部の右手端部に搬送ロボット１２０が配置されている。また、この搬送ロボット１２０の左手側には基台１３０が配置されている。この基台１３０の一方端側領域（図６の右手側領域）が、搬送ロボット１２０との間で基板Ｗの受け渡しを行う基板受渡領域となっているのに対し、他方端側領域（左手側領域）が基板Ｗへのパターン描画を行うパターン描画領域となっている。この基台１３０上では、基板受渡領域とパターン描画領域の境界位置にヘッド支持部１４０が設けられている。このヘッド支持部１４０では、基台１３０から上方に２本の脚部材１４１、１４２が立設されるとともに、それらの脚部材１４１、１４２の頂部を橋渡しするように梁部材１４３が横設されている。そして、梁部材１４３のパターン描画領域側側面にカメラ（不図示）が固定されてステージ５に保持された基板Ｗの表面を撮像可能となっている。
【００４２】
このステージ５は基台１３０上でステージ移動機構によりＸ方向、Ｙ方向ならびにθ方向に移動される。すなわち、ステージ移動機構は基台１３０の上面にＹ軸駆動部、Ｘ軸駆動部およびθ軸駆動部をこの順序で積層配置したものであり、ステージ５を水平面内で２次元的に移動させて位置決めする。また、ステージ５をθ軸（鉛直軸）回りの回転させて光学ヘッド１７０に対する相対角度を調整して位置決めする。なお、このようなステージ移動機構としては、従来より多用されているＸ−Ｙ−θ軸移動機構を用いることができる。
【００４３】
また、このように構成されたヘッド支持部１４０のパターン描画領域側で光学ヘッド１７０が上下方向に移動自在に取り付けられており、露光制御部４（図２）からの動作指令に応じてヘッド移動機構が作動することでステージ５に保持される基板Ｗとの距離を高精度に調整可能となっている。なお、光学ヘッド１７０は、図２を用いて説明した光変調器を用いて光変調し、その変調された光を用いてパターンを描画するものである。
【００４４】
つまり、光学ヘッド１７０は上記したようにヘッド支持部１４０に対して上下方向Ｚに移動自在に取り付けられており、光学ヘッド１７０の直下位置で移動している基板Ｗに対して光を落射することでステージ５に保持された基板Ｗを露光してパターンを描画する。なお、本実施形態では、光学ヘッド１７０はＸ方向に複数チャンネルで光を同時に照射可能となっている。また、ステージ５をＹ方向に移動させることで基板Ｗに対してパターンを２次元的に描画することが可能となっている。
【００４５】
また、基台１３０の反基板受渡側端部（図６の左手側端部）においても、２本の脚部材１４４が立設されている。そして、この梁部材１４３と２本の脚部材１４４の頂部を橋渡しするように光学ヘッド１７０の照明光学系を収納したボックス１７２が設けられており、基台１３０のパターン描画領域を上方から覆っている。したがって、パターン描画装置１が設置されるクリーンルーム内に供給されているダウンフローを本体内部に引き入れたとしても、パターン描画領域にダウンフローが供給されない空間ＳＰが形成される。
【００４６】
このように、図６に示すパターン描画装置は、図２に示す光変調器３５を装備している。その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することが可能になっている。
【００４７】
その他
以上のように、上記実施形態では、光変調器３５が本発明の「光変調器」に相当し、ＧＬＶ基板３５１が本発明の「基板」に相当し、ＧＬＶ３５２が本発明の「光変調素子」に相当し、ドライバー回路３５３が本発明の「駆動回路」に相当し、発熱用回路３５４bが本発明の「発熱部」に相当し、発熱量制御回路３５４cが本発明の「発熱量制御部」に相当し、駆動制御回路３５４aが本発明の「駆動制御部」に相当している。また、光学ヘッド３が本発明の「露光装置」に相当し、レーザー発振器３１が本発明の「光源部」に相当し、投影光学系３７が本発明の「光学系」に相当している。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、光変調素子としてＧＬＶ３５２を具備する光変調器３５に、本発明を適用した場合について説明した。しかしながら、ＧＬＶ３５２以外の素子を光変調素子として具備する光変調器３５に対しても、本発明を適用することができる。
【００４９】
また、発熱用回路３５４bも図３に記載した構成に限られず、その他の構成で発熱用回路３５４bを実現することもできる。したがって、例えば、複数のインバーターを直列に接続するとともに、同回路の入力端子を所定の周期で反転させた際に各インバーターで消費される電力によって発熱するように発熱用回路３５４bを構成しても良い。
【００５０】
また、上記実施形態では、ＦＰＧＡ３５４の内部に駆動制御回路３５４a等を実現していた。しかしながら、駆動制御回路３５４a等を実現する構成はこれに限られず、例えば、ＦＰＧＡ３５４以外のプログラマブル・ロジック・デバイスで駆動制御回路３５４a等を実現するように構成することもできる。
【００５１】
また、上記実施形態では、駆動制御回路３５４a、発熱用回路３５４bおよび発熱量制御回路３５４cを同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵していた。しかしながら、これら各回路を別々のデバイスで構成することもできる。したがって、発熱用回路３５４bをＦＰＧＡ３５４の外に設けられたディスクリートな抵抗で構成したり、発熱量制御回路３５４cをＣＰＵ３５５内に構成したりといった種々の変形が可能である。
