(57)【要約】【課題】  各露光ヘッドによるレーザ光の焦点位置を短時間で調整することができる露光装置の調整方法、露光方法および露光装置を得る。【解決手段】  各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈの焦点位置のズレ量に基づいて、オートフォーカスユニット５９の各フォーカシングモータ２４０Ａ〜２４０Ｈによる調整を行うことで、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈのバラツキをなくすことができる。また、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈの焦点位置のズレ量に基づいて各フォーカシングモータ２４０Ａ〜２４０Ｈで焦点位置の調整を行うため、従来のように、光ビームの焦点位置を調整するためにわざわざ画像を露光したり現像したりする必要はなく、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈによる光ビームの焦点位置を短時間で調整することができる。【選択図】    図１０
2006337611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に応じて変調された光ビームにより感光材料を露光する複数の露光手段と、
前記感光材料を載置し前記露光手段に対して前記感光材料を相対移動させる移動手段と、
前記移動手段を前記光ビームの光軸方向へ移動させる露光面調整手段と、
前記移動手段と一体に移動し、前記複数の露光手段から射出された光ビームの焦点位置を検出するピント検出手段と、
前記露光手段の露光位置と対応して設けられ、前記移動手段に載置された感光材料の露光面までの距離を検出する複数の距離測定手段と、
前記距離測定手段の検出結果に基づいて、前記各露光手段の光ビームの焦点位置を調整するフォーカス制御手段と、
前記ピント検出手段によって検出された各光ビームの焦点位置の最大値と最小値の中心値が前記移動手段の感光材料載置面になるように前記露光面調整手段によって前記移動手段を移動させる第１ステップと、
前記中心値に対する前記各露光手段の焦点位置のズレ量を算出し記憶する第２ステップと、
を有することを特徴とする露光装置の調整方法。
【請求項２】
前記距離測定手段から前記第１ステップで移動された前記感光材料載置面までの距離を前記距離測定手段によって測定し記憶する第３ステップを設けたことを特徴とする請求項１に記載の露光装置の調整方法。
【請求項３】
画像情報に応じて変調された光ビームにより感光材料を露光する複数の露光手段と、
前記感光材料を載置し前記露光手段に対して前記感光材料を相対移動させる移動手段と、
前記移動手段と一体に移動し、前記複数の露光手段から射出された光ビームの焦点位置を検出するピント検出手段と、
前記移動手段を前記光ビームの光軸方向へ移動させる露光面調整手段と、
前記露光手段の露光位置と対応して設けられ、前記移動手段に載置された感光材料の露光面までの距離を検出する複数の距離測定手段と、
前記距離測定手段の検出結果に基づいて、前記各露光手段の光ビームの焦点位置を調整するフォーカス制御手段と、
を備えた露光装置を用い、
前記ピント検出手段によって検出された各光ビームの焦点位置の最大値と最小値の中心値が前記移動手段の感光材料載置面になるように前記露光面調整手段によって前記移動手段を移動させた後、移動された感光材料載置面までの距離が前記距離測定手段によって測定され、前記中心値に対する前記各露光手段の焦点位置のズレ量、および前記距離測定手段によって測定された前記距離測定手段から移動後の感光材料載置面までの距離と前記距離測定手段から該感光材料載置面に載置された感光材料の露光面までの距離から算出された露光面の位置情報に基づいて複数の前記露光手段の焦点位置が感光材料の露光面となるように調整して露光することを特徴とする露光方法。
【請求項４】
画像情報に応じて変調された光ビームにより感光材料を露光する複数の露光手段と、
前記感光材料を載置し前記露光手段に対して前記感光材料を相対移動させる移動手段と、
前記移動手段と一体に移動し、前記複数の露光手段から射出された光ビームの焦点位置を検出するピント検出手段と、
前記移動手段を前記光ビームの光軸方向へ移動させる露光面調整手段と、
前記露光手段の露光位置と対応して設けられ、前記移動手段に載置された感光材料の露光面までの距離を検出する複数の距離測定手段と、
前記距離測定手段の検出結果に基づいて、前記各露光手段の光ビームの焦点位置を調整するフォーカス制御手段と、
前記ピント検出手段によって検出された各光ビームの焦点位置の最大値と最小値の中心値が前記移動手段の感光材料載置面になるように、移動手段を前記光ビームの光軸方向へ移動させる第１制御手段と、
移動された感光材料載置面までの距離を前記距離測定手段によって測定させる第２制御手段と、
前記中心値に対する前記各露光手段の焦点位置のズレ量、および前記距離測定手段によって測定された前記距離測定手段から移動後の感光材料載置面までの距離と前記距離測定手段から該感光材料載置面に載置された感光材料の露光面までの距離から算出された露光面の位置情報に基づいて複数の前記露光手段の焦点位置が感光材料の露光面となるように調整する第３制御手段と、
を有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の調整方法、露光方法および露光装置に関し、特に、画像情報に応じて空間変調素子等により変調された光ビームで感光材料を露光する露光装置の調整方法、露光方法および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子（ＳＬＭ）を利用し、画像データ（画像情報）に応じて変調された光ビームで画像露光を行う露光装置が種々提案されている。
【０００３】
