(57)【要約】      （修正有）【課題】基板端部の帯状領域におけるパターンの描画精度を高める技術を提供する。【解決手段】描画装置は、感光体が形成された基板９０に帯状の描画光を照射して基板９０にパターンを描画する。描画装置は、描画光を出射する、複数の光学ヘッド３３ａ〜３３ｅと、基板９０に対して、光学ヘッド３３ａ〜３３ｅを、副走査方向（＋ｘ方向）に相対移動させる副走査機構および主走査方向（＋ｙ，−ｙ方向）に相対移動させる主走査機構とを備える。また、描画装置は、複数の光学ヘッド３３が出射する描画光の焦点位置を調整する、オートフォーカス機構６を備えている。複数の光学ヘッド３３のうち、光学ヘッド３３ｂ〜３３ｅのオートフォーカス機構６は、描画光の中央位置ＣＰから前記副走査方向とは反対の方向（−ｘ方向）にずれた基板上の位置を、離間距離Ｌ１の変動を検出する検出位置７１とされている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体が形成された基板に光を照射して前記基板にパターンを描画する描画装置であって、
各々が帯状の描画光を出射する、副走査方向に並べられた複数の光学ヘッドと、
前記基板に対して、前記複数の光学ヘッドを、前記副走査方向および前記副走査方向に直交する主走査方向に相対的に移動させることによって、基板を前記描画光で走査する走査機構と、
前記複数の光学ヘッドの各々に設けられており、前記光学ヘッドおよび前記基板の間の離間距離の変動を検出する検出器によって検出された前記離間距離の変動に合わせて前記光学ヘッドの前記描画光の焦点位置を調整する、複数のオートフォーカス機構と、
を備えており、
前記複数の光学ヘッドのうち、少なくとも一部の光学ヘッドの前記オートフォーカス機構が、前記描画光の中央位置から前記副走査方向とは反対の方向にずれた基板上の位置を、前記離間距離の変動の検出位置とする、描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載の描画装置において、
前記一部の光学ヘッドは、前記副走査方向とは反対の方向に向かって最も外側に配置されている前記光学ヘッドを除く１以上の光学ヘッドである、描画装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の描画装置において、
前記一部の光学ヘッドは、
前記検出位置が、前記描画光の中央位置に対して、前記副走査方向またはその反対の方向にずれた位置にそれぞれ設定されるように、前記検出器を取り付ける取付機構、を備えている、描画装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の描画装置において、
前記一部の光学ヘッドのうち、基板の前記副走査方向端部にある端部帯状領域を描画する前記光学ヘッドの前記オートフォーカス機構は、前記端部帯状領域を描画する際、直前の主走査時に得た前記離間距離の変動の検出結果に基づいて、前記焦点位置を調整する、描画装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の描画装置において、
前記走査機構および前記オートフォーカス機構を制御する制御部、をさらに備えており、
前記制御部は、
前記一部の光学ヘッドのうち、基板の前記副走査方向端部にある端部帯状領域を描画する前記光学ヘッドの前記オートフォーカス機構の検出位置が、基板における既定の有効領域に含まれるように、前記光学ヘッドを前記副走査方向に沿って相対移動させ、その後、前記主走査方向に相対移動させつつ、前記オートフォーカス機構に前記離間距離の変動の検出を行わせる、描画装置。
【請求項６】
感光体が形成された基板に光を照射して前記基板にパターンを描画する描画方法であって、
(a) 副走査方向に並べられた複数の光学ヘッドのそれぞれから、帯状の描画光を出射する工程と、
(b) 前記(a)工程において、前記基板に対して、前記複数の光学ヘッドを、前記副走査方向および前記副走査方向に直交する主走査方向に相対的に移動させることによって、基板を前記描画光で走査する工程と、
(c) 前記(b)工程において、前記光学ヘッドおよび前記基板の間の離間距離の変動を検出器によって検出し、検出された前記離間距離の変動に合わせて前記光学ヘッドの前記描画光の焦点を調整する工程と、
を含み、
前記(c)工程において、前記複数の光学ヘッドのうち、少なくとも一部の光学ヘッドについては、前記描画光の中央位置から前記副走査方向とは反対の方向にずれた基板上の位置において、前記離間距離の変動が検出される、描画方法。
【請求項７】
請求項６に記載の描画方法において、
前記一部の光学ヘッドには、前記副走査方向に向かって最も外側に配置されている前記光学ヘッドが含まれている、描画方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の描画方法において、
前記一部の光学ヘッドは、前記検出位置が、前記描画光の中央位置に対して、前記副走査方向またはその反対の方向にずれた位置にそれぞれ設定されるように、前記検出器を取り付ける取付機構、を備えている、描画方法。
【請求項９】
請求項６から８までのいずれか１項に記載の描画方法において、
前記(c)工程において、前記一部の光学ヘッドのうち、基板の前記副走査方向端部にある端部帯状領域を描画する前記光学ヘッドについては、前記端部帯状領域を描画する際、直前の主走査で得た前記離間距離の変動の検出結果に基づいて、前記焦点位置が調整される、描画方法。
【請求項１０】
請求項６から９までの何れか１項に記載の描画方法において、
前記(c)工程は、
(c-1) 前記一部の光学ヘッドのうち、基板の前記副走査方向端部にある端部帯状領域を描画する前記光学ヘッドについての前記検出位置が、基板における既定の有効領域に含まれるように、前記光学ヘッドを前記副走査方向に沿って相対移動させる工程と、
(c-2) 前記(c-1)工程の後、前記光学ヘッドを前記主走査方向に相対移動させつつ、前記離間距離の変動を検出する工程と、