【００５２】
また、上記実施形態では、ドライバー回路３５３に流れる電流に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の変化を判断していた。しかしながら、ドライバー回路３５３の発熱量は、ドライバー回路３５３が消費する電力に依存すると見ることもできる。そこで、発熱量制御回路３５４cは、ドライバー回路３５３で消費される電力の低下に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の減少を判断し、発熱用回路３５４bの発熱量を増大させる一方、ドライバー回路３５３で消費される電力の上昇に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の増大を判断し、発熱用回路３５４bの発熱量を減少させるように、光変調器３５を構成しても良い。これによっても、ドライバー回路３５３の発熱量の減少／増大に応じて発熱用回路３５４bの発熱量を増大／減少させて、光変調素子周囲の雰囲気温度を安定させることができ、その結果、光変調素子周囲における光路変化を抑制して、光変調を適切に実行することができる。なお、ドライバー回路３５３の消費電力は、ドライバー回路３５３の電源ラインに挿入された電流計の値に電源電圧を乗じることで求めることができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、電流計の値を読み取ってドライバー回路３５３の電流／消費電力を求める機能をＣＰＵ３５５が担っていた。しかしながら、当該機能を発熱量制御回路３５４cに担わせても良い。
【００５４】
また、ドライバー回路３５３の発熱量の変化を判断する構成も、上記のものに限られない。そこで、例えば、コンピューター８（図１）で求められたラスタデータや描画データからドライバー回路３５３の駆動動作状況を求め、この結果に基づいて、ドライバー回路３５３の発熱量の変化を判断するように構成しても良い。あるいは、ドライバー回路３５３に温度計を設けておき、この温度計が示す値から、ドライバー回路３５３の発熱量の変化を判断しても良い。
【００５５】
また、上記実施形態は、ドライバー回路３５３の発熱量の増加／減少に応じて、発熱用回路３５４bの発熱量を減少／増加させる際の態様についても種々の変更が可能である。具体的には、ドライバー回路３５３の発熱量に対して閾値を設けておき、ドライバー回路３５３の発熱量が当該閾値以下になったときに、発熱用回路３５４bの発熱量を増大させる一方、ドライバー回路３５３の発熱量が当該閾値より大きくなったときに、発熱用回路３５４bの発熱量を減少させるといった制御を行なっても良い。
【００５６】
また、本発明の適用対象も上述のものに限られず、例えば、ＣＴＰ(Computer to Plate)のように、アルミプレート等を記録材料とする製版機が装備する光変調器に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１…パターン描画装置
３…光学ヘッド
３５…光変調器
３５１…ＧＬＶ基板（基板）
３５２…ＧＬＶ（光変調素子）
３５３…ドライバー回路（駆動回路）
３５４a…駆動制御回路（駆動制御部）
３５４b…発熱用回路（発熱部）
３５４c…発熱量制御回路（発熱量制御部）
３５４…ＦＰＧＡ
３５５…ＣＰＵ
３５６…コネクター
４…露光制御部
８…コンピューター
Ｗ…基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を変調する光変調素子、および前記光変調素子を駆動して前記光変調素子に光変調を実行させるとともに当該駆動動作に伴ない発熱する駆動回路を、基板に配置した光変調器において、
発熱量を可変に構成されるとともに前記基板に配置された発熱部と、
前記駆動回路の発熱量の減少に応じて前記発熱部の発熱量を増大させる一方、前記駆動回路の発熱量の増大に応じて前記発熱部の発熱量を減少させる発熱量制御部と
を備えたことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記駆動回路による駆動動作を制御する駆動制御部を、前記基板にさらに備えた請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記発熱部および前記駆動制御部を、前記基板に配置された同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵した請求項２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記発熱制御部も、前記発熱部および前記駆動制御部と同一の前記プログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵した請求項３に記載の光変調器。
【請求項５】
前記プログラマブル・ロジック・デバイスは、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイである請求項３または４に記載の光変調器。