例えば、ＤＭＤは、制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上に２次元状に配列されたミラーデバイスであり、このＤＭＤを用いた従来のデジタル走査露光方式（マスクレス露光方式）の露光装置（例えば、特許文献１）では、レーザ光を照射する光源、光源から照射されたレーザ光をコリメートするレンズ系、レンズ系の略焦点位置に配置されたＤＭＤ、ＤＭＤで反射されたレーザ光を走査面上に結像するレンズ系、を備えた露光ヘッド（スキャナ）により、画像データ等に応じて生成した制御信号によりＤＭＤのマイクロミラーの各々をオンオフ制御してレーザ光を変調し、変調されたレーザ光で、ステージ上にセットされ走査方向に沿って移動される感光材料に対し画像露光を行っている。
【０００４】
また、この露光装置は、感光材料に対する露光位置ずれ（Ｘ，Ｙ方向）を補正するアライメント機能、及び、感光材料のうねりや厚さ（Ｚ方向）のバラツキに追従して露光面にレーザ光の焦点を合わせるオートフォーカス機能を備えており、感光材料の位置（Ｘ，Ｙ方向）を測定するためのアライメント用の基準部として、感光材料に設けられたアライメントマークや基準孔等を検出するアライメント用のＣＣＤカメラが配設され、露光ヘッドの上流側に、感光材料の露光面との距離（Ｚ方向）を測定するオートフォーカス用の変位センサが配設されている。
【０００５】
露光動作においては、露光前にＣＣＤカメラによる感光材料の位置測定（アライメント基準部の検出）を行い、取得した測定情報に基づいてレーザ光による露光位置ずれの補正制御を行い、このアライメント測定の終了後に、変位センサによる感光材料の露光面との距離測定（フォーカス測定）を行い、取得した測定情報に基づき、コントローラによる制御を行い露光ヘッドのレーザ光出射側に設けたフォーカス機構を駆動し、あるいは露光ヘッドを光軸方向に移動調整するなどし、露光面にレーザ光の焦点を一致させるようオートフォーカス制御を行い露光することにより、レーザ光の焦点位置の精度向上を図っている。
【０００６】
しかしながら、この調整では焦点位置を少しずつずらして画像を露光し現像して測定するというステップを踏むため、調整に時間が掛かってしまう。
【特許文献１】特許第３３０５４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、各露光ヘッドによるレーザ光の焦点位置を短時間で調整することができる露光装置の調整方法、露光方法および露光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、露光装置の調整方法において、画像情報に応じて変調された光ビームにより感光材料を露光する複数の露光手段と、前記感光材料を載置し前記露光手段に対して前記感光材料を相対移動させる移動手段と、前記移動手段を前記光ビームの光軸方向へ移動させる露光面調整手段と、前記移動手段と一体に移動し、前記複数の露光手段から射出された光ビームの焦点位置を検出するピント検出手段と、前記露光手段の露光位置と対応して設けられ、前記移動手段に載置された感光材料の露光面までの距離を検出する複数の距離測定手段と、前記距離測定手段の検出結果に基づいて、前記各露光手段の光ビームの焦点位置を調整するフォーカス制御手段と、前記ピント検出手段によって検出された各光ビームの焦点位置の最大値と最小値の中心値が前記移動手段の感光材料載置面になるように前記露光面調整手段によって前記移動手段を移動させる第１ステップと、前記中心値に対する前記各露光手段の焦点位置のズレ量を算出し記憶する第２ステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、複数の露光手段によって、画像情報に応じて変調された光ビームで感光材料が露光される。感光材料は移動手段に載置され、露光手段に対して感光材料が相対移動し、所定範囲に渡って露光される。また、移動手段は露光面調整手段によって、光ビームの光軸方向へ移動する。
【００１０】
そして、移動手段にはピント検出手段が設けられ、移動手段と一体に移動し、複数の露光手段から射出された光ビームの焦点位置を検出する。露光手段の露光位置と対応して距離測定手段が複数設けられ、移動手段に載置された感光材料の露光面までの距離を検出する。この距離測定手段の検出結果に基づいて、フォーカス制御手段によって、各露光手段の光ビームの焦点位置が調整される。
【００１１】
まず、第１ステップにおいて、ピント検出手段によって検出された各光ビームの焦点位置の最大値と最小値の中心値を移動手段の感光材料載置面になるように、露光面調整手段によって移動手段を移動させる。
【００１２】
これにより、フォーカス制御手段による光ビームの焦点位置の調整を調整可能な範囲とすることができ、レンジオーバーによるエラー発生率を下げることで歩留まりの低下を抑えることができる。
【００１３】
次に、第２ステップにおいて、該中心値に対する各露光手段の焦点位置のズレ量を算出し記憶する。露光時において、このズレ量に基づいて、複数の露光手段の焦点位置が感光材料の露光面となるようにフォーカス制御手段によって焦点位置を調整することで、各露光手段のバラツキをなくすことができる。
【００１４】
このように、各露光手段の焦点位置のズレ量に基づいてフォーカス制御手段で焦点位置の調整を行うことで、従来のように、光ビームの焦点位置を調整するために、わざわざ画像を露光したり現像したりする必要はなく、各露光手段によるレーザ光の焦点位置を短時間で調整することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光装置の調整方法において、前記距離測定手段から前記第１ステップで移動された前記感光材料載置面までの距離を前記距離測定手段によって測定し記憶する第３ステップを設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、第３ステップにおいて、距離測定手段から第１ステップによって移動した感光材料載置面までの距離を距離測定手段によって測定することで、感光材料載置面を基準として各距離測定手段の位置が算出されることとなる。