を含む、描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体基板、プリント基板、液晶表示装置等に具備されるカラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置等に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、磁気ディスク用基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネルなどの各種基板等（以下、単に「基板」ともいう）に対して光を照射して、基板にパターンを描画する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に塗布された感光材料に回路などのパターンを露光するにあたって、マスクなどを用いず、パターンを記述したデータに応じて変調した光（描画光）によって基板上の感光材料を走査することによって、当該感光材料に直接パターンを露光する露光装置（所謂、描画装置）が知られている。この種の描画装置は、例えば、光ビームを画素単位でオン・オフ変調するための空間光変調器を備える光学ヘッドから、該光学ヘッドに対して相対的に移動する基板に対して描画光を照射して、基板にパターンを露光（描画）するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
描画装置において、光学ヘッドは、例えば、断面が帯状の描画光を出射しながら、描画光の長幅方向と直交する軸（主走査軸）に沿って基板に対して相対的に移動する（主走査）。この主走査が行われることによって、基板上の、主走査軸に沿う一本の帯状領域に対するパターンの露光が行われる。光学ヘッドは、描画光の照射を伴う主走査が完了すると、主走査軸と直交する副走査軸に沿って基板に対して相対的に移動した上で、再び、描画光の照射を伴う主走査を行う。これによって、先の主走査でパターンが露光された帯状領域の隣の帯状領域に対するパターンの露光が行われる。このように、副走査を挟んで、描画光の照射を伴う主走査が繰り返して行われることによって、基板の全域にパターンが露光されることになる。また、一般的には、副走査方向に複数の光学ヘッドを配置しておき、上記主走査によって、一度に複数の帯状領域にパターンを描画することも行われている。
【０００４】
また、描画光の焦点を基板上に合わせるため、光学ヘッドに対してオートフォーカス機構が設けられる場合がある。オートフォーカス機構は、パターン描画中に、光学ヘッド・基板間の距離の変動を計測することで、基板の反りやうねり等による露光面の上下変動を検出する。オートフォーカス機構は、この変動に応じて、光学ヘッドのレンズを上下させることによって、常に描画光の焦点を基板上の所要の露光面に合わせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３７９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した走査によってパターン描画処理が進められると、複数の光学ヘッドのうち、一部の光学ヘッドについては、オートフォーカス機構による上記距離の変動の検出位置が、基板の外側あるいは基板の端部となってしまう場合がある。基板の端部は、レジストがラミネートされていなかったり、あるいは、段差や穴などが形成されていたりすることで、上記距離の計測には不向きである場合が多い。このため、オートフォーカス機構が正常に機能させることができない場合があった。このため、基板端付近の帯状領域については、描画精度が低下してしまう虞があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板端部の帯状領域におけるパターンの描画精度を高め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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、第１の態様は、感光体が形成された基板に光を照射して前記基板にパターンを描画する描画装置であって、各々が帯状の描画光を出射する、副走査方向に並べられた複数の光学ヘッドと、前記基板に対して、前記複数の光学ヘッドを、前記副走査方向および前記副走査方向に直交する主走査方向に相対的に移動させることによって、基板を前記描画光で走査する走査機構と、前記複数の光学ヘッドの各々に設けられており、前記光学ヘッドおよび前記基板の間の離間距離の変動を検出する検出器によって検出された前記離間距離の変動に合わせて前記光学ヘッドの前記描画光の焦点位置を調整する、複数のオートフォーカス機構とを備えており、前記複数の光学ヘッドのうち、少なくとも一部の光学ヘッドの前記オートフォーカス機構が、前記描画光の中央位置から前記副走査方向とは反対の方向にずれた基板上の位置を、前記離間距離の変動の検出位置とする。
【０００９】
また、第２の態様は、第１の態様に係る描画装置において、前記一部の光学ヘッドには、前記副走査方向に向かって最も外側に配置されている前記光学ヘッドが含まれている。
【００１０】
また、第３の態様は、第１または第２の態様に係る描画装置において、前記一部の光学ヘッドは、前記検出位置が、前記描画光の中央位置に対して、前記副走査方向またはその反対の方向にずれた位置にそれぞれ設定されるように、前記検出器を取り付ける取付機構、を備えている。
【００１１】
また、第４の態様は、第１から第３までの態様のいずれか１態様に係る描画装置において、前記一部の光学ヘッドのうち、基板の前記副走査方向端部にある端部帯状領域を描画する前記光学ヘッドの前記オートフォーカス機構は、前記端部帯状領域を描画する際、直前の主走査時に得た前記離間距離の変動の検出結果に基づいて、前記焦点位置を調整する。
【００１２】
また、第５の態様は、第１から第４までの態様のいずれか１態様に係る描画装置において、前記走査機構および前記オートフォーカス機構を制御する制御部、をさらに備えており、前記制御部は、前記一部の光学ヘッドのうち、基板の前記副走査方向端部にある端部帯状領域を描画する前記光学ヘッドの前記オートフォーカス機構の検出位置が、基板における既定の有効領域に含まれるように、前記光学ヘッドを前記副走査方向に沿って相対移動させ、その後、前記主走査方向に相対移動させつつ、前記オートフォーカス機構に前記離間距離の変動の検出を行わせる。
