(57)【要約】【課題】加工対象のうねり量を取得し、そのうねり量に基づいて光学系に設けられた焦点調整機構を制御して加工対象上に焦点を合わせる焦点調整方法において、よりスムーズに焦点調整機構を動作させる。【解決手段】加工対象１５０上に焦点を合わせる焦点調整機構を有する複数の光学系１６２および加工対象１５０との距離を測定する距離測定手段１８４と加工対象１５０とを相対的に移動させ、その移動により距離測定手段１８４によって上記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、各光学系１６２の位置における加工対象１５０のうねり量を取得し、その取得したうねり量を上記移動方向について補間することによって各光学系１６２の焦点調整機構の制御データを生成し、その生成した制御データに基づいて焦点調整機構を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象上に焦点を合わせる焦点調整機構を有する複数の光学系および前記加工対象との距離を測定する複数の距離測定手段と前記加工対象とを相対的に移動させ、
該移動により前記各距離測定手段によって前記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、前記各光学系の位置における前記加工対象のうねり量を取得し、
該取得したうねり量を前記移動方向について補間することによって前記各光学系の前記焦点調整機構の制御データを生成し、
該生成した制御データに基づいて前記焦点調整機構を制御することを特徴とする焦点調整方法。
【請求項２】
前記各距離測定手段によって前記移動方向に沿って測定された測定データを間引いた間引きデータに基づいて前記うねり量を取得することを特徴とする請求項１記載の焦点調整方法。
【請求項３】
前記各光学系毎に設けられた制御データ生成手段によって前記制御データを生成することを特徴とする請求項１または２記載の焦点調整方法。
【請求項４】
前記光学系と前記各距離測定手段との前記移動方向についての位置の違いによる前記測定データのずれ量を取得し、該取得したずれ量に基づいて前記うねり量を補正することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の焦点調整方法。
【請求項５】
加工対象上に焦点を合わせる焦点調整機構を有する複数の光学系と、
前記加工対象との距離を測定する複数の距離測定手段と、
前記光学系および前記各距離測定手段と前記加工対象とを相対的に移動させる移動手段と、
該移動手段による移動により前記各距離測定手段によって前記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、前記各光学系の位置における前記加工対象のうねり量を取得するうねり量取得手段と、
前記うねり量取得手段によって取得されたうねり量を前記移動方向について補間することによって前記各光学系の前記焦点調整機構の制御データを生成する制御データ生成手段と、
該制御データ生成手段により生成された制御データに基づいて前記焦点調整機構を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする焦点調整装置。
【請求項６】
前記うねり量取得手段が、前記各距離測定手段によって前記移動方向に沿って測定された測定データを間引いた間引きデータに基づいて前記うねり量を取得するものであることを特徴とする請求項５記載の焦点調整装置。
【請求項７】
前記制御データ生成手段が、前記各光学系毎に設けられていることを特徴とする請求項５または６記載の焦点調整装置。
【請求項８】
前記光学系と前記各距離測定手段との前記移動方向についての位置の違いによる前記測定データのずれ量を取得し、該取得したずれ量に基づいて前記うねり量を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項５から７いずれか１項記載の焦点調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象のうねり量を取得し、そのうねり量に基づいて光学系に設けられた焦点調整機構を制御して加工対象上に焦点を合わせる焦点調整方法および装置に関するものである。
【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（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】
そして、上記のような露光装置として、感光材料のうねりや厚さのバラツキに追従して被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た露光装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記のような露光装置においては、露光ヘッドよりも感光材料の移動方向上流側に、感光材料の被露光面との距離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。そして、露光前に、変位センサによる感光材料の被露光面との距離測定を行い、その取得した測定情報に基づいて、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被露光面にレーザ光の焦点を一致させるよう制御して露光することにより、レーザ光による焦点位置の精度向上を図っている。
【０００６】
ここで、上記のようなオートフォーカス機能を備えた露光装置においては、変位センサにより所定の間隔毎に距離測定が行われ、その距離測定データがフォーカス機構の制御に利用される。
【特許文献１】特開２００５−２６６７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のようにして所定の間隔毎の距離測定データをフォーカス機構の制御にそのまま用いたのでは、計測ノイズなどの影響があり、高周波信号となるため、フォーカス機構をスムーズに動かすことができない。また、光学系位置での距離演算結果の誤差が大きくなり、計測対象のうねりに対して精度よくフォーカスを追従させることができない。また、データ量が大きく、演算処理が重くなり、タクトに影響する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、よりスムーズかつ精度よくフォーカス機構を動かすことができる焦点調整方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の焦点調整方法は、加工対象上に焦点を合わせる焦点調整機構を有する複数の光学系および加工対象との距離を測定する複数の距離測定手段と加工対象とを相対的に移動させ、その移動により各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、各光学系の位置における加工対象のうねり量を取得し、その取得したうねり量を上記移動方向について補間することによって各光学系の焦点調整機構の制御データを生成し、その生成した制御データに基づいて焦点調整機構を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、上記本発明の焦点調整方法においては、各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データを間引いた間引きデータに基づいてうねり量を取得するようにすることができる。
【００１１】
また、各光学系毎に設けられた制御データ生成手段によって制御データを生成するようにすることができる。
【００１２】
また、光学系と各距離測定手段との上記移動方向についての位置の違いによる測定データのずれ量を取得し、その取得したずれ量