(57)【要約】  【課題】露光対象となる感光材料の被露光面の高さを簡単に自動設定できるようにして、不要な停止や感光材料の無駄な消費を防止可能とした露光装置および露光方法を提供すること。  【解決手段】感光材料の被露光面の位置高さを測定して、取得した測定データに基づいて露光用の光ビームの焦点位置を上記被露光面に一致させるフォーカス制御を行い、上記感光材料の被露光面の位置高さが予め設定された範囲を外れた場合には、この感光材料の被露光面の位置高さを変更して、測定を再実行する距離測定再実行することを特徴とする露光方法とこれを具体化した装置。【選択図】  図１２
2006234921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光材料を移動手段により前記走査方向に相対移動させつつ、画像データに応じて変調された光ビームを出射する露光手段により露光する露光装置であって、
前記感光材料の被露光面の位置高さを測定する距離測定手段と、この距離測定手段により取得した測定データに基づいて前記露光手段の光ビームの焦点位置を前記被露光面に一致させるフォーカス制御を行うフォーカス制御手段とを有し、
前記距離測定手段により取得した測定データが予め設定された閾値を超えた場合には、前記感光材料の被露光面の位置高さを変更して前記距離測定手段による測定を再実行する距離測定制御手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記各手段に加えて、前記距離測定手段による前記被露光面の位置高さ測定を行う際の走査方向と、前記フォーカス制御手段による光ビームの焦点位置調整を行いつつ前記露光手段による露光を行う際の走査方向とを異なる方向とする感光材料移送方向制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記露光手段は、
前記光ビームを出射する露光ヘッドと、
前記露光ヘッドの光ビーム出射側に配置され、光透過材料によりクサビ状に形成されると共に互いに反転した向きで前記光ビームの光軸に沿って隣接配置された複数のクサビ状光学部材と、前記複数のクサビ状光学部材のうちの少なくとも１つを他のクサビ状光学部材と相対する面に沿って移動可能に支持する移動支持手段と、前記移動支持手段に支持されたクサビ状光学部材を前記相対する面に沿って移動させる駆動手段とを備えるフォーカス手段とを有し、
前記フォーカス制御では前記フォーカス制御手段により前記駆動手段を駆動制御することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光手段は、前記光ビームを出射する露光ヘッドを有し、前記フォーカス制御では前記フォーカス制御手段により前記露光ヘッドを光ビームの光軸方向に移動させるよう駆動制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記露光手段が複数の前記露光ヘッドを有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記フォーカス制御は、複数の前記露光ヘッドのそれぞれで行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記距離測定手段が、前記走査方向と交差する方向に沿って３つ以上配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記距離測定手段の数が前記露光ヘッドの数と同数あるいはこれよりも少なく構成されていることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記フォーカス制御手段は、前記距離測定手段による測定情報に基づいてマッピングデータを作成すると共に、このマッピングデータに基づいて前記被露光面に対応する近似曲線を求め、前記露光手段と感光材料との相対移動では、前記光ビームの焦点位置を前記近似曲線に倣わせるようフォーカス制御することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記各手段に加えて、前記感光材料に設けられた露光装置の基準となる基準マークを読取り手段により読み取って、取得した基準位置データに基づいて前記感光材料に対する露光位置合わせを行う位置合わせ手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１１】
感光材料に設けられた露光装置の基準となる基準マークを読み取って、取得した基準位置データに基づいて前記感光材料に対する露光位置合わせを行い、前記感光材料を移動手段により前記走査方向に相対移動させつつ、画像データに応じて変調された光ビームにより露光する露光方法であって、
前記感光材料の被露光面の位置高さを測定して、取得した測定データに基づいて前記露光用の光ビームの焦点位置を前記被露光面に一致させるフォーカス制御を行い、
前記感光材料の被露光面の位置高さが予め設定された範囲を外れた場合には、前記感光材料の被露光面の位置高さを変更して、前記測定を再実行する距離測定再実行することを特徴とする露光方法。
【請求項１２】
前記基準マークの読み取りと前記感光材料の被露光面の位置高さ測定とを行う際の走査方向と、前記露光用の光ビームの焦点位置調整を行いつつ前記露光を行う際の走査方向とを異なる方向とすることを特徴とする請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
前記感光材料の被露光面の位置高さ測定が再実行後においても所定範囲に入らない場合には、前記感光材料への露光を行わないように制御することを特徴とする請求項１１または１２に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記感光材料の被露光面の位置高さを変更した場合に、当該感光材料に連続する感光材料について、今回変更した感光材料の被露光面の位置高さを適用することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置および露光方法に関し、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において、露光される感光材料の面位置の変動に好適に対応可能とした露光装置および露光方法に関する。
【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：Spatial Light Modulator）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（露光ユニット）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（Ｙ方向）に沿って移動される感光材料に対し画像（パターン）を走査露光している。
【０００４】
また、この露光装置では、感光材料に対するＸ，Ｙ方向の露光位置を正確に合わせるため、露光に先立って、感光材料に設けられた、露光位置の基準となるアライメントマークをＣＣＤカメラ等のアライメントカメラで撮影し、この撮影によって得られたマーク測定位置（基準位置データ）に基づいて露光位置を適正位置に合わせるアライメントを行っており、このアライメントカメラについては、露光装置がサイズおよびアライメントマークの位置が異なる複数種類の感光材料を露光対象とするため、アライメントマークが走査方向と直交する方向に位置変更された場合でも撮影できるよう、例えば、走査方向との直交方向（Ｘ方向）に沿って延設されたガイドレール等に案内され、ボールねじ等の駆動機構により駆動されて、露光対象物のＸ方向寸法の全域に亘る任意の位置に移動および位置決め配置できるようになっている。そして、このアライメントカメラの位置を、リニアスケール等の一検出手段によって検出・測定し、その位置を基準として上述のアライメントを行っている。