【００１３】
また、第６の態様は、感光体が形成された基板に光を照射して前記基板にパターンを描画する描画方法であって、(a)副走査方向に並べられた複数の光学ヘッドのそれぞれから、帯状の描画光を出射する工程と、(b)前記(a)工程において、前記基板に対して、前記複数の光学ヘッドを、前記副走査方向および前記副走査方向に直交する主走査方向に相対的に移動させることによって、基板を前記描画光で走査する工程と、(c)前記(b)工程において、前記光学ヘッドおよび前記基板の間の離間距離の変動を検出器によって検出し、検出された前記離間距離の変動に合わせて前記光学ヘッドの前記描画光の焦点を調整する工程とを含み、前記(c)工程において、前記複数の光学ヘッドのうち、少なくとも一部の光学ヘッドについては、前記描画光の中央位置から前記副走査方向とは反対の方向にずれた基板上の位置において、前記離間距離の変動が検出される。
【００１４】
また、第７の態様は、第６の態様に係る描画方法において、前記一部の光学ヘッドには、前記副走査方向に向かって最も外側に配置されている前記光学ヘッドが含まれている。
【００１５】
また、第８の態様は、第６または第７の態様に係る描画方法において、前記一部の光学ヘッドは、前記検出位置が、前記描画光の中央位置に対して、前記副走査方向またはその反対の方向にずれた位置にそれぞれ設定されるように、前記検出器を取り付ける取付機構、を備えている。
【００１６】
また、第９の態様は、第６から第８までの態様のいずれか１態様に係る描画方法において、前記(c)工程において、前記一部の光学ヘッドのうち、基板の前記副走査方向端部にある端部帯状領域を描画する前記光学ヘッドについては、前記端部帯状領域を描画する際、直前の主走査で得た前記離間距離の変動の検出結果に基づいて、前記焦点位置が調整される。
【００１７】
また、第１０の態様は、第６から第９までの態様のいずれか１態様に係る描画方法において、前記(c)工程は、(c-1)前記一部の光学ヘッドのうち、基板の前記副走査方向端部にある端部帯状領域を描画する前記光学ヘッドについての前記検出位置が、基板における既定の有効領域に含まれるように、前記光学ヘッドを前記副走査方向に沿って相対移動させる工程と、(c-2)前記(c-1)工程の後、前記光学ヘッド３３を前記主走査方向に相対移動させつつ、前記離間距離の変動を検出する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１８】
第１から第１０の態様によると、少なくとも一部の光学ヘッドについての、離間距離の変動を検出する検出位置を、描画光の中央位置に対して、副走査方向とは反対の方向にずらすことができる。これにより、基板の端部帯状領域を描画するときに、検出位置を検出に有効な領域に設定できる可能性を高めることができる。これによって、端部帯状領域の描画精度を高めることができる。
【００１９】
また、第２および第７の態様によると、端部帯状領域を描画する光学ヘッドについての検出位置を、描画光の中央に対して副走査方向とは反対の方向にシフトとさせることができる。これによって、端部帯状領域の描画精度を高めることができる。
【００２０】
また、第３および第８の態様によると、検出器の取り付け方を変更するだけで、各光学ヘッドについての検出位置のシフト方向を決めることができる。このような部品の共通化によって、部品管理がしやすくなり、また、装置コストの低減化を図ることができる。
【００２１】
また、第４および第９の態様によると、端部帯状領域を描画する際に、光学ヘッドの検出位置が、検出に有効な領域から外れる場合であっても、直前の検出結果を利用して、描画光の焦点位置の調整が行われる。このため、端部帯状領域に対して良好にパターン描画を行うことができる。
【００２２】
また、第５および第１０の態様によると、パターン描画に先立って、検出位置が検出に有効な有効領域に設定されるように、光学ヘッドが移動されて、その後、離間距離の変動が検出される。これにより、端部帯状領域のパターン描画時に、検出位置が既定の有効領域から外れていたとしても、予め取得された離間距離の変動に基づき、有効に描画光の焦点位置を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る描画装置の概略を示す斜視図である。
【図２】描画装置の概略を示す平面図である。
【図３】描画装置のバス配線図である。
【図４】露光部の概略を示す斜視図である。
【図５】描画処理が行われている基板を示す平面図である。
【図６】光学ヘッドの概略を示す側面図である。
【図７】露光部の概略を示す正面図である。
【図８】基板に対して複数の光学ヘッドが主走査する位置を概念的に示す図である。
【図９】端部帯状領域を描画する光学ヘッドを示す概略平面図である。
【図１０】端部帯状領域を描画する光学ヘッドを示す概略平面図である。
【図１１】端部帯状領域を描画する光学ヘッドの検出器によって検出された、離間距離の変動量を示す図である。
【図１２】端部帯状領域を描画する光学ヘッドの検出器によって検出された、離間距離の変動量を示す図である。
【図１３】端部帯状領域を描画する光学ヘッドの検出器によって検出された、離間距離の変動量を示す図である。
【図１４】端部帯状領域を描画する光学ヘッドを示す概略平面図である。
【図１５】基板のうち、副走査方向とは反対の方向の端部にある帯状領域を描画する光学ヘッドを示す概略平面図である。
【図１６】プリフォーカス処理によって得られた、基板の表面高さの変動のグラフを示す図である。
【図１７】パターン描画処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面においては、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。
【００２５】
＜１．装置構成＞
図１は、実施形態に係る描画装置１００の概略を示す斜視図である。また、図２は、描画装置１００の概略を示す平面図である。さらに図３は、描画装置１００のバス配線図である。図１において、図示および説明の都合上、Ｚ軸方向が鉛直方向を表し、ＸＹ平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の各図についても同様である。また、図２においては、説明の都合上、架橋構造体１１および光学ヘッド３３が二点鎖線によって図示されている。