これにより、各距離測定手段の取付け位置のバラツキを検出することができる。このため、該バラツキを吸収し、より正確に、レーザ光の焦点位置を感光材料の露光面上に合わせることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、露光方法において、画像情報に応じて変調された光ビームにより感光材料を露光する複数の露光手段と、前記感光材料を載置し前記露光手段に対して前記感光材料を相対移動させる移動手段と、前記移動手段と一体に移動し、前記複数の露光手段から射出された光ビームの焦点位置を検出するピント検出手段と、前記移動手段を前記光ビームの光軸方向へ移動させる露光面調整手段と、前記露光手段の露光位置と対応して設けられ、前記移動手段に載置された感光材料の露光面までの距離を検出する複数の距離測定手段と、前記距離測定手段の検出結果に基づいて、前記各露光手段の光ビームの焦点位置を調整するフォーカス制御手段と、を備えた露光装置を用い、前記ピント検出手段によって検出された各光ビームの焦点位置の最大値と最小値の中心値が前記移動手段の感光材料載置面になるように前記露光面調整手段によって前記移動手段を移動させた後、移動された感光材料載置面までの距離が前記距離測定手段によって測定され、前記中心値に対する前記各露光手段の焦点位置のズレ量、および前記距離測定手段によって測定された前記距離測定手段から移動後の感光材料載置面までの距離と前記距離測定手段から該感光材料載置面に載置された感光材料の露光面までの距離から算出された露光面の位置情報に基づいて複数の前記露光手段の焦点位置が感光材料の露光面となるように調整して露光することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、露光装置において、画像情報に応じて変調された光ビームにより感光材料を露光する複数の露光手段と、前記感光材料を載置し前記露光手段に対して前記感光材料を相対移動させる移動手段と、前記移動手段と一体に移動し、前記複数の露光手段から射出された光ビームの焦点位置を検出するピント検出手段と、前記移動手段を前記光ビームの光軸方向へ移動させる露光面調整手段と、前記露光手段の露光位置と対応して設けられ、前記移動手段に載置された感光材料の露光面までの距離を検出する複数の距離測定手段と、前記距離測定手段の検出結果に基づいて、前記各露光手段の光ビームの焦点位置を調整するフォーカス制御手段と、前記ピント検出手段によって検出された各光ビームの焦点位置の最大値と最小値の中心値が前記移動手段の感光材料載置面になるように、移動手段を前記光ビームの光軸方向へ移動させる第１制御手段と、移動された感光材料載置面までの距離を前記距離測定手段によって測定する第２制御手段と、前記中心値に対する前記各露光手段の焦点位置のズレ量、および前記距離測定手段によって測定された前記距離測定手段から移動後の感光材料載置面までの距離と前記距離測定手段から該感光材料載置面に載置された感光材料の露光面までの距離から算出された露光面の位置情報に基づいて複数の前記露光手段の焦点位置が感光材料の露光面となるように調整する第３制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は上記構成としたので、請求項１、３及び４に記載の発明では、ピント検出手段によって検出された各光ビームの焦点位置の最大値と最小値の中心値を移動手段の感光材料載置面になるように、露光面調整手段によって移動手段を移動させることで、フォーカス制御手段による光ビームの焦点位置の調整を調整可能な範囲とすることができ、レンジオーバーによるエラー発生率を下げることで歩留まりの低下を抑えることができる。
【００２０】
そして、各露光手段の焦点位置のズレ量に基づいて、フォーカス制御手段による調整を行うことで、各露光手段のバラツキをなくすことができる。また、各露光手段の焦点位置のズレ量に基づいてフォーカス制御手段で焦点位置の調整を行うことで、従来のように、光ビームの焦点位置を調整するために、わざわざ画像を露光したり現像したりする必要はなく、各露光手段によるレーザ光の焦点位置を短時間で調整することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明では、距離測定手段から第１ステップで移動された感光材料載置面までの距離を距離測定手段によって測定することで、感光材料載置面を基準として各距離測定手段の位置が算出されることとなる。これにより、各距離測定手段の取付け位置のバラツキを検出することができる。このため、該バラツキを吸収し、より正確に、レーザ光の焦点位置を感光材料の露光面上に合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態に係る露光装置について説明する。
【００２３】
図１に示すように、露光装置１００は、４本の脚部１５４に支持された矩形厚板状の設置台１５６を備えている。設置台１５６の上面には、長手方向に沿って２本のガイド１５８が延設されており、これら２本のガイド１５８上には、矩形平盤状のＺステージ１５２が設けられている。
【００２４】
Ｚステージ１５２は、長手方向がガイド１５８の延設方向を向くよう配置され、ガイド１５８により設置台１５６上を往復移動可能に支持されており、図示しない駆動装置に駆動されてガイド１５８に沿って往復移動する。このＺステージ１５２の上面には、感光材料１５０が図示しない位置決め部により載置位置を決められた状態で吸着され保持される。
【００２５】
ここで、露光装置１００により画像露光を行う感光材料１５０としては、プリント配線基板や液晶表示装置等のパターンを形成（画像露光）する材料としての基板やガラスプレート等の表面に、感光性エポキシ樹脂等のフォトレジストを塗布、又ドライフィルムの場合はラミネートしたものなどが挙げられる。
【００２６】
一方、Ｚステージ１５２の移動方向（走査方向）の上流側（以下、単に「上流側」ということがある。）の端縁部には、Ｘ軸方向に沿って「く」字型に形成されたＶスリット１２０が複数設けられている。なお、Ｘ軸方向は主走査方向であり、Ｙ軸方向は副走査方向でもある。