【０００５】
また、この露光装置では、アライメントマークの撮影と同時に、変位センサを用いて、感光材料の表面の形状を計測する。これにより、表面の粗くなっている感光材料の歪みの検出を行い、必要に応じて露光ヘッドのピント調整を行っている。
【０００６】
このピント調整（以下、フォーカス制御という）の方式としては、例えば、本出願人が、特願２００４−４１５２７号「露光装置」により提案した、小型で速い応答性の得られるフォーカス制御機構が好適に用い得る。このフォーカス制御機構は、露光ヘッドの光ビーム出射側に配置され、光透過材料によりクサビ状に形成されると共に互いに反転した向きで前記光ビームの光軸に沿って隣接配置された複数のクサビ状光学部材と、前記複数のクサビ状光学部材のうちの少なくとも１つを他のクサビ状光学部材と相対する面に沿って移動可能に支持する移動支持手段と、前記移動支持手段に支持されたクサビ状光学部材を前記相対する面に沿って移動させる駆動手段とを備えるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のフォーカス制御において用いられる変位センサ等の計測手段には、通常、例えば設定中心位置の±１ｍｍというような測定可能範囲があって、この範囲外では作用しない。従って、ピント調整機構を作用させるためには、露光対象となる感光材料の被露光面の位置を検知して、その位置と変位センサ等の中心位置とをできるだけ正確に合わせることが必要となる。なお、フォーカスを合わせる場合の調整可能範囲というものもあるが、こちらは通常、計測手段による計測可能範囲より小さい。
【０００８】
従来は、上述の感光材料の被露光面の位置の設定については、オペレータが感光材料の種類（これにより、厚みが一意に決まるのが普通である）を手入力し、これを計測時の中心値として計測並びにフォーカス制御を行っていた。しかしながら、この方法では、オペレータによる入力ミスが発生する場合もあり、また、何らかの原因で設定厚みがずれていた場合には、計測値が計測手段の計測範囲外に出ることが頻発し、その都度、装置が停止するというような問題があった。
【０００９】
また、これとは別に、処理全体の時間短縮を目的として、感光材料の被露光面の位置測定と、この測定結果に基づくフォーカス制御とを行いつつ、直ちに露光する方式も存在するが、この方式では、もし、露光開始後に、上述のような計測値が計測手段の計測範囲外に出る事態が発生した場合には、それまでに露光した感光材料が無駄になってしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、従来の技術における上述のような問題を解消し、露光対象となる感光材料の被露光面の高さを簡単に自動設定できるようにして、不要な停止や感光材料の無駄な消費を防止可能とした露光装置および露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、感光材料を移動手段により前記走査方向に相対移動させつつ、画像データに応じて変調された光ビームを出射する露光手段により露光する露光装置であって、前記感光材料の被露光面の位置高さを測定する距離測定手段と、この距離測定手段により取得した測定データに基づいて前記露光手段の光ビームの焦点位置を前記被露光面に一致させるフォーカス制御を行うフォーカス制御手段とを有し、前記距離測定手段により取得した測定データが予め設定された閾値を超えた場合には、前記感光材料の被露光面の位置高さを変更して前記距離測定手段による測定を再実行する距離測定制御手段を有することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明では、距離測定手段により取得した測定データが予め設定された閾値を超えた場合には、感光材料の被露光面の位置高さが所定範囲外にあると判定し、上記測定データに基づいて、感光材料の被露光面の位置高さを所定範囲内に収めるようにステージ等の感光材料支持手段の高さを変更して、距離測定手段による測定を再実行する。これにより、最初に感光材料の厚み等の情報を入力する必要がなくなり、露光装置の操作性が向上する。
【００１３】
また、上述の操作を感光材料の全面に対して行うことにより、フォーカス制御可能範囲外の領域を含む感光材料への露光が開始されることがなくなり、測定しつつ、その結果に基づいてフォーカス制御を行いながら露光を行う場合に発生する、感光材料への無駄な露光を防止することができ、感光材料の無駄を排除することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の露光装置において、さらに、前記読取り手段による前記基準マークの読み取りと前記距離測定手段による前記被露光面の位置高さ測定とを行う際の走査方向と、前記フォーカス制御手段による光ビームの焦点位置調整を行いつつ前記露光手段による露光を行う際の走査方向とを異なる方向とする感光材料移送方向制御手段を有することを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、感光材料の相対的移動の前半と後半とでその方向を変えること、すなわち、往復移動させることにより、装置を小型化することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の露光装置において、前記露光手段を、前記光ビームを出射する露光ヘッドと、前記露光ヘッドの光ビーム出射側に配置され、光透過材料によりクサビ状に形成されると共に互いに反転した向きで前記光ビームの光軸に沿って隣接配置された複数のクサビ状光学部材と、前記複数のクサビ状光学部材のうちの少なくとも１つを他のクサビ状光学部材と相対する面に沿って移動可能に支持する移動支持手段と、前記移動支持手段に支持されたクサビ状光学部材を前記相対する面に沿って移動させる駆動手段とを備えるフォーカス手段とを有するものとし、前記フォーカス制御では前記フォーカス制御手段により前記駆動手段を駆動制御するものとしたことを特徴としている。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、フォーカス制御において制御手段が露光手段に設けられたフォーカス手段の駆動手段を駆動制御すると、フォーカス手段の移動支持手段に支持されたクサビ状光学部材は、他のクサビ状光学部材と相対する面に沿って移動する。ここで、複数のクサビ状光学部材は互いに反転した向きで光ビームの光軸に沿って隣接配置されているため、上記の相対移動により、光ビームが１つのクサビ状光学部材へ入射する入射面と、入射後に複数のクサビ状光学部材を透過して他の１つのクサビ状光学部材から出射する出射面との光ビームの光軸方向における相対距離が変化し、すなわち、光ビームが複数のクサビ状光学部材を透過する透過距離が変化し、光ビームの焦点距離が変更される。
【００１８】