【００２６】
描画装置１００は、プリント基板を製造する工程において、プリント基板（以下、単に「基板」という。）９０の上面に形成された感光材料（レジスト）の層（感光体）にデバイス形成のためのパターンを描画する装置である。図１および図２に示されるように、描画装置１００は、主に架台１、移動プレート群２、露光部３、および制御部５を備えている。
【００２７】
○架台１
架台１は、略直方体状の外形を有しており、その上面の略水平な領域には、架橋構造体１１や移動プレート群２が備えられる。架橋構造体１１は、移動プレート群２の上方に略水平に掛け渡されるようにして架台１上に固定されている。図１に示すように、架台１は、移動プレート群２と架橋構造体１１とを一体的に支持する。
【００２８】
○移動プレート群２
移動プレート群２は、主に、基板９０をその上面の略水平な領域に保持する基板保持プレート２１と、基板保持プレート２１を下方から支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を下方から支持するベースプレート２３と、ベースプレート２３を下方から支持する基台２４と、基板保持プレート２１をＺ軸回りに回動させる回動機構２１１と、支持プレート２２をＸ軸方向に移動させるための副走査機構２２１と、ベースプレート２３をＹ軸方向に移動させるための主走査機構２３１とを備える。
【００２９】
基板保持プレート２１は、図示を省略しているが、その上面に複数の吸着孔が分散して設けられている。これらの吸着孔は、真空ポンプに接続されており、当該真空ポンプを動作することによって、基板および基板保持プレート２１間の雰囲気を排気することができる。これにより、基板９０を基板保持プレート２１の上面に吸着保持することができる。
【００３０】
図２に示すように、回動機構２１１は、基板保持プレート２１の（−Ｙ）側端部に取り付けられた移動子と、支持プレート２２の上面に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２１１ａを有する。また、回動機構２１１は、基板保持プレート２１の中央部下面側と支持プレート２２との間に、回動軸２１１ｂを有する。リニアモータ２１１ａを動作させることによって、固定子に沿って移動子がＸ軸方向に移動し、基板保持プレート２１が支持プレート２２上の回動軸２１１ｂを中心として所定角度の領域内で回動する。
【００３１】
副走査機構２２１は、支持プレート２２の下面に取り付けられた移動子と、ベースプレート２３の上面に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２２１ａを有する。また、副走査機構２２１は、支持プレート２２とベースプレート２３との間に、Ｘ軸方向に延びる一対のガイド部２２１ｂを有する。リニアモータ２２１ａを動作させることによって、支持プレート２２がベースプレート２３上のガイド部２２１ｂに沿ってＸ軸方向に移動する。
【００３２】
主走査機構２３１は、ベースプレート２３の下面に取り付けられた移動子と、基台２４上に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２３１ａを有する。また、主走査機構２３１は、ベースプレート２３と架台１との間に、Ｙ軸方向に延びる一対のガイド部２３１ｂを有する。リニアモータ２３１ａを動作させることによって、ベースプレート２３が基台２４上のガイド部２３１ｂに沿ってＹ軸方向移動する。したがって、基板保持プレート２１に基板９０を保持した状態で主走査機構２３１を動作させることによって、基板９０をＹ軸方向に沿って移動させることができる。なお、これら移動機構は、後述の制御部５により、その動作が制御される。
【００３３】
なお、回動機構２１１、副走査機構２２１および主走査機構２３１の駆動については、上述のリニアモータ２１１ａ，２２１ａ，２３１ａを利用したものに限定されない。例えば、回動機構２１１および副走査機構２２１については、サーボモータおよびボールネジ駆動を利用したものであってもよい。また、基板９０を移動させる代わりに、露光部３を移動させる移動機構を設けてもよい。さらに、基板９０および露光部３の双方を移動させるようにしてもよい。また、図示を省略するが、例えば、基板保持プレート２１をＺ軸方向に昇降させることによって、基板９０を上下に昇降させる昇降機構を設けてもよい。
【００３４】
○露光部３
図１に戻って、露光部３は、ＬＥＤ光源部３１、照明光学系３２および光学ヘッド３３で構成される光学ユニットを複数台（ここでは、５台）備えている。なお、図１では、図示が省略されているが、各光学ヘッド３３に対して、ＬＥＤ光源部３１および照明光学系３２がそれぞれ設けられている。ＬＥＤ光源部３１は、制御部５から送られる所要の駆動信号に基づいて、所要波長のレーザ光を出射する光源装置である。ＬＥＤ光源部３１から出射された光ビームは、ロッドインテグレーター、レンズおよびミラーなどで構成される照明光学系３２を介して、光学ヘッド３３へ導かれる。
【００３５】
各光学ヘッド３３は、照明光学系３２から出射される光線を、基板９０の上面に照射するものである。各光学ヘッド３３は、Ｘ軸方向に沿って架橋構造体１１の側面上部に等ピッチで配設されている。
【００３６】
図４は、露光部３の概略を示す斜視図である。また、図５は、光学ヘッド３３の概略を示す側面図である。なお、図４において、光変調部４および投影光学系３３２は、各光学ヘッド３３の内部の所定位置に配置されている。ＬＥＤ光源部３１から出射された光ビームは、照明光学系３２にて矩形状に成形される。そして、照明光学系３２を通過した光ビームは、光変調部４へと導かれ、光変調部４の変調動作有効領域に照射される。
【００３７】
光変調部４へ照射された光ビームは、制御部５の制御に基づいて空間的に変調され、投影光学系３３２へと入射する。投影光学系３３２は、入射してきた光を所要の倍率に変倍して、主走査方向へ移動する基板９０上へ導く。
【００３８】
○光変調部４