【００２７】
Ｖスリット１２０は、上流側に位置するスリット１２０ａと下流側に位置するスリット１２０ｂとからなっている。スリット１２０ａとスリット１２０ｂとは互いに直交するとともに、Ｙ軸に対してスリット１２０ａは１３５度、スリット１２０ｂは４５度の角度を有している。
【００２８】
Ｖスリット１２０の下方には、露光ヘッド１６６からの光量分布の幅及びピークの光量を測定するディテクタ１２２（図２参照）が形成されており、Ｖスリット１２０とディテクタ１２２とは、Ｚステージ１５２とともにＹ軸方向および上下方向に移動する。これにより、光量分布の幅が最小となりピークの光量が最大となるように、Ｚステージ１５２の位置を設定することができる。
【００２９】
なお、スリット１２０ａおよびスリット１２０ｂは、走査方向に対して４５度の角度を成すように形成されているが、スリット１２０ａおよびスリット１２０ｂは、露光ヘッド１６６の画素配列に対して傾斜していると同時に、走査方向、即ちステージ移動方向に対して傾斜していれば、走査方向に対する角度は特に限定されない。また、露光ヘッド１６６からの光量分布の幅及びピークの光量をディテクタ１２２で測定することができれば良いため、Ｖスリット１２０に限るものではなく、例えば回折格子を使用してもよい。
【００３０】
一方、設置台１５６の中央部よりもＺステージ１５２の移動方向の上流側及び下流側には、ゲート１６０、１６１が所定の間隔で配置されている。ゲート１６０、１６１は、Ｚステージ１５２の移動経路を跨ぐようコ字状に形成されており、両先端部が設置台１５６の両側面に固定されている。
【００３１】
Ｚステージ１５２の移動方向の上流側に配置されたゲート１６０には、その上流側に向けられた前面の上部（Ｚステージ１５２の移動経路の上方）に、３台の検出ユニット１８０がＺステージ１５２の移動方向と直交する方向に沿って所定の間隔で固定配置されている。
【００３２】
検出ユニット１８０は、上流側に配置されたアライメント検出ユニット１８２と下流側に配置された変位測定ユニット１８４とが一体化されて略箱型とされており、アライメント検出ユニット１８２を構成する各ＣＣＤカメラＮｏ．１〜Ｎｏ．４（図５参照）のレンズ部１８６及び距離測定手段としての変位測定ユニット１８４を構成する各変位センサ１８４Ａ〜１８４Ｈ（図５参照）のセンサ部１８８は共に下方へ向けられている。
【００３３】
Ｚステージ１５２の移動方向の下流側に配置されたゲート１６１には、その下流側に向けられた後面の上部（Ｚステージ１５２の移動経路の上方）に、スキャナ１６２が固定配置されている。このスキャナ１６２と検出ユニット１８０との間隔は、スキャナ１６２に設けられた露光ヘッド１６６による露光開始位置と、検出ユニット１８０のＣＣＤカメラ１８２による撮影位置（レンズ部１８６の光軸中心）との距離が、感光材料１５０の長手方向の寸法よりも少し長くなるように設定されている。
【００３４】
また、Ｚステージ１５２の駆動装置、スキャナ１６２及び検出ユニット１８０は、これらを制御するコントローラ１９０に接続されている。このコントローラ１９０により、後述する露光装置１００の露光動作時には、Ｚステージ１５２は所定の速度で移動するよう制御され、検出ユニット１８０は所定のタイミングで感光材料１５０を検出するよう制御され、露光ヘッド１６６は所定のタイミングで感光材料１５０を露光するよう制御される。
【００３５】
図２および図３には本発明の実施形態に係る露光ヘッドが示されている。
【００３６】
スキャナ１６２は、図３及び図４（Ｂ）に示すように、ｍ行ｎ列（例えば、２行４列）の略マトリックス状に配列された複数（例えば、８個）の露光ヘッド１６６を備えている。
【００３７】
露光ヘッド１６６で露光される領域である露光エリア１６８は、図３に示すように、短辺が走査方向に沿った矩形状であり、走査方向に対し、所定の傾斜角θで傾斜している。そして、Ｚステージ１５２の移動に伴い、感光材料１５０には露光ヘッド１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。なお、図１及び図３に示すように、走査方向は、ステージ移動方向とは向きが反対である。
【００３８】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、露光ヘッド１６６はライン状に配列されている上に、帯状の露光済み領域１７０のそれぞれが、隣接する露光済み領域１７０と部分的に重なるように、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本実施の形態では１倍）ずらして配置されている。
【００３９】
このため、たとえば、１行目の最も左側に位置する画像領域１６８Ａと、画像領域１６８Ａの右隣に位置する画像領域１６８Ｃとの間の露光できない部分は、２行目の最も左側に位置する画像領域１６８Ｂにより露光される。同様に、画像領域１６８Ｂと、画像領域１６８Ｂの右隣に位置する画像領域１６８Ｄとの間の露光できない部分は、画像領域１６８Ｃにより露光される。
【００４０】
一方、図５は露光ヘッド１６６を上方から見た図であり、露光ヘッド１６６とＺステージ１５２、アライメント検出ユニット１８２、変位測定ユニット１８４との相対的な位置関係を示している。
【００４１】
図５に示すように、アライメント検出ユニット１８２は、感光材料１５０の幅方向に沿ってＣＣＤカメラＮｏ．１〜Ｎｏ．４の４台で構成されている。ＣＣＤカメラＮｏ．１は、画像領域１６８Ａおよび画像領域１６８Ｂを撮影し、ＣＣＤカメラＮｏ．２は、画像領域１６８Ｃおよび画像領域１６８Ｄを撮影する。そしてＣＣＤカメラＮｏ．３は、画像領域１６８Ｅおよび画像領域１６８Ｆを撮影し、ＣＣＤカメラＮｏ．４は、画像領域１６８Ｇおよび画像領域１６８Ｈを撮影する。
【００４２】
露光時送り方向即ちＹ軸方向に沿ってアライメント検出ユニット１８２の下流側には、変位測定ユニット１８４が配設されている。この変位測定ユニット１８４は、反射型のセンサで構成された変位センサ１８４Ａ〜１８４Ｈで構成されており、変位センサ１８４Ａ〜１８４Ｈは、各々、画像領域１６８Ａ〜画像領域１６８Ｈの変位を測定するように配設されている。