このようなフォーカス手段であれば、従来のように感光材料をフォーカス深度方向に移動させるような機構的手段を用いる場合と比較して、その構成を簡素化できると共に装置全体の大型化を抑制できる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の露光装置において、前記露光手段が、前記光ビームを出射する露光ヘッドを有し、前記フォーカス制御では前記フォーカス制御手段により前記露光ヘッドを光ビームの光軸方向に移動させるよう駆動制御することを特徴としている。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、フォーカス制御において制御手段が露光手段に設けられた露光ヘッドを光ビームの光軸方向に移動させることにより、光ビームの焦点距離が変更される。このような露光ヘッドの移動によっても、光ビームの焦点距離を変更することが可能であり、これによって、例えば高価な光学部材等を用いることなく、露光ヘッドを光ビームの光軸方向に移動させる安価で単純な構成の移動機構等を用い、この移動機構等を制御手段により制御することによりフォーカス制御を実行できる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の露光装置において、前記露光手段が複数の前記露光ヘッドを有することを特徴としている。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、複数の露光ヘッドを有する露光手段であれば、複数の露光ヘッドがそれぞれ出射する光ビームにより、感光材料を露光する際の露光面積を拡大できるため、露光時間を短縮して生産性を向上することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の露光装置において、前記フォーカス制御は、複数の前記露光ヘッドのそれぞれで行うことを特徴としている。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、複数の露光ヘッドを有する露光手段による感光材料の露光において、複数の露光ヘッドでそれぞれフォーカス制御を行うことにより、各露光ヘッドから出射される各光ビームの焦点位置が、光ビーム毎にそれぞれ感光材料の被露光面に一致するようになる。このように、複数の露光ヘッドの光ビーム毎に、焦点位置の精度が向上することにより、複数の露光ヘッドを用いた場合の高精度な露光を実現することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の露光装置において、前記走査方向と交差する方向に沿って配置された３つ以上の前記距離測定手段を有することを特徴としている。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、３つ以上の距離測定手段を走査方向と交差する方向に沿って配置し、感光材料の被露光面との距離測定箇所を、走査方向と交差する方向で３箇所以上とすることにより、走査方向と交差する方向での感光材料のうねりや反りによる被露光面の凹凸や起伏形状等が測定可能となる。これにより、フォーカス制御では、その被露光面の凹凸や起伏形状等に応じて光ビームの焦点位置を高い精度に合わせられる。また、距離測定手段の数を増やすことで被露光面の形状をより詳細に測定することが可能であり、これによって、光ビームの焦点位置を被露光面に更に高精度に合わせられる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の露光装置において、前記距離測定手段の数が前記露光ヘッドの数と同数かこれよりも少なく構成されていることを特徴としている。
【００２８】
請求項８に記載の発明では、露光手段が多数の露光ヘッドを有する場合に、例えば、露光ヘッドの数よりも少なくかつ走査方向と交差する方向に沿って配置された３つ以上の距離測定手段による測定情報に基づいて感光材料の被露光面に対応する近似曲線を求め、露光手段と感光材料との相対移動では光ビームの焦点位置をこの近似曲線に倣わせるようフォーカス制御するなどにより、この露光ヘッドよりも少数の距離測定手段を用いたフォーカス制御によって、各光ビームの焦点位置を感光材料の被露光面に高精度に合わせることが可能である。このように、距離測定手段の数を露光ヘッドの数より少なくした構成でも、各光ビームの焦点位置の精度を向上できるため、露光装置の構成を簡素化することができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項８の何れか１項記載の露光装置において、前記フォーカス制御手段は、前記距離測定手段による測定情報に基づいてマッピングデータを作成すると共に、このマッピングデータに基づいて前記被露光面に対応する近似曲線を求め、前記露光手段と感光材料との相対移動では、前記光ビームの焦点位置を前記近似曲線に倣わせるようフォーカス制御することを特徴としている。
【００３０】
請求項９に記載の発明では、マッピングデータに基づいて求めた被露光面に対応する近似曲線に光ビームの焦点位置を合わせることにより、走査方向と交差する方向に沿って複数の距離測定手段を配置する場合には、その配置数を増やさなくても、光ビームの焦点位置を被露光面に高精度に合わせられるようになる。また、露光手段と感光材料との相対移動では、光ビームの焦点位置を近似曲線に倣わせてフォーカス制御することにより、露光手段と感光材料とが相対移動されることに伴い駆動される、光ビームの焦点距離を調整するためのフォーカス機構、フォーカスレンズ等の動作が滑らかな動きになる。これにより、露光手段の振動が低減され、被露光面に一致させる光ビームの焦点位置精度を更に高めることができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項９の何れか１項記載の露光装置において、前記各手段に加えて、前記感光材料に設けられた露光装置の基準となる基準マークを読取り手段により読み取って、取得した基準位置データに基づいて前記感光材料に対する露光位置合わせを行う位置合わせ手段を有することを特徴とするものである。
【００３２】
請求項１０に記載の発明では、請求項１〜請求項９の何れか１項記載の露光装置が、さらに、上述のような位置合わせ手段を有することにより、前記感光材料に対するＸ，Ｙ方向の露光位置を正確に合わせるためのアライメントを容易に行うことができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明は、感光材料に設けられた露光装置の基準となる基準マークを読み取って、取得した基準位置データに基づいて前記感光材料に対する露光位置合わせを行い、前記感光材料を移動手段により前記走査方向に相対移動させつつ、画像データに応じて変調された光ビームにより露光する露光方法であって、前記感光材料の被露光面の位置高さを測定して、取得した測定データに基づいて前記露光用の光ビームの焦点位置を前記被露光面に一致させるフォーカス制御を行い、前記感光材料の被露光面の位置高さが予め設定された範囲を外れた場合には、前記感光材料の被露光面の位置高さを変更して、前記測定を再実行する距離測定再実行することを特徴としている。
【００３４】
請求項１１に記載の発明では、請求項１に記載の露光装置と同様に、距離測定手段により取得した測定データが予め設定された閾値を超えた場合には、感光材料の被露光面の位置高さが所定範囲外にあると判定し、上記測定データに基づいて、感光材料の被露光面の位置高さを所定範囲内に収めるようにステージ等の感光材料支持手段の高さを変更して、距離測定手段による測定を再実行する。これにより、最初に感光材料の厚み等の情報を入力する必要がなくなり、露光装置の操作性が向上する。
【００３５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の露光方法において、前記基準マークの読み取りと前記感光材料の被露光面の位置高さ測定とを行う際の走査方向と、前記露光用の光ビームの焦点位置調整を行いつつ前記露光を行う際の走査方向とを異なる方向とすることを特徴としている。
請求項１２に記載の発明では、請求項２に記載の露光装置と同様に、感光材料の相対的移動の前半と後半とでその移動方向を変えること、具体的には、例えば往復移動させることにより、装置を小型化することができる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の露光方法において、前記感光材料の被露光面の位置高さ測定が再実行後においても所定範囲に入らない場合には、前記感光材料への露光を行わないように制御することを特徴としている。
請求項１３に記載の発明では、測定対象となった当該感光材料の厚みが異常であるか、または変形が大きいことが想定されることから、当該感光材料の使用を中止するようにして、不良品の発生を防止することが可能となる。