光変調部４は、電気的な制御によって入射光を空間変調させて、パターンの描画に寄与させる必要光と、パターンの描画に寄与させない不要光とを、互いに異なる方向に反射させる、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を備えている。ＤＭＤは、例えば１辺約１０μｍの正方形の微小ミラーが、１９２０×１０８０個マトリクス状に配列された空間変調素子である。各々のミラーがメモリセルに書き込まれたデータに従って、正方形の対角を軸として、所要角度で傾くように構成されている。制御部５からのリセット信号によって、各々のミラーは、一斉に駆動される。
【００３９】
ＤＭＤに表示されたパターンは、投影光学系３３２によって、基板９０の露光面上に投影される。また、ＤＭＤに表示されるパターンは、後述するように、主走査機構２３１による基板保持プレート２１の移動に伴って、主走査機構２３１のエンコーダー信号を元に作られるリセットパルスによって連続的に書き換えられる。これによって、描画光が基板９０の露光面上に照射され、ストライプ状の像が形成される。
【００４０】
図５は、描画処理が行われている基板９０を示す平面図である。描画処理は、制御部５の制御下で主走査機構２３１および副走査機構２２１が基板保持プレート２１に載置された基板９０を、複数台の光学ヘッド３３に対して相対的に移動させつつ、複数の光学ヘッド３３のそれぞれから基板９０の上面に空間変調された光を照射することによって行われる。
【００４１】
なお、以下の説明では、基板９０上において、互いに直交するｘ軸方向およびｙ軸方向を定義する。この基板９０上に定義されるｘｙ座標系は、主走査機構２３１による基板９０の移動に伴って、ＸＹＺ座標系のＹ軸方向に沿って移動する。また、ｘｙ座標系は、副走査機構２２１による基板９０の移動に伴って、ＸＹＺ座標系のＸ軸方向に沿って移動する。
【００４２】
また、主走査機構２３１によって、基板９０が移動したときの、基板９０から見た光学ヘッド３３の移動方向を主走査方向とする。また、副走査機構２３１によって、基板９０を移動させたときの、基板９０から見た光学ヘッド３３の移動方向を副走査方向とする。図５に示される例では、主走査方向は、＋ｙ方向（矢印ＡＲ１１）および−ｙ方向（矢印ＡＲ１３）となっており、副走査方向は、＋ｘ方向（矢印ＡＲ１２）となっている。
【００４３】
まず、主走査機構２３１によって、基板保持プレート２１が−Ｙ方向に移動させることによって、基板９０を光学ヘッドに対して相対的に移動させる（主走査）。これを基板９０から見ると、複数の光学ヘッド３３が、矢印ＡＲ１１で示されるように、＋ｙ方向に相対的に移動したことになる。この主走査が行われる間、各光学ヘッド３３は、パターンデータ５４１に応じて変調された断面矩形状の描画光を、基板９０に連続的に照射する。すなわち、基板９０の露光面に光が投影される。各光学ヘッド３３が主走査方向（＋ｙ方向）に沿って基板９０を１回横断すると、各描画光に対応した描画領域３３Ｒが基板９０上を通過することによって、帯状領域Ｒ１にパターンが描画されることなる。この帯状領域Ｒ１は、主走査方向に延びており、副走査方向に沿う幅が、描画光の幅（ストライプ幅）に相当する領域である。ここでは、５台の光学ヘッド３３が、同時に基板９０上を横断するため、１回の主走査により同時の５本の帯状領域Ｒ１のそれぞれに、パターンが描画されることになる。
【００４４】
１回の主走査が終了すると、副走査機構２２１によって、基板保持プレート２１が＋Ｘ方向に、既定の距離だけ移動させることによって、基板９０を光学ヘッド３３に対して相対的に移動させる（副走査）。これを基板９０からみると、矢印ＡＲ１２で示されるように、複数の光学ヘッド３３が、副走査方向（＋ｘ方向）に、既定の距離分だけ移動することになる。
【００４５】
副走査が終了すると、再び主走査が行われる。すなわち、主走査機構２３１によって、基板保持プレート２１が＋Ｙ方向に移動させることによって、基板９０を複数の光学ヘッド３３に対して相対的に移動させる。これを基板９０から見ると、各光学ヘッド３３は、−ｙ方向に移動することによって、矢印ＡＲ１３で示されるように、基板９０上における、直前の主走査で描画された帯状領域Ｒ１に隣接する領域を横断することとなる。この主走査においても、各光学ヘッド３３は、パターンデータ５４１に応じて変調された描画光を、基板９０に向けて連続的に照射する。これによって、先の主走査で描画された帯状領域Ｒ１に隣接する帯状領域Ｒ２に、パターンが描画される。
【００４６】
以後、上記と同様に、主走査と副走査とが繰り返して行われ、基板９０上の描画対象領域の全域にパターンが描画されると、描画処理が終了する。図５に示される例では、２回の副走査を挟んだ３回の主走査によって、各光学ヘッド３３が帯状領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を横断し、これによって、描画対象領域の全域にパターンが形成される。
【００４７】
○制御部５
図３に示されるように、制御部５は、ＣＰＵ５１、読取専用のＲＯＭ５２、主にＣＰＵ５１の一時的なワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ５３および不揮発性の記録媒体であるメモリ５４を備えている。また、制御部５は、表示部５６、操作部５７、回動機構２１１、副走査機構２２１、主走査機構２３１、ＬＥＤ光源部３１（詳細には、光源ドライバ）、光変調部４およびオートフォーカス機構６といった描画装置１００の各構成と接続されており、これら各構成の動作の制御を行う。
【００４８】
ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２内に格納されているプログラム５５を読み取りつつ実行することにより、ＲＡＭ５３またはメモリ５４に記憶されている各種データについての演算を行う。
【００４９】
メモリ５４は、基板９０上に描画すべきパターンについてのパターンデータ５４１を記憶する。パターンデータ５４１は、例えば、ＣＡＤソフトなどによって作成されたベクトル形式のデータを、ラスター形式のデータに展開した画像データである。制御部５は、このパターンデータ５４１に基づき、光変調部４を制御することによって、光学ヘッド３３から出射する光ビームを変調する。なお、描画装置１００では、主走査機構２３１のリニアモータ２３１ａから送られてくるリニアスケール信号に基づいて、変調のリセットパルスが生成される。このリセットパルスに基づいて動作する変調部４によって、基板４の位置に応じて変調された描画光が、各描画ヘッド３３から出射される。