【００４３】
次に、図６および図７（Ａ）、（Ｂ）には、本発明の実施の形態に係る露光ヘッドの光学系が示されている。
【００４４】
露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈの各々は、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）５０を備えている。このＤＭＤ５０は、データ処理部とミラー駆動制御部とを含む露光ヘッド制御部１９２（図１０参照）を備えた前述のコントローラ１９０に接続されている。このコントローラ１９０のデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。
【００４５】
また、ミラー駆動制御部では、データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、反射面の角度の制御については後述する。
【００４６】
ＤＭＤ５０の光入射側には、光ファイバの出射端部（発光点）が露光エリア１６８の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源６６、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を補正してＤＭＤ５０上に集光させるレンズ系６７、レンズ系６７を透過したレーザ光をＤＭＤ５０に向けて反射する反射鏡６９がこの順に配置されている。
【００４７】
レンズ系６７は、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光を平行光化する１対の組合せレンズ７１、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する１対の組合せレンズ７３、及び光量分布が補正されたレーザ光をＤＭＤ５０上に集光する集光レンズ７５で構成されている。
【００４８】
組合せレンズ７３は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
【００４９】
またＤＭＤ５０の光反射側には、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ５０で反射されたレーザ光を感光材料１５０の走査面（露光面）５６上に結像するレンズ系５４、５８、レンズ系５４、５８を透過したレーザ光の焦点距離を調整するオートフォーカスユニット５９がこの順に配置されている。
【００５０】
レンズ系５４、５８は、ＤＭＤ５０と露光面５６とが共役な関係となるように配置されており、本実施形態では、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光が均一化され、ＤＭＤ５０に入射された後、各画素がこれらのレンズ系５４、５８によって約５倍に拡大され、集光されるように設定されている。
【００５１】
ここで、オートフォーカスユニット５９による焦点位置の調整（フォーカス制御）について説明する。
【００５２】
オートフォーカスユニット５９は、透明ガラス材料によって楔状（台形柱状）に形成された一対のガラス部材であるペア楔ガラス２１０、２１２を備えている。本実施形態では、ペア楔ガラス２１０、２１２は、屈折率：ｎがｎ＝１．５３に設定され、しかも互いに反転した向きでレーザ光の光軸に沿って隣接配置されている。
【００５３】
１対のペア楔ガラス２１０、２１２のうち、ペア楔ガラス２１０は、レーザ光の入射側（ＤＭＤ５０側）に配設されている。そして、ペア楔ガラス２１０において両側面に対して直角に形成された側の面が、レーザ光が入射する側の面、即ち光入射面２１０Ａになり、しかも光入射面２１０Ａがレーザ光の入射方向に対して直角になるように配設されている。したがって光入射面２１０Ａに相対する側の面がレーザ光が出射する光出射面２１０Ｂになる。光出射面２１０Ｂは、ペア楔ガラス２１０の側面に対して傾斜している。
【００５４】
一方、ペア楔ガラス２１２は、ペア楔ガラス２１０に隣接し、しかもレーザ光の出射側（露光面５６側）に配設されている。そして、ペア楔ガラス２１２において両側面に対して傾斜した側の面が光入射面２１２Ａになり、両側面に対して直角な面が光出射面２１２Ｂになるように配設されている。なお、ペア楔ガラス２１２は、光出射面２１２Ｂがレーザ光の光軸に対して略直交し、光入射面２１２Ａが傾斜する向きに配置されている。
【００５５】
そしてこの一対のペア楔ガラス２１０、２１２は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ペア楔ガラス２１０の光出射面２１０Ｂとペア楔ガラス２１２の光入射面２１２Ａとが僅かな隙間をあけて相対する非接触の状態で、ペア楔ガラス２１０の光入射面２１０Ａとペア楔ガラス２１２の光出射面２１２Ｂとが平行にされる共に上記のようにレーザ光の光軸に対して略直交している。また本実施形態では、ペア楔ガラス２１０の光出射面２１０Ｂとペア楔ガラス２１２の光入射面２１２Ａの間隔が０．１ｍｍに設定されている。
【００５６】
ところで、図９に示すように、ペア楔ガラス２１０が保持するスライドホルダ２１６には、フォーカシングモータ２４０が連結されており、コントローラ１９０（図１０参照）からの信号によってフォーカシングモータ２４０が駆動制御されると、スライドホルダ２１６に保持されたペア楔ガラス２１０は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示す図中の二点鎖線で示した基準位置から、図８（Ａ）に示す矢印ＳＡ方向、又は、図８（Ｂ）に示す矢印ＳＢ方向へ移動する。
【００５７】