【００３７】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１〜１３のいずれかに記載の露光方法において、前記感光材料の被露光面の位置高さを変更した場合に、当該感光材料に連続する感光材料について、今回変更した感光材料の被露光面の位置高さを適用することを特徴としている。
請求項１４に記載の発明では、前回の測定結果を次の感光材料に対して適用するようにすることで、再測定を不要とすることができ、生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明では、上記構成としたので、露光対象となる感光材料の被露光面の高さを簡単に自動設定できるようにして、不要な停止や感光材料の無駄な消費を防止可能とした露光装置および露光方法を実現することができる。
【００３９】
より具体的には、露光方法を、全体として極めてコンパクトに構成することができ、しかも、計測手段の計測対象となる感光材料の基準位置を自動設定できるようになるので、操作性が格段に向上すると共に、感光材料の無駄な消費を完全に防止できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明に係る露光装置および露光方法を詳細に説明する。
【００４１】
図１には本発明の一実施形態に係る露光装置が示されている。また、図２には本実施形態に係る露光装置に適用されるアライメントユニットが示され、図３〜図１１には本実施形態に係る露光装置に適用される露光ヘッドおよび空間光変調素子が示されている。
【００４２】
図１に示すように、露光装置１０は、４本の脚部２６に支持された矩形厚板状の設置台１２を備えている。設置台１２の上面には、長手方向に沿って２本のガイド２８が延設されており、これら２本のガイド２８上には、矩形平盤状のステージ１４が設けられている。ステージ１４は、長手方向がガイド２８の延設方向を向くよう配置され、ガイド２８により設置台１２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２８に沿って往復移動する（図１の矢印Ｙ方向）。
【００４３】
ステージ１４の上面には、矩形板状の露光対象物（以下、ワークという）が図示しない位置決め部により所定の載置位置に位置決めされた状態で載置される。本実施形態におけるワークは、感光層を含んだ、シート状もしくは長尺状のプリント配線板（ＰＷＢ）、表示装置用基板、液晶セル形成構造、フィルタ等を指し、これを感光材料３０とする。また、感光層の種類としては、フォトレジスト、光により硬化する材料、光により現像可能となる材料等があげられる。このステージ１４の上面（感光材料載置面）には、図示しない複数の溝部が形成されており、それらの溝部内が負圧供給源によって負圧とされることにより、感光材料３０はステージ１４の上面に吸着されて保持される。また、感光材料３０には、露光位置の基準を示すアライメントマーク３４が複数設けられており、本実施形態では、円形の貫通孔によって構成されるアライメントマーク３４が感光材料３０の四隅近傍の所定位置にそれぞれ１個づつ計４個配置されている。
【００４４】
設置台１２の中央部には、ステージ１４の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート２２が設けられている。ゲート２２は、両端部がそれぞれ設置台１２の両側面に固定されており、一方の側には、感光材料３０を露光する複数（例えば、８台）の露光ヘッド４０を備えた露光ユニット１８が設けられている。また露光ユニット１８の側面には、感光材料３０に設けられたアライメントマーク３４を撮影する複数（例えば、４台）のＣＣＤカメラ２４を備えたアライメントユニット３８が設けられている。さらにアライメントユニット３８の側面には、感光材料３０の表面の状態を計測する複数（例えば、８台）の変位センサ３６を備えた変位センサユニット７６が設けられている。
【００４５】
図２に示すように、アライメントユニット３８は、ゲート２２に取り付けられる矩形状のユニットベース６６を備えている。ユニットベース６６のカメラ配設面側には、ステージ１４の移動方向（矢印Ｙ方向）と直交する方向（矢印Ｘ方向）に沿って一対のガイドレール６８が延設されており、各ＣＣＤカメラ２４は、これら一対のガイドレール６８に摺動可能に案内されると共に、各々に個別に用意されたボールねじ機構７０およびそれを駆動する図示しないステッピングモータ等の駆動源により駆動されて、ステージ１４の移動方向と直交する方向に独立して移動する。また、各ＣＣＤカメラ２４は、カメラ本体２４Ａの先端に設けられたレンズ部２４Ｂを下方へ向けると共にレンズ光軸が略垂直になる姿勢で配置されており、このレンズ部２４Ｂの先端部にはリング状のストロボ光源（ＬＥＤストロボ光源）２４Ｃが取り付けられている。
【００４６】
そして、感光材料３０のアライメントマーク３４を撮影する際には、各ＣＣＤカメラ２４は、上記の駆動源およびボールねじ機構７０により矢印Ｘ方向に移動されてそれぞれ所定の撮影位置に配置され、すなわち、レンズ光軸が、ステージ１４の移動に伴って移動する感光材料３０のアライメントマーク３４の通過位置に合うように配置され、アライメントマーク３４が所定の撮影位置に至ったタイミングで、ストロボ光源２４Ｃを発光させ、感光材料３０へ照射したストロボ光の感光材料３０上面での反射光をレンズ部２４Ｂを介してカメラ本体２４Ａに入力させることにより、アライメントマーク３４を撮影する。
【００４７】
また、ステージ１４の駆動装置、露光ユニット１８、変位センサ３６、ＣＣＤカメラ２４、およびＣＣＤカメラ２４を移動させるための駆動源は、これらを制御するコントローラ２０に接続されている。このコントローラ２０により、後述する露光装置１０の露光動作時には、ステージ１４は所定の速度で移動するよう制御され、ＣＣＤカメラ２４は所定の位置に配置されて所定のタイミングで感光材料３０のアライメントマーク３４を撮影するよう制御され、変位センサ３６は所定の位置で感光材料３０までの距離を測定するよう制御され、露光ユニット１８は所定のタイミングで感光材料３０を露光するよう制御される。さらに、コントローラ２０は、本発明に係る露光装置の特徴的動作である、閾値を変更して変位センサ３６による距離測定のリトライ（再実行）動作の制御も行う。
【００４８】
図３に示すように、露光ユニット１８の内部には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４０が設置されている。
【００４９】
露光ヘッド４０による露光エリア４２は、例えば走査方向を短辺とする矩形状に構成する。この場合、感光材料３０には、その走査露光の移動動作に伴って露光ヘッド４０毎に帯状の露光済み領域４４が形成される。
【００５０】
また、図３に示すように、帯状の露光済み領域４４が走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド４０の各々は、配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍）ずらして配置されている。このため、例えば第１行目の露光エリア４２と第２行目の露光エリア４２との間の露光できない部分は、第２行目の露光エリア４２により露光することができる。
【００５１】
図４に示すように、各露光ヘッド４０は、それぞれ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を備えた上述のコントローラ２０に接続されている。
【００５２】
コントローラ２０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４０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。なお、制御すべき領域については後述する。また、ＤＭＤコントローラとしての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４０毎にＤＭＤ５０における各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、この反射面の角度の制御については後述する。