【００５０】
なお、本実施の形態では、パターンデータ５４１は、単一の画像（基板９０全面に形成すべきパターンが表現された画像）についてのデータとしてもよいが、例えば、単一画像についてのパターンデータ５４１から、光学ヘッド３３のそれぞれが描画を担当する部分についての画像データを、光学ヘッド３３毎に個別に生成する構成としてもよい。
【００５１】
表示部５６は、一般的な液晶ディスプレイなどで構成され、制御部５の制御によりオペレータに対して各種データを表示する。また、操作部５７は、各種ボタンやキー、マウス、タッチパネル等から構成され、描画装置１００に対して指示を入力するために、オペレータにより操作される。
【００５２】
○オートフォーカス機構６
図６は、光学ヘッド３３の概略を示す側面図である。図６に示されるように、各光学ヘッド３３には、オートフォーカス機構６がそれぞれ設けられている。オートフォーカス機構６は、光学ヘッド３３および基板９０（詳細には、露光面）の間の離間距離Ｌ１の変動を検出するための検出器６１を備えている。オートフォーカス機構６は、検出器６１によって検出された離間距離Ｌ１の変動に合わせて、光学ヘッド３３の描画光の焦点を調整する。
【００５３】
検出器６１は、レーザ光を基板９０に照射する照射部６１１と、基板９０を反射したレーザ光を受光する受光部６１３とで構成されている。照射部６１１は、基板９０の表面に対する法線方向（ここでは、Ｚ軸方向）に対して所定の角度だけ傾斜した軸に沿って基板９０の上面に入射させ、スポット状に照射する。以下の説明では、このレーザ光が照射される基板９０上の位置を、検出位置７１とする。受光部６１３は、例えばＺ軸方向に延びるラインセンサーで構成されている。該ラインセンサー上におけるレーザ光の入射位置によって、基板９０の上面の変動が検出されることとなる。検出器６１は、光学ヘッド３３の投影光学系３３２の筐体外周面に設けられている取付機構６２を介して、光学ヘッド３３に対して固定される。
【００５４】
また、オートフォーカス機構６は、検出器６１によって検出された変動量に応じて、投影光学系３３２のレンズをＺ軸方向に上下させる昇降機構６３を備えている。検出器６１が検出した変動量を制御部５または不図示の専用の演算回路などに渡され、所要のプログラムに従った演算処理が行われる。これによって、昇降機構６３によるレンズの昇降量が決定される。
【００５５】
図７は、露光部３の概略を示す正面図である。図７では、５台の光学ヘッド３３を識別するために、副走査方向（＋ｘ方向）向かって順に、符号「３３」に符号「ａ」〜「ｅ」を付記している。例えば副走査方向とは反対の方向（−ｘ方向）に向かって最も外側に配置された光学ヘッド３３は、光学ヘッド３３ａであり、副走査方向に向かって最も外側に配置されている光学ヘッド３３は、光学ヘッド３３ｅとなる。
【００５６】
また、各光学ヘッド３３が備える各オートフォーカス機構６の検出位置７１についても、上記と同様に、符号「７１」に符号「ａ」〜「ｅ」をそれぞれ付記している。例えば、光学ヘッド３３ａのオートフォーカス機構６の検出位置７１は、検出７１ａとしている。
【００５７】
さらに、各光学ヘッド３３が出射する描画光の副走査方向における中央位置ＣＰについても、上記と同様に、符号「ＣＰ」に符号「ａ」〜「ｅ」をそれぞれ付記している。例えば、光学ヘッド３３ａの描画光の中央位置ＣＰは、中央位置ＣＰａとなる。
【００５８】
本実施形態では、各オートフォーカス機構６の検出位置７１は、対応する光学ヘッド３３の描画光の中央位置ＣＰに対して、副走査方向（＋ｘ方向）またはその反対の方向（−ｘ方向）にずれた位置とされている。より詳細には、光学ヘッド３３ａについては、その検出位置７１ａが、中央位置ＣＰａよりも、副走査方向（＋ｘ方向）に既定の距離分ずれた位置に設定されている。これに対して、その他の光学ヘッド３３ｂ〜３３ｅについては、それぞれの検出位置７１ｂ〜７１ｅが、中央位置ＣＰｂ〜ＣＰｅに対して、それぞれ副走査方向とは反対の方向（−ｘ方向）に既定の距離分ずれた位置に設定されている。
【００５９】
中央位置ＣＰに対する検出位置７１のシフト方向は、光学ヘッド３３に対する、検出器６１の取付方向によって決定される。つまり、図６に示されるように、取付機構６２によって、実線で示されるように、照射部６１１が−Ｙ側に、受光部６１３が＋Ｙ側に配置されるように検出器６１が固定される。この状態では、検出位置７１は、描画光の中央位置ＣＰに対して、副走査方向とは反対の方向（−ｘ方向）にシフトされた状態となる。また、検出器６１を１８０度回転させて取付機構６２に取り付けることで、照射部６１１が＋Ｙ側に、受光部６１３が−Ｙ側に配置された状態で、検出器６１を光学ヘッド３３に対して固定することもできる。この状態では、検出位置７１は、描画光の中央位置ＣＰに対して、副走査方向（＋ｘ方向）にシフトされた状態となる。このような取付機構６２を設けることによって、検出器６１の取付方向を変えるだけで、検出位置７１のシフト方向を変更することができる。このように、部品を共通化することによって、部品点数を減らすことができる。したがって、部品管理がしやすくなり、また装置コストの低減化を図ることができる。
【００６０】
図５に示されるように、基板９０の副走査方向の幅によっては、基板９０上の副走査方向端部の帯状領域（以下、端部帯状領域Ｒ１１と称する。）が、対応する光学ヘッドの描画領域３３Ｒよりも狭くなる場合がある。このような場合、オートフォーカス機構６の検出位置７１の設定位置によっては、描画対象領域から外れた位置に設定される虞がある。基板９０の端部付近には、段差などが存在する場合があり、描画対象領域外でオートフォーカス機構６を機能させると、描画精度が著しく低下する虞がある。
【００６１】