ここで、ペア楔ガラス２１０が基準位置にある場合のペア楔ガラス２１０の光入射面２１０Ａとペア楔ガラス２１２の光出射面２１２Ｂとの距離、すなわち互いの間に設けられた僅かな隙間を含むペア楔ガラス２１０、２１２のトータルの厚さ寸法をｔとすると、厚さ寸法：ｔは、ペア楔ガラス２１０が基準位置から矢印ＳＡ方向へ所定距離だけ移動した場合にはΔｔだけ減少し（−Δｔ）、ペア楔ガラス２１０が基準位置から矢印ＳＢ方向へ所定距離だけ移動した場合にはΔｔだけ増加する（＋Δｔ）。
【００５８】
このように、ペア楔ガラス２１０、２１２の厚さ寸法：ｔが変化すると（±Δｔ）、レーザ光がペア楔ガラス２１０、２１２を透過する透過距離が変化して、レーザ光の焦点距離：ＦＤが変化する（±ΔＦＤ）。なお、ＰＳは結像面を表している。
【００５９】
また、ペア楔ガラス２１０、２１２の屈折率：ｎ（本実施形態ではｎ＝１．５３）とすると、このペア楔ガラス２１０、２１２の厚さ寸法：ｔの変化量に応じたレーザ光の焦点距離：ＦＤの変化量は、下式によって求められる。
【００６０】
＋ΔＦＤ＝＋Δｔ−（＋Δｔ）／ｎ
−ΔＦＤ＝−Δｔ−（−Δｔ）／ｎ
次に、上記のように構成された露光装置１００を制御するコントローラ１９０の構成について説明する。
【００６１】
図１０に示すように、コントローラ１９０は、露光装置１００の各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈを駆動する駆動ユニット１９１Ａ〜１９１Ｈと接続している。コントローラ１９０から入力された画像データは、画像処理ユニット１９３Ａ〜１９３Ｈによって、各画像領域１６８Ａ〜１６８Ｈ（図４（Ａ）、（Ｂ）参照）で露光すべき画像の画像データに分割され、駆動ユニット１９１Ａ〜１９１Ｈに入力されることとなる。
【００６２】
ここで、画像処理ユニット１９３Ａ〜１９３Ｈ、アライメント測定ユニット１９４およびメイン制御ユニット１９５には、相互にデータを授受すると同時にメイン制御ユニット１９５ともデータや指示を授受するＢＵＳが設けられている。コントローラ１９０からの指示およびデータは、該ＢＵＳを介して、画像処理ユニット１９３Ａ〜１９３Ｈ、アライメント測定ユニット１９４及びメイン制御ユニット１９５へ入力されることとなる。
【００６３】
一方、アライメント検出ユニット１８２を構成するＣＣＤカメラＮｏ．１〜Ｎｏ．４からの画像データがメイン制御ユニット１９５へ入力されると、アライメント測定ユニット１９４で求めたアライメントデータに基づき、アライメント調整ユニット１９６によってＺステージ１５２のアライメントが調整される。
【００６４】
次に、露光ヘッド制御部１９２では、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈに対応する変位センサ１８４Ａ〜１８４Ｈにおける変位測定結果等に基づいて、オートフォーカスユニット５９を構成するフォーカシングモータ２４０Ａ〜２４０Ｈが制御され、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈのフォーカシングが行なわれ、露光動作が行われる。
【００６５】
具体的には、図１１に示すように、各変位センサ１８４では、感光材料１５０の先端と後端を含む露光面５６（感光材料１５０の表面）までの距離測定を行い、その測定した距離データをコントローラ１９０の露光ヘッド制御部１９２（図１０参照）へ入力する。
【００６６】
そして、露光ヘッド制御部１９２では、入力されたデータに基づいて感光材料１５０の先端及び後端を認識すると共に、感光材料１５０のうねりや厚さ寸法誤差を把握するための演算処理を実行する。
【００６７】
この処理結果に基づいて、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈのオートフォーカスユニット５９を駆動制御する制御信号を生成して露光ヘッド制御部１９２へ出力し、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈから照射される光ビームの焦点位置（ピント位置という場合もある）を感光材料１５０の露光面５６に一致させるためフォーカス制御を行う。走査露光においては、オートフォーカスユニット５９によるフォーカス制御により、走査に同期してレーザ光の焦点が露光面５６の形状に倣い滑らかに追従するよう露光面５６上に合わせられる。
【００６８】
次に、上記のように構成された露光装置１００において、図１、図５及び図１０を参照して、露光ヘッド１６６のレーザ光の焦点位置（単に、露光ヘッド１６６の焦点位置という場合もある）の調整方法を説明する。
【００６９】
図１４に示すように、ステップ１００において、各露光ヘッド１６６のレーザ光の焦点位置のズレ量（ＡＦｈｐ（ｎ）：図１３）参照の検出処理が行われる。
【００７０】
ここで、この露光ヘッド１６６の焦点位置のズレ量の検出処理は、図１５に示すように、各露光ヘッド１６６で個々に処理を行うため、まず、ステップ２００において、初期設定を行う（ｎ＝０）。次に、ステップ２０２では、変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）し、次のステップ２０４においてｎ番目の露光ヘッド１６６の焦点位置（ＡＦ（ｎ）：図１３参照）を算出する。
【００７１】
ここでは、露光ヘッド１６６の数は８個とし、ｎは任意の露光ヘッド１６６を示す。まず、複数配列されたデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ５０（図６参照））のうちの一つを発光させる。そして、Ｚステージ１５２のＺ方向に沿って、例えば−４００μｍから４００μｍの範囲内において任意の複数箇所（ここでは、５箇所）をビーム径測定用のポジションとし、ディテクタ１２２（図２参照）によって、それぞれの位置で光量分布の幅及びピークの光量を求める。
【００７２】
そして、これらのデータから、光量分布の幅が最小となりピークの光量が最大となるＺステージ１５２の位置（露光ヘッド１６６の焦点位置：ＡＦ（ｎ））が、ステップ２０６において、メイン制御ユニット１９５で記憶される。
【００７３】