【００５３】
各露光ヘッド４０におけるＤＭＤ５０の光入射側には、図１に示すように、紫外波長領域を含む一方向に延在したマルチビームをレーザ光として出射する照明装置１６からそれぞれ引き出されたバンドル状の光ファイバ３２が接続される。
【００５４】
照明装置１６は、図示は省略するがその内部に、複数の半導体レーザチップから出射されたレーザ光を合波して光ファイバに入力する合波モジュールが複数個設置されている。各合波モジュールから延びる光ファイバは、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバであって、複数の光ファイバが１つに束ねられてバンドル状の光ファイバ３２として形成される。
【００５５】
また、各露光ヘッド４０におけるＤＭＤ５０の光入射側には、図４および図５に示すように、光ファイバ３２の接続端部から出射されたレーザ光を均一の照明光にする均一照明光学系４６と、均一照明光学系４６を透過したレーザ光をＤＭＤ５０に向けて反射するミラー４８とが配置されている。
【００５６】
均一照明光学系４６は、光ファイバ３２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、および光量分布が補正されたレーザ光をＤＭＤ上に集光する集光レンズ７５で構成されている。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かつ光軸から離れた部分は光束を縮め、か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。
【００５７】
各露光ヘッド４０におけるＤＭＤ５０の光反射側には、ＤＭＤ５０の光反射側の露光面にある感光材料３０上に光源像を投影・結像するため、ＤＭＤ５０側から感光材料３０へ向かって順に、レンズ系５２および５６、このレンズ系５２および５６を透過したレーザ光の焦点距離を調整するフォーカス機構５９が、この順に配置されている。
【００５８】
レンズ系５２および５６は、ＤＭＤ５０と感光材料３０の被露光面とが共役な関係となるように配置されており、通常、光ファイバ３２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５２および５６によって所定の倍率に拡大され、集光されるように設定される。
【００５９】
ここに示すフォーカス機構５９は、前述した本出願人の先願に係る特願２００４−４１５２７号「露光装置」により提案したものであり、一例を示すものである。透明ガラス材料によってクサビ状（台形柱状）に形成された一対のガラス部材（ペアクサビガラス）２１０，２１２を備えており、本実施形態では、ガラス部材２１０，２１２の屈折率：ｎがｎ＝１．５３とされており、この一対のガラス部材２１０，２１２は、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。
【００６０】
詳細には、レーザ光の入射側（ＤＭＤ５０側）に設けられたガラス部材２１０は、底面が一側方（図５（Ａ）の上方）へ向けられ、底面と平行な頂面が他側方（図５（Ａ）の下方）へ向けられると共に、底面および頂面に対して直角とされた平面がレーザ光の入射側に配置されて光入射面２１０Ａとされ、光入射面２１０Ａに対して傾斜した傾斜面がレーザ光の出射側に配置されて光出射面２１０Ｂとされており、さらに、ＤＭＤ５０側から出射されるレーザ光の光軸に対して光入射面２１０Ａが略直交し、光出射面２１０Ｂが傾斜する向きに配置されている。
【００６１】
また、レーザ光の出射側（被露光面５６側）に設けられたガラス部材２１２は、底面が他側方（図５（Ａ）の下方）へ向けられ、底面と平行な頂面が一側方（図５（Ａ）の上方）へ向けられると共に、底面および頂面に対して直角とされた平面がレーザ光の出射側に配置されて光出射面２１２Ｂとされ、光出射面２１２Ｂに対して傾斜した傾斜面がレーザ光の入射側に配置されて光入射面２１２Ａとされており、さらに、ＤＭＤ５０側から出射されるレーザ光の光軸に対して光出射面２１２Ｂが略直交し、光入射面２１２Ａが傾斜する向きに配置されている。
【００６２】
そしてこの一対のガラス部材２１０、２１２は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ガラス部材２１０の光出射面２１０Ｂとガラス部材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、ガラス部材２１０の光入射面２１０Ａとガラス部材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、ここでは一例として、ガラス部材２１０の光出射面２１０Ｂとガラス部材２１２の光入射面２１２Ａの間隔が０．１ｍｍに設定されている。
【００６３】
図６には、上記のガラス部材２１０，２１２を備えるフォーカス機構５９全体の外観図が示されている。
【００６４】
フォーカス機構５９は、一対のガラス部材２１０、２１２の各々を個別に保持するベースホルダ２１４およびスライドホルダ２１６を備えており、図６に示す向きでは下側に配置されたベースホルダ２１４に、上述したレーザ光の出射側に配置されたガラス部材２１２が保持されており、図６に示す向きでは上側に配置されたスライドホルダ２１６に、レーザ光の入射側に配置されたガラス部材２１０が保持されている。
【００６５】
ベースホルダ２１４は、ガラス部材２１２と略相似形のクサビ状で、上面（傾斜面）２１４Ａおよび下面２１４Ｂに矩形状の開口部２１８、２２０が形成され、内部にガラス部材２１２を収容するための空洞部（収容部）２２２が設けられた略枠状とされている。
【００６６】
空洞部２２２は、上面２１４Ａ側の開口部２１８の大きさで略垂直下方へ所定の深さ寸法だけ掘り込まれた凹状とされており、ガラス部材２１２を収容した際に、空洞部２２２を構成する底面および内周面がガラス部材２１２の下面（光出射面２１２Ｂ）および外周面に略隙間なく接触する大きさとされている。
【００６７】
下面２１４Ｂ側の開口部２２０は、上面２１４Ａ側の開口部２１８および空洞部２２２の開口形状よりも少し小さくされて下面２１４Ｂの略中央に配置されている。また、この下面２１４Ｂの一側端部（図６では左側端部）には、ベースホルダ２１４を含むフォーカス機構５９全体を露光ユニット１８のフレーム（図示省略）にネジ止め固定するための固定部２２４が突設されている。
【００６８】
一方、スライドホルダ２１６は、ガラス部材２１０と略相似形のクサビ状で、上面２１６Ａおよび下面（傾斜面）２１６Ｂに矩形状の開口部２２６、２２８が形成され、内部にガラス部材２１０を収容するための空洞部（収容部）２３０が設けられた略枠状とされている。
【００６９】
空洞部２３０は、上面２１４Ａ側の開口部２２６の大きさで略垂直下方へ掘り込まれ下面側の開口部２２８へ貫通された貫通孔状とされており、ガラス部材２１０を収容した際に、空洞部２３０を構成する内周面がガラス部材２１２の外周面に略隙間なく接触する大きさとされている。
【００７０】
このスライドホルダ２１６は、図６に示すように、下面２１６Ｂがベースホルダ２１４の上面２１４Ａに向かい合わせられると共に、下面２１６Ｂの傾斜方向がベースホルダ２１４の上面２１４Ａとは反対向きにされてベースホルダ２１４上に配置され、ベースホルダ２１４との間（ベースホルダ２１４の上面２１４Ａおよびスライドホルダ２１６の下面２１６Ｂにおける各前後端部）に設けられた一対のガイドレール２３２（図６では後側のガイドレールの図示を省略している）によって、ベースホルダ２１４に組み付けられユニット化されている。
【００７１】