本実施形態では、光学ヘッド３３ｂ〜３３ｅに備えられた、各オートフォーカス機構６の検出位置７１ｂ〜７１ｅを、描画光の中央位置ＣＰｂ〜ＣＰｅに対して、副走査方向とは反対の方向にシフトさせた位置に設定されている。つまり、各光学ヘッド３３におけるオートフォーカス機構６の検出位置７１が、基板９０の内側に向かう方向にシフトされている。このため、検出位置７１が、基板９０の端部付近の端部帯状領域Ｒ１１において、描画対象領域上に設定される可能性を高めることができる。この点について、図８〜図１０を参照しつつ、数学的に考察する。
【００６２】
図８は、基板９０に対して複数の光学ヘッド３３が主走査する位置を概念的に示す図である。図８に示されるように、基板９０の副走査方向の幅をＷｂ、描画光の幅（ストライプ幅）をＳＷ、隣り合う光学ヘッド３３，３３の間隔をＨとすると、基板９０の副走査方向端部の端部帯状領域Ｒ１１を描画する光学ヘッド３３は、ＩＮＴ関数を用いた以下の式によって決定される。
【００６３】
Ｎ＝ｉｎｔ（Ｗｂ／Ｈ）＋１・・・（式１）
【００６４】
ここで、Ｎは光学ヘッド３３の番号を意味しており、ヘッド番号「１」〜「５」は、それぞれ、光学ヘッド３３ａ〜３３ｅに対応している。
【００６５】
また、端部帯状領域Ｒ１１が描画されるときの、主走査の回数（ストライプ番号Ｓ）は、以下の式で算出される。
【００６６】
Ｓ＝（Ｗｂ−（Ｎ−１）×Ｈ）／ＳＷ＋１・・・（式２）
【００６７】
また、端部帯状領域Ｒ１１の描画を行う光学ヘッド３３が出射する描画光の端部（副走査方向とは反対の方向の端部）から、基板９０の副走査方向端部まで幅ｐは、以下の式で算出される。
【００６８】
ｐ＝Ｗｂ−（Ｎ−１）×Ｈ−（Ｓ−１）×ＳＷ・・・（式３）
【００６９】
図９および図１０は、端部帯状領域Ｒ１１を描画する光学ヘッド３３を示す概略平面図である。図９および図１０においては、描画光の副走査方向とは反対の方向（−ｘ側）の端部から、検出位置７１までの距離をａとしている。また、基板９０の端部から一定幅（ｑ）の領域は、例えば、レジストがラミネートされていなかったり、あるいは、段差や穴などが形成されていたりすることで、検出器６１による離間距離Ｌ１の測定に不適切である領域（不適領域）とする。図９は、ｐ−ｑ≦ａを満たす状態を示す図であり、図１０は、ｐ−ｑ＞ａを満たす状態を示す図である。
【００７０】
図９に示されるように、ｐ−ｑ≦ａを満たす場合、検出位置７１が離間距離Ｌ１の測定に不適領域に含まれてしまう。この場合、検出器６１の基板９０の表面の位置を正確に特定すると、不必要な焦点の調整が行われることによって、描画光の焦点がずれてしまう虞がある。これに対して、図１０に示されるように、ｐ−ｑ＞ａを満たす場合には、検出位置７１が不適領域よりも、基板９０の内側に含まれることとなる。したがって、適切な焦点の調整が行われることによって、パターンを高精度に描画することができる。
【００７１】
以上のことから、ａが小さいほど、検出位置７１が基板９０上の離間距離Ｌ１に適した位置に設定される可能性が高くなり、その結果、高精度なパターンの描画が可能となる。なお、ａを「０」とした場合（すなわち、検出位置７１が、描画光の内側端部の位置に設定された場合）、常に、図９に示される状態となり、検出位置７１が不適領域に含まれる可能性が、理論上無くなる。しかしながら、検出位置７１が、副走査方向に平行な方向に関して、描画光の偏った位置に設定されると、１つの矩形状の描画光の中において、検出位置７１から遠ざかった描画光の部分の露光精度が低下してしまうというバラツキの問題も発生しうる。このため、高精度な描画を実現する観点からは、検出位置７１を、副走査方向に関して、描画光の中央位置ＣＰにできるだけ近くに設定することが望ましいといえる。
【００７２】
＜検出位置７１が不適領域に属する場合の対処＞
光学ヘッド３３が、端部帯状領域Ｒ１１を描画する際に、オートフォーカス機構６の検出位置７１が、図９に示されるように、不適領域に含まれてしまう場合（すなわち、ｐ−ｑ≦ａを満たす場合）、当該光学ヘッド３３が実行した直前の主走査で得た離間距離Ｌ１の変動の検出結果を利用することも有効である。なぜなら、端部帯状領域Ｒ１１とそれに隣接する帯状領域Ｒ１とは、その高さの変動が似ていることが予想されるからである。このように直前の主走査における検出結果を利用したオートフォーカス処理としては、例えば、以下に説明するようないくつかの態様を例として挙げることができる。
【００７３】
図１１〜図１３は、端部帯状領域Ｒ１１を描画する光学ヘッド３３の検出器６１によって検出された、離間距離Ｌ１の変動量を示す図である。なお、図１１〜図１３においては、横軸が基板９０のｙ軸方向における位置を示しており、縦軸が離間距離Ｌ１の変動量を示している。また、破線で示されるグラフ８１は、端部帯状領域Ｒ１１を描画する直前の主走査時において検出された、離間距離Ｌ１の変動を示している。また実線で示されるグラフ８３は、端部帯状領域Ｒ１１を描画するために決定された、離間距離Ｌ１の仮想的な変動を示している。
【００７４】
まず、第１のオートフォーカス処理では、図１１に示されるように、端部帯状領域Ｒ１１を描画する際の、離間距離Ｌ１の変動量が、直前の主走査において最後に検出された変動量とされる。このため、第１のオートフォーカス処理では、描画光の焦点位置が、直前の主走査時に最後に変動量を検出したときの、描画光の焦点位置に固定されることとなる。この場合、特段の演算処理が不要になるというメリットがある。また、直前の主走査時に検出された変動量のデータを全て保持しておく必要がない、というメリットもある。
【００７５】
また、第２のオートフォーカス処理では、図１２に示されるように、端部帯状領域Ｒ１１を描画する際の、離間距離Ｌ１の変動量が、直前の主走査において検出された変動量の平均値とされる。
【００７６】
また、第３のオートフォーカス処理では、図１３に示される様に、端部帯状領域Ｒ１１を描画する際の離間距離Ｌ１の変動量が、直前の主走査において、副走査方向に関して同位置のときに検出された変動量とされる。この態様の場合、オートフォーカス処理が、基板９０の主走査方向の位置に応じて実行されることになるため、高精度の描画を実現できる可能性が高い、というメリットがある。
【００７７】