次に、ステップ２０８において、変数ｎが所定値（ここでは８個の露光ヘッド１６６について各々処理が行われるため、所定値は８となる）であるか否かが判断され、変数ｎが所定値でない場合は、ステップ２０２に戻り、次の露光ヘッド１６６の焦点位置が算出され、記憶される。
【００７４】
一方、変数ｎが所定値の場合、ステップ２１０へ移行し、メイン制御ユニット１９５によってＺステージ１５２の位置の算出及び記憶が行われる。具体的には、図１２に示すように、各露光ヘッド１６６の焦点位置（Ｐ1〜Ｐ8）の最大値（Ｐmax）及び最小値（Ｐmin）の中心値（ＺP）がＺステージ１５２の位置となる。そして、この結果が、メイン制御ユニット１９５に記憶される。
【００７５】
次に、ステップ２１２では、各露光ヘッド１６６で個々に処理を行うため、再度初期設定を行い（ｎ＝０）、ステップ２１４で、変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）する。そして、ステップ２１６では、ｎ番目の露光ヘッド１６６において、各露光ヘッド１６６の焦点位置（Ｐ1〜Ｐ8）の最大値（Ｐmax）及び最小値（Ｐmin）の中心値（ＺP）に対するズレ量（いわゆる露光ヘッド１６６の焦点位置のズレ量：ＡＦｈｐ（ｎ））をメイン制御ユニット１９５によって各々算出し、ステップ２１８で、露光ヘッド１６６の焦点位置のズレ量が記憶される。
【００７６】
そして、ステップ２２０において、変数ｎが所定値であるか否かが判断され、変数ｎが所定値でない場合は、ステップ２１４に戻り、次の露光ヘッド１６６の焦点位置のズレ量が算出され（第２ステップ）、ステップ２１８で記憶される。一方、変数ｎが所定値の場合、各露光ヘッド１６６の焦点位置のズレ量（ＡＦｈｐ（ｎ））の検出処理は終了する。
【００７７】
このように、各露光ヘッド１６６の焦点位置のズレ量の検出処理（図１４のステップ１００）が終了すると、図１４に示すように、ステップ１０２において、変位センサ１８４の位置データ（ＡＦＳ（ｎ）：図１３参照）の検出処理が行われる。まず、図１６に示すように、ステップ３００において、図１５のステップ２１０で記憶されたＺステージ位置（Ｚ＝Ｚｐ）のデータを取込む。
【００７８】
そして、ステップ３０２において、メイン制御ユニット１９５を介して、露光面調整手段としてのパルスモータ１９８を駆動させ、Ｚステージ１５２の昇降を行う（第１ステップ）。Ｚステージ１５２が所定の位置（Ｚ＝Ｚｐ）に移動すると、ステップ３０４において、パルスモータ１９８の駆動が停止する。
【００７９】
次に、ステップ３０６では、各変位センサ１８４で個々に処理を行うため、初期設定を行い（ｎ＝０）、ステップ３０８で、変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）する。そして、ステップ３１０において、ｎ番目の変位センサ１８４の位置を測定する。
【００８０】
変位センサ１８４は、例えば反射型のＬＥＤが用いられ、発光素子によって発光された光がＺステージ１５２の露光面で反射し、受光素子に到達するまでの時間によって、変位センサ１８４とＺステージ１５２との距離がメイン制御ユニット１９５によって算出され、ステップ３１２において、Ｚステージ位置（Ｚ＝Ｚｐ）を基準とする変位センサ１８４の位置（ＡＦＳ（ｎ））が記憶される。この位置データに基づいて、変位センサ１８４のいわゆるキャリブレーションが可能となる。
【００８１】
そして、ステップ３１４において、変数ｎが所定値であるか否かが判断され、変数ｎが所定値でない場合は、ステップ３０８に戻り、次の変位センサ１８４の位置が、ステップ３１０において測定され、ステップ３１２で記憶される。一方、変数ｎが所定値の場合、変位センサ１８４の位置（ＡＦＳ（ｎ））の検出処理が終了する。
【００８２】
このように、各変位センサ１８４の位置の検出処理（図１４のステップ１０２）が終了すると、図１４に示すように、ステップ１０４において、Ｚステージ１５２上に感光材料１５０をセットする。そして、ステップ１０６において、各変位センサ１８４から感光材料１５０の表面（露光面５６）までの距離（ＡＦＳＣ（ｎ）：図１３参照）の測定処理が行われる。
【００８３】
まず、図１７に示すように、ステップ４００において、各変位センサ１８４で、感光材料１５０の先端と後端を含む露光面５６までの距離の測定を行い、ステップ４０２において、コントローラ１９０の露光ヘッド制御部１９２で記憶させ、該測定処理が終了する。
【００８４】
このように、各変位センサ１８４から感光材料１５０の表面（露光面５６）までの距離（ＡＦＳＣ（ｎ））の測定処理（図１４のステップ１０６）が終了すると、図１４に示すように、ステップ１０８において、露光ヘッド１６６の焦点位置（ＡＦＣ（ｎ））の演算処理が行われる。
【００８５】
ここで、露光ヘッド１６６の焦点位置は、図１３に示すように、
ＡＦＣ（ｎ）＝ＡＦ（ｎ）−ＡＦｈｐ（ｎ）−[ＡＦＳ（ｎ）−ＡＦＳＣ（ｎ）]・・(式１)
で表される。
【００８６】
ＡＦ（ｎ）は各露光ヘッド１６６の実際の焦点位置、ＡＦｈｐ（ｎ）はＺステージ１５２（Ｚ＝Ｚｐ）に対する露光ヘッド１６６の焦点位置のズレ量、ＡＦＳ（ｎ）はＺステージ１５２（Ｚ＝Ｚｐ）に対する変位センサ１８４の位置、ＡＦＳＣ（ｎ）は変位センサ１８４から感光材料１５０の露光面５６までの距離である。
【００８７】
このため、ＡＦ（ｎ）＝０とすることで、オートフォーカスユニット５９の各フォーカシングモータ２４０Ａ〜２４０Ｈによる調整量が算出されることとなる。
【００８８】
つまり、各露光ヘッド１６６の焦点位置は、
ＡＦＣ（ｎ）＝−ＡＦｈｐ（ｎ）−[ＡＦＳ（ｎ）−ＡＦＳＣ（ｎ）]  ・・（式２）
の式で演算された値となる。
【００８９】
そして、ステップ１１０において、この演算結果に基づいて、実際にオートフォーカスユニット５９が制御され、フォーカシングモータ２４０（図９参照）が駆動し、露光ヘッド１６６のフォーカシングが行なわれ、ステップ１０８において、Ｚステージ１５２上の感光材料１５０が露光される。
【００９０】