また、ユニット化された状態では、スライドホルダ２１６の図６における左右方向の長さ寸法はベースホルダ２１４よりも少し短くされており、スライドホルダ２１６の図６における前後方向の長さ寸法はベースホルダ２１４とほぼ同じくされ、それぞれの前端面同士および後端面同士が略同一面となるよう位置合わせされている。
【００７２】
そして、この一対のガイドレール２３２により、ベースホルダ２１４の上面２１４Ａとスライドホルダ２１６の下面２１６Ｂとは所定の間隔を置いて略平行に配置され、スライドホルダ２１６はベースホルダ２１４に対し、下面２１６Ｂおよび上面２１４Ａの傾斜方向に沿って略左右方向（図６の矢印Ｓ方向）に相対移動可能とされている。さらに、このスライドホルダ２１６の移動における所定の位置（ガラス部材２１０、２１２の組み付け位置）では、図６の平面視方向（矢印Ｌ方向）において、スライドホルダ２１６の空洞部２３０がベースホルダ２１４の空洞部２２２にほぼ重なるようになる。
【００７３】
スライドホルダ２１６の上面２１４Ａ側の開口部２２６には、矩形枠板状のガラス部材押さえ板２３４が嵌め込まれて取り付けられるようになっている。このガラス部材押さえ板２３４の外形は、開口部２２６にほぼ隙間なく嵌合する大きさとされている。また、ガラス部材押さえ板２３４の略中央に形成された矩形状の開口部２３６は、その大きさがベースホルダ２１４の下面２１４Ｂ側の開口部２２０とほぼ同じ大きさとされ、スライドホルダ２１６を上記の所定の位置に移動させた際に、図６の平面視方向において、開口部２２０にほぼ重なる位置に配置されている。
【００７４】
このユニット化されたベースホルダ２１４およびスライドホルダ２１６へのガラス部材２１０、２１２およびガラス部材押さえ板２３４の組み付けは、スライドホルダ２１６を上記の所定の位置に移動させ、スライドホルダ２１６の空洞部２３０をベースホルダ２１４の空洞部２２２に位置合わせして、各空洞部２２２、２３０にガラス部材２１２、ガラス部材２１０、ガラス部材押さえ板２３４の順に組み付けることにより行う。
【００７５】
これにより、一対のガラス部材２１０、２１２は、図６および図５（Ａ）に示すような隣接状態で、各々が個別にスライドホルダ２１６、ベースホルダ２１４に保持されている。またガラス部材２１０は、スライドホルダ２１６の移動に伴い、ガラス部材２１２の光入射面２１２Ａと相対する光出射面２１０Ｂの面方向に沿って矢印Ｓ方向へ移動する。また、ＤＭＤ５０側からガラス部材２１０、２１２へ向けて出射されたレーザ光は、ガラス部材押さえ板２３４の開口部２３６を通ってガラス部材２１０の光入射面２１０Ａへ入射し、ガラス部材２１０、２１２を透過すると、ガラス部材２１２の光出射面２１２Ｂからベースホルダ２１４の下面２１４Ｂ側の開口部２２０を通って出射される。
【００７６】
ところで、前述のＤＭＤ５０は、図７に示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６２上に、マイクロミラー（微小ミラー）６４が支柱により支持されて配置されたものであり、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、６００個×８００個）の微小ミラーを格子状に配列したミラーデバイスとして構成されている。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー６４が設けられており、マイクロミラー６４の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。
【００７７】
また、マイクロミラー６４の直下には、図示しないヒンジおよびヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡＭセル６２が配置されており、全体はモノリシック（一体型）に構成されている。
【００７８】
ＤＭＤ５０のＳＲＡＭセル６２にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー６４が、対角線を中心としてＤＭＤ５０が配置された基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾けられる。図８には、ＤＭＤ５０の一部を拡大し、マイクロミラー６４が＋α度又は−α度に制御されている状態の一例を示しており、図８（Ａ）は、マイクロミラー６４がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図８（Ｂ）は、マイクロミラー６４がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。したがって、画像信号に応じて、ＤＭＤ５０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６４の傾きを、図８に示すように制御することによって、ＤＭＤ５０に入射された光はそれぞれのマイクロミラー６４の傾き方向へ反射される。
【００７９】
それぞれのマイクロミラー６４のオン／オフ制御は、ＤＭＤ５０に接続されたコントローラ２０のミラー駆動制御部によって行われ、オン状態のマイクロミラー６４により反射された光は露光状態に変調され、ＤＭＤ５０の光出射側に設けられた投影光学系（図４参照）へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー６４により反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体（図示省略）に入射する。
【００８０】
また、ＤＭＤ５０は、その短辺方向が走査方向と所定角度（例えば、０．１°〜０．５°）を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図９（Ａ）はＤＭＤ５０を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像（露光ビーム）６０の走査軌跡を示しており、図９（Ｂ）はＤＭＤ５０を傾斜させた場合の露光ビーム６０の走査軌跡を示している。
【００８１】
ＤＭＤ５０には、長手方向（行方向）に沿ってマイクロミラー６４が多数個（例えば、８００個）配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組（例えば、６００組）配列されているが、図９（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ５０を傾斜させることにより、各マイクロミラー６４による露光ビーム６０の走査軌跡（走査線）のピッチＰ2が、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ1より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、ＤＭＤ５０の傾斜角は微小であるので、ＤＭＤ５０を傾斜させた場合の走査幅Ｗ2と、ＤＭＤ５０を傾斜させない場合の走査幅Ｗ1とは略同一である。
【００８２】
また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上における略同一の位置（ドット）が重ねて露光（多重露光）されることになる。このように、多重露光されることで、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。また、走査方向に配列された複数の露光ヘッド間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。
【００８３】
なお、ＤＭＤ５０を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。
【００８４】