上記図１１〜図１３で説明した例は、いずれも、端部帯状領域Ｒ１１を対象とした主走査に先だって、別の主走査が行われている。しかしながら、基板９０の幅（詳細には、描画対象領域の幅）によっては、直前の主走査がない場合、すなわち、１回目の主走査で、端部帯状領域Ｒ１１にパターンを描画する場合も想定される。このような場合には、描画を開始するに先立って、プリフォーカス処理が行われる。
【００７８】
プリフォーカス処理では、１回目の主走査で端部帯状領域Ｒ１１を描画することとなった光学ヘッド３３に備えられている検出器６１の検出位置７１が、有効領域ＶＲに含まれるように、基板９０を副走査方向とは反対の方向に移動させる。そして、その検出位置７１が有効領域ＶＲ内に含まれた状態で、基板９０を主走査方向に移動させ、基板９０の端部帯状領域Ｒ１１の各位置における離間距離Ｌ１の変動が、検出器６１が検出され、記憶部（ＲＡＭなどの一時的に情報を記憶するものも含む。）に保存される。そして、パターン描画処理においては、予めプリフォーカス処理時に取得した変動量のデータが記憶部から読み出され、端部帯状領域Ｒ１１を描画する光学ヘッド３３についてのオートフォーカス処理に利用される。
【００７９】
図１４は、端部帯状領域Ｒ１１を描画する光学ヘッド３３を示す概略平面図である。また図１５は、基板９０のうち、副走査方向とは反対の方向の端部にある帯状領域Ｒ１を描画する光学ヘッド３３を示す概略平面図である。
【００８０】
図１４に示されるように、プリフォーカス処理時には、基板９０が−Ｘ方向に移動する。これを基板９０から見ると、光学ヘッド３３が、副走査方向とは反対の方向に、移動量Ｍｘ分だけ相対的に移動することとなる。この移動量Ｍｘは、有効領域ＶＲの余裕（ｒ）を考慮して、以下の式で表される。
【００８１】
Ｍｘ＝ａ−ｐ＋ｑ＋ｒ（式４）
【００８２】
なお、基板９０が−Ｘ方向に移動することによって、基板９０のうち、副走査方向とは反対の方向の端部にある帯状領域Ｒ１を描画する光学ヘッド３３に備えられた検出器６１の検出位置７１は、基板９０の端部に近づくこととなる。この帯状領域Ｒ１を描画する光学ヘッド３３については、プリフォーカス処理を実行する必要はない。なぜなら、プリフォーカス処理を行わなくても、帯状領域Ｒ１の描画を行う際に、有効領域ＶＲ内で離間距離の変動を検出できるからである。しかしながら、この光学ヘッド３３についても、プリフォーカス処理を実行する場合には、基板９０を−Ｘ方向に移動させたときに、光学ヘッド３３に備えられた検出器６１の検出位置７１を、有効領域ＶＲに含める必要がある。このためには、図１５に示されるように、以下の条件式を満足する必要がある。
【００８３】
ＳＷ−ａ＞ａ−ｐ＋２ｑ＋２ｒ・・・（式５）
ａ＜ＳＷ／２−ｑ−ｒ・・・（式６）
【００８４】
図１６は、プリフォーカス処理によって得られた、基板９０の表面高さの変動のグラフ８５を示す図である。図１６に示される様に、基板９０の表面高さの変動が検出されると、制御部５またはオートフォーカス機構６に設けられた演算機構によって、最も出現頻度が高かった変動量が取得される。そして、光学ヘッド３３の焦点位置が、該変動量に対応した位置に固定された状態で、主走査が行われ、端部帯状領域Ｒ１１におけるパターンの描画が行われる。もちろん、図１１〜図１３で説明したように、端部帯状領域Ｒ１１を描画する際の離間距離Ｌ１の変動量を、プリフォーカス処理で最後に得た変動量、プリフォーカス処理時に得た変動量の平均値、もしくは、プリフォーカス処理時に得た対応位置の変動量に設定するようにしてもよい。
【００８５】
＜２．パターン描画処理の流れ＞
次に、描画装置１００における、パターン描画処理の流れについて簡単に説明する。図１７は、パターン描画処理の流れを示す図である。
【００８６】
まず、描画処理に先立って、プリフォーカス処理が行われる（図１７：ステップＳ１）。そしてプリフォーカス処理が完了すると、端部帯状領域Ｒ１１を描画するときの、オートフォーカス機構６の動作内容が決定される（図１７：ステップＳ２）。具体的には、（１）どの光学ヘッド３３が端部帯状領域Ｒ１１の描画を実行するのか、および、（２）端部帯状領域Ｒ１１の描画が、何回目の主走査で行われるか、が特定される。そして、（３）その描画を担当する光学ヘッド３３のオートフォーカス機構６の検出位置７１が、予め設定された有効領域ＶＲに含まれるか否か、が特定される。検出位置７１が有効領域ＶＲに含まれる場合は、離間距離Ｌ１の変動を問題なく測定できるため、通常のオートフォーカス処理の動作が選択される。一方、検出位置７１が有効領域ＶＲ外の不適領域に含まれる場合は、上述したように、直前の主走査時に得た離間距離Ｌ１の変動の検出結果を利用したオートフォーカス処理が選択される。
【００８７】
端部帯状領域Ｒ１１におけるオートフォーカス機構６の動作が決定されると、パターン描画処理が実行される（図１７：ステップＳ３）。このステップＳ３においては、最初の主走査は、ステップＳ１のプリフォーカス処理で得られた結果を用いて、オートフォーカス処理が実施される。また、端部帯状領域Ｒ１１については、オートフォーカス機構６が、ステップＳ２にて決定された動作を行うように、制御される。以上のようにして基板９０の描画対象領域に対して、パターンの描画が行われる。
【００８８】
以上、この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００８９】
１００  描画装置
２１  基板保持プレート
２１１  回動機構
２２１  副走査機構
２３１  主走査機構
３  露光部
３１  ＬＥＤ光源部
３２  照明光学系
３３  光学ヘッド
３３２  投影光学系
３３Ｒ  描画領域
３３ａ〜３３ｅ  光学ヘッド
４  光変調部
５  制御部
５４１  パターンデータ
６  オートフォーカス機構
６１  検出器
６２  取付機構
６３  昇降機構
７１，７１a〜７１ｅ  検出位置
９０  基板
ＣＰ，ＣＰａ〜ＣＰｅ  中央位置
Ｌ１  離間距離
Ｍｘ  移動量
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３  帯状領域
Ｒ１１  端部帯状領域
ＶＲ  有効領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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