本形態では、まず、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈの焦点位置を検出し、各光ビームの焦点位置の最大値と最小値の中心値となるようにＺステージ１５２を移動させることで、オートフォーカスユニット５９による光ビームの焦点位置の調整を調整可能な範囲とすることができる。このため、レンジオーバーによるエラー発生率を下げることで歩留まりの低下を抑えることができる。
【００９１】
また、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈの焦点位置から算出されたＺステージ１５２の位置（Ｚ＝Ｚｐ）に対して、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈの焦点位置のズレ量を求め、さらに、このズレ量に基づいて、各フォーカシングモータ２４０Ａ〜２４０Ｈで焦点位置の調整を行うため、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈのバラツキをなくすことができる。また、従来のように、光ビームの焦点位置を調整するために、わざわざ画像を露光したり現像したりする必要はなく、各露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈによる光ビームの焦点位置を短時間で調整することができる。
【００９２】
さらに、本形態では、Ｚステージ位置（Ｚｐ）を基準として、各変位センサ１８４Ａ〜１８４Ｈの位置を測定し、Ｚステージ１５２（Ｚ＝Ｚｐ）に対する変位センサ１８４の位置（ＡＦＳ（ｎ））から変位センサ１８４から感光材料１５０の露光面５６までの距離（ＡＦＳＣ（ｎ））を引いた値をオートフォーカスユニット５９で調整することによって、各変位センサ１８４Ａ〜１８４Ｈの取付け位置のバラツキを吸収（いわゆるキャリブレーション）させることができ、より正確に、レーザ光の焦点位置を感光材料１５０の露光面５６上に合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る露光装置を示す概略側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るスキャナの構成を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る露光ヘッドによる露光領域の配列を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る露光装置を示す概略平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る露光ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る露光ヘッドの構成を示す側面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る露光ヘッドの構成を示す平面図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る露光装置のフォーカシングユニットの作用を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る露光装置のフォーカシングユニットの構成を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る露光装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る露光装置の変位センサから感光材料の露光面までの距離を測定する方法を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る露光装置のＺステージ位置の算出方法を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る露光装置の焦点位置の調整方法を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る露光装置の焦点位置の調整方法を説明するフローチャートである。
【図１５】露光装置の焦点位置のズレ量の検出方法を説明するフローチャートである。
【図１６】変位センサの位置データの検出方法を説明するフローチャートである。
【図１７】感光材料の表面までの距離の測定方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
５９      フォーカシングユニット（フォーカス制御手段）
１００    露光装置
１２２    ディテクタ（ピント検出手段）
１５０    感光材料
１５２    Ｚステージ（移動手段）
１６６    露光ヘッド（露光手段）
１８４    変位測定ユニット（距離測定手段）
１９２    露光ヘッド制御部（第２制御手段、第３制御手段）
１９５    メイン制御ユニット（第１制御手段）
１９８    パルスモータ（露光面調整手段）
【図１】
2006337611.tif 000003
【図２】
2006337611.tif 000004
【図３】
2006337611.tif 000005
【図４】
2006337611.tif 000006
【図５】
2006337611.tif 000007
【図６】
2006337611.tif 000008
【図７】
2006337611.tif 000009
【図８】
2006337611.tif 000010
【図９】
2006337611.tif 000011
【図１０】
2006337611.tif 000012
【図１１】
2006337611.tif 000013
【図１２】
2006337611.tif 000014
【図１３】
2006337611.tif 000015
【図１４】
2006337611.tif 000016
【図１５】
2006337611.tif 000017
【図１６】
2006337611.tif 000018
【図１７】
2006337611.tif 000019