図６に戻って、フォーカス調整機構５９の説明を続ける。図６に示すように、ベースホルダ２１４の右側面２１４Ｃにおける略中央位置には、アクチュエータ取付板２３８がネジ止め固定されている。ベースホルダ２１４の右側面２１４Ｃは、上面２１４Ａと略直角にされており、この右側面２１４Ｃに取り付けられているアクチュエータ取付板２３８は、ベースホルダ２１４の上面２１４Ａと略直角の向きで取付部（下部）から上方へ延出され、その上部側の外側面に、スライドホルダ２１６に移動動力を与える駆動源としてのアクチュエータ２４０が取り付けられている。
【００８５】
アクチュエータ２４０は、駆動軸２４２の延出方向および移動方向（矢印Ｄ方向）がスライドホルダ２１６の移動方向（矢印Ｓ方向）に合わせられてアクチュエータ取付板２３８に取り付けられており、駆動軸２４２の先端部２４２Ａがスライドホルダ２１６の右側面２１６Ｃに連結されている。また、アクチュエータ２４０はコントローラ２０のフォーカス機構制御部に接続され、このフォーカス機構制御部により制御されて作動するようになっている。
【００８６】
スライドホルダ２１６の上面２１６Ａの右前角部には、切り欠き部２４４が形成されている。この切り欠き部２４４の底面とベースホルダ２１４の上面２１４Ａの右前角部とには、一対の支柱２４６、２４８が立設されており、一対の支柱２４６、２４８には、アクチュエータ２４０の駆動軸２４２の駆動力よりもバネ力が小さく設定された引張コイルバネ２５０が架設されている。この引張コイルバネ２５０のバネ力によって、ガイドレール２３２およびアクチュエータ２４０を介して連結されているスライドホルダ２１６とベースホルダ２１４との間には予圧がかけられている。
【００８７】
ここで、コントローラ２０のフォーカス機構制御部により制御されてアクチュエータ２４０が作動し、駆動軸２４２を矢印Ｄ方向に駆動させると、スライドホルダ２１６およびガラス部材２１０は一対のガイドレール２３２にガイドされて矢印Ｓ方向へ移動する。また、スライドホルダ２１６およびガラス部材２１０は、アクチュエータ２４０の駆動軸２４２やガイドレール２３２に若干の遊び（ガタ分）がある場合でも、引張コイルバネ２５０によって加えられている予圧により、静止状態ではガタつきなく保持され、また移動では円滑に動作するようになる。
【００８８】
ベースホルダ２１４の下面２１４Ｂにおける右前角部には、矩形状のセンサ取付板２５２がネジ止め固定されている。センサ取付板２５２は、ベースホルダ２１４の下面２１４Ｂへの取付部（左側部）から右方へ延出されて突出している右側部が、ベースホルダ２１４の上面２１４Ａと略平行になるよう取付部に対して屈曲されており、その右側部の上面に、ガラス部材２１０を保持したスライドホルダ２１６の基準位置（ホームポジション）を検出するための基準位置センサユニット２５４が取り付けられている。
【００８９】
基準位置センサユニット２５４は、直方体形状とされたユニット本体の上部に光センサ２５８が搭載され、ユニット本体の内部に光センサ２５８から出力される電気信号（検出信号）を増幅する回路基板（図示省略）が設けられている。光センサ２５８は、スリット部２５６の内壁面に投受光素子（図示省略）が設けられ、このスリット部２５６がスライドホルダ２１６の移動方向（矢印Ｓ方向）と略平行になる向きに配置されている。また、基準位置センサユニット２５４はコントローラ２０のフォーカス機構制御部に接続され、このフォーカス機構制御部により制御されて作動するようになっている。
【００９０】
スライドホルダ２１６の右側面２１６Ｃにおける前端部には、基準位置センサユニット２５４に対応する基準位置検出板２６０がネジ止め固定されている。基準位置検出板２６０はＬ字形とされ、スライドホルダ２１６の右側面２１６Ｃへの取付部（左側部）から略直角に屈曲されて右方へ所定長さ寸法だけ延出された右側部が検出部（光センサ遮光部）とされており、この検出部がスライドホルダ２１６の移動に伴い光センサ２５８のスリット部２５６内を通過またはスリット部２５６内から離脱可能となる位置に配置されている。
【００９１】
ここで、スライドホルダ２１６の移動に伴い、基準位置検出板２６０の検出部先端が光センサ２５８のスリット部２５６内を通過する（スリット部２５６内に配置される）またはスリット部２５６内から離脱すると、光センサ２５８は投受光素子により遮光／非遮光の状態を検出して各状態に応じたＨｉｇｈ／Ｌｏｗの検出信号を出力する。そして、基準位置センサユニット２５４は、この検出信号を回路基板により増幅してコントローラ２０のフォーカス機構制御部に出力する。
【００９２】
また、コントローラ２０のフォーカス機構制御部は、アクチュエータ２４０を駆動制御してスライドホルダ２１６を移動させた際に、基準位置センサユニット２５４から入力された検出信号の出力レベルのＨｉｇｈ／Ｌｏｗが切り替わる位置を、スライドホルダ２１６およびガラス部材２１０の基準位置と認識し、この基準位置の情報をメモリに記憶する。そして、アクチュエータ２４０の駆動制御では、この基準位置の情報に基づいてアクチュエータ２４０を駆動制御する制御信号を生成し、また必要に応じて基準位置の情報に補正を加えて制御信号を生成し、アクチュエータ２４０へ出力する。
【００９３】
フォーカス機構５９は上述のように構成されており、このフォーカス機構５９によるレーザ光の焦点距離の調整では、コントローラ２０のフォーカス機構制御部によりアクチュエータ２４０が駆動制御されると、スライドホルダ２１６に保持されたガラス部材２１０は、図１０に示すように、図中の二点鎖線で示した基準位置から、図１０（Ａ）に示す矢印ＳＡ方向、または、図１０（Ｂ）に示す矢印ＳＢ方向へ移動する。
【００９４】
ここで、ガラス部材２１０が基準位置にある場合のガラス部材２１０の光入射面２１０Ａとガラス部材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ガラス部材２１０、２１２のトータルの厚さ寸法をｔとすると、厚さ寸法：ｔは、ガラス部材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）、ガラス部材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）。
【００９５】
このように、ガラス部材２１０、２１２の厚さ寸法：ｔが変化すると（±Δｔ）、レーザ光がガラス部材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、図１０に示したＰＳは結像面を表している。
【００９６】
また、ガラス部材２１０，２１２の屈折率をｎ（本実施形態では、ｎ＝１．５３）とすると、このガラス部材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。
【００９７】
＋ΔＦＤ＝＋Δｔ−（＋Δｔ）／ｎ
−ΔＦＤ＝−Δｔ−（−Δｔ）／ｎ
【００９８】
図１１は、本実施形態における露光装置の要部を示す詳細構成図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｒ方向から見た側面図である。先に図１を用いて説明したように、露光装置１０は、図中のＹ方向に移動可能なステージ１４を備えている。また露光装置１０には、露光ヘッド４０を備えている露光ユニット１８、ＣＣＤカメラ２４を備えているアライメントユニット３８、変位センサ３６を備えている変位センサユニット７６がそれぞれＸ方向に平行して設置されている。
【００９９】
ステージ１４上に感光材料３０を設置し、露光操作を開始すると、まず、ステージ１４は図中の計測方向に向かって移動する（いわば、計測モード）。そして、感光材料３０上のアライメントマーク３４が所定の撮影位置に至ったタイミングで、ＣＣＤカメラ２４を用いてアライメントマーク３４の撮影を行う。さらに、感光材料３０が変位センサ３６の直下を通過する時に、変位センサ３６を用いて感光材料３０から変位センサ３６までのＺ方向（ステージ１４の表面に垂直な方向）の距離の計測を行う。なお、この計測は連続して行ってもよく、一定の間隔ごとに行うようにしてもよい。
【０１００】