【請求項６】
前記発熱部は、クロックに同期して与えられる二値データが反転する際に消費される電力によって発熱するデジタル回路で構成されている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項７】
前記発熱量制御部は、前記駆動回路に流れる電流あるいは前記駆動回路で消費される電力の低下に基づいて、前記駆動回路の発熱量の減少を判断し、前記発熱部の発熱量を増大させる一方、前記駆動回路に流れる電流あるいは前記駆動回路で消費される電力の上昇に基づいて、前記駆動回路の発熱量の増大を判断し、前記発熱部の発熱量を減少させる請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項８】
記録材料を露光する露光装置であって、
光源部と、
前記光源部からの光を変調する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光変調器と、
前記光変調器が変調した光を前記記録材料に導く光学系と
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
入射した光を変調する光変調素子、および前記光変調素子を駆動して前記光変調素子に光変調を実行させるとともに当該駆動動作に伴ない発熱する駆動回路を、基板に配置した光変調器の制御方法であって、
発熱量を可変に構成されるとともに前記基板に配置された発熱部の発熱量を、前記駆動回路の発熱量の減少に応じて増大させる一方、前記駆動回路の発熱量の増大に応じて減少させることを特徴とする光変調器の制御方法。
【請求項１】
入射した光を変調する光変調素子、および前記光変調素子を駆動して前記光変調素子に光変調を実行させるとともに当該駆動動作に伴ない発熱する駆動回路を、基板に配置した光変調器において、
発熱量を可変に構成されるとともに前記基板に配置された発熱部と、
前記駆動回路の発熱量の減少に応じて前記発熱部の発熱量を増大させる一方、前記駆動回路の発熱量の増大に応じて前記発熱部の発熱量を減少させる発熱量制御部と
を備えたことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記駆動回路による駆動動作を制御する駆動制御部を、前記基板にさらに備えた請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記発熱部および前記駆動制御部を、前記基板に配置された同一のプログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵した請求項２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記発熱制御部も、前記発熱部および前記駆動制御部と同一の前記プログラマブル・ロジック・デバイスに内蔵した請求項３に記載の光変調器。
【請求項５】
前記プログラマブル・ロジック・デバイスは、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイである請求項３または４に記載の光変調器。
【請求項６】
前記発熱部は、クロックに同期して与えられる二値データが反転する際に消費される電力によって発熱するデジタル回路で構成されている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項７】
前記発熱量制御部は、前記駆動回路に流れる電流あるいは前記駆動回路で消費される電力の低下に基づいて、前記駆動回路の発熱量の減少を判断し、前記発熱部の発熱量を増大させる一方、前記駆動回路に流れる電流あるいは前記駆動回路で消費される電力の上昇に基づいて、前記駆動回路の発熱量の増大を判断し、前記発熱部の発熱量を減少させる請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光変調器。
【請求項８】
記録材料を露光する露光装置であって、
光源部と、
前記光源部からの光を変調する請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光変調器と、
前記光変調器が変調した光を前記記録材料に導く光学系と
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
入射した光を変調する光変調素子、および前記光変調素子を駆動して前記光変調素子に光変調を実行させるとともに当該駆動動作に伴ない発熱する駆動回路を、基板に配置した光変調器の制御方法であって、
発熱量を可変に構成されるとともに前記基板に配置された発熱部の発熱量を、前記駆動回路の発熱量の減少に応じて増大させる一方、前記駆動回路の発熱量の増大に応じて減少させることを特徴とする光変調器の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−４２７０３（Ｐ２０１２−４２７０３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３６６９（Ｐ２０１０−１８３６６９）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]