この計測モードにおいては、通常よく使われる感光材料３０の厚み（デフォルト値）を設定して計測が開始される。計測中に万一、変位センサ３６により計測される感光材料３０から変位センサ３６までのＺ方向の距離が予め定められている閾値を超えた場合には、この情報が距離測定制御手段である前述のコントローラ２０により、閾値を変更して距離測定の再実行が行われる。この詳細については、後述する。
【０１０１】
すなわち、変位センサ３６により計測される感光材料３０から変位センサ３６までのＺ方向の距離が予め定められている閾値を超えた場合というのは、変位センサ３６による測定可能範囲（例えば±１ｍｍ）を外れた可能性が大きいことから、コントローラ２０は、露光装置１０のステージ１４を適正な方向・距離だけ昇降させて、感光材料３０の表面の位置を、変位センサ３６による測定可能範囲内に収めるようにするわけである。
【０１０２】
図１２は、この状況を説明する図である。なお、ステージ１４上にセットされた感光材料３０の表面３０ａの波打ち（凹凸）については大幅に誇張して示されている。
また、図１２中の符号５４は、ステージ１４の上下方向移動機構を示しており、前述の露光ヘッド４０のフォーカス機構５９と同様の構成となっている。すなわち、このステージ１４の上下方向移動機構５４もクサビ状部材５４ａ，５４ｂを備えており、これらのクサビ状部材５４ａ，５４ｂを図中の左右方向に互いに移動させることにより、ステージ１４の上下方向への移動を行うものである。
【０１０３】
このように構成されるステージ１４の上下方向移動機構５４を用いる本実施形態に係る露光装置の計測動作について、以下、説明する。
計測モードがスタートすると、アライメントユニット３８のＣＣＤカメラ２４により感光材料３０のアライメントマーク３４を撮影した撮影データと、変位センサユニット７６の変位センサ３６により計測した感光材料３０の表面３０ａとの間の距離のデータ（フォーカス測定データ）とが、それぞれ、コントローラ２０に送られる。
【０１０４】
コントローラ２０は、前述のように、アライメントマーク３４を撮影した撮影データに基づいて感光材料３０のセット位置を認識して、必要に応じて、露光位置の補正演算等を行う。
また、コントローラ２０は、図１３に示すように、感光材料３０の表面３０ａの波打ち（凹凸）に応じて、これも必要に応じて、ステージ１４上における感光材料３０の高さ位置修正を行う。
【０１０５】
すなわち、計測モードがスタート時には、変位センサ３６の感光材料３０に対する高さ位置（実際には、ステージ１４上における感光材料３０の高さ位置）を予め定められている値（デフォルト値）にセットして（Ｓ１０２）、計測を開始する（Ｓ１０４）。
【０１０６】
計測値（感光材料３０の表面３０ａとの間の距離のデータ）が、予め定められている値（フォーカス制御可能範囲）を超えた場合（Ｓ１０６でＹ）には、変位センサ３６の感光材料３０に対する高さ位置（前述の、ステージ１４上における感光材料３０の高さ位置）を所要の方向（すなわち、フォーカス制御可能範囲内に戻す方向）に所要の量だけ修正して（Ｓ１０８）、スタート位置に戻って、計測を再実行する（Ｓ１０４）。
【０１０７】
感光材料３０の全領域について計測が完了したら（Ｓ１０６でＮ，Ｓ１１０でＹ）、計測終了となり（Ｓ１１２）、得られた全領域のフォーカス測定データがコントローラ２０に送られる。
コントローラ２０からは、画像データと前述の位置補正情報，フォーカス補正情報等が露光ユニット１８（露光ヘッド４０）に送られ、露光が行われる。この露光工程は、従来の工程と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１０８】
なお、上述のコントローラ２０による処理において、感光材料３０の全領域については変位センサ３６の高さ位置修正で対応できない場合等、異常が見られた場合には、計測動作を打ち切って、オペレータに連絡して、指示を待つようにするのがよい。
また、上述の処理はコントローラ２０以外の適宜の処理ユニットにより行うように構成してもよい。
【０１０９】
コントローラ２０におけるこのような処理により、露光装置において、従来のように、予め変位センサと感光材料の表面との間の距離をオペレータが入力する必要がなくなるので、感光材料の基準位置を自動設定できるようになり、操作性が格段に向上すると共に、感光材料の無駄な消費を完全に防止できるという効果が得られる。
【０１１０】
本実施形態に係る露光装置においては、アライメント測定およびフォーカス測定（同時測定）が完了すると、ステージ１４は駆動装置により逆方向へ駆動され、画像露光を開始する。この構成は、ステージ１４を、測定完了位置から露光開始位置まで移動させる距離を短くし、フォーカス測定から露光開始までにかかる時間を短縮することができて、生産性を向上することができるものである。
【０１１１】
以上、本発明を好適実施形態に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を変更しない範囲内において他の種々の実施形態が可能である。
【０１１２】
例えば、上記の実施の形態では、空間変調素子としてＤＭＤを備えた露光ヘッドについて説明したが、空間変調素子としてはＤＭＤの他に、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）タイプの空間変調素子（ＳＬＭ）、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置を示す斜視図である。
【図２】アライメントユニットの詳細な構成を示す斜視図である。
【図３】露光ユニットの詳細な構成を示す斜視図である。
【図４】露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）は図４に示す露光ヘッドの光軸に沿った副走査方向の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【図６】フォーカス機構の詳細な構成を示す斜視図である。
【図７】ＤＭＤの構成を示す部分拡大図である。
【図８】（Ａ）および（Ｂ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図９】（Ａ）は実施形態に係る露光装置における、ＤＭＤを傾斜させない場合の各マイクロミラーによる露光ビームの走査軌跡を示す要部平面図、（Ｂ）はＤＭＤを傾斜させた場合の露光ビームの走査軌跡を示す要部平面図である。
【図１０】（Ａ）および（Ｂ）はフォーカス機構の動作を説明するための説明図である。
【図１１】（Ａ）は図１の露光装置による露光動作を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は露光装置によるフォーカス測定から露光までの状況を説明する模式図である。
【図１３】計測モードにおけるコントローラ２０の制御（計測再実行制御）の詳細を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  露光装置
１２  設置台
１４  ステージ
１６  照明装置
１８  露光ユニット
２０  コントローラ
２２  ゲート
２４  ＣＣＤカメラ
２４Ａ  カメラ本体
２４Ｂ  レンズ部
２４Ｃ  ストロボ光源
２６  脚部
２８  ガイド
３０  感光材料
３０ａ  感光材料の表面
３２  光ファイバ
３４  アライメントマーク
３６  変位センサ
３８  アライメントユニット
４０  露光ヘッド
４２  露光エリア
４４  露光済み領域
４６  均一照明光学系
４８  ミラー
５０  ＤＭＤ
５２  レンズ系
５４  ステージ上下移動機構
５６  レンズ系
５９  フォーカス機構（フォーカス手段）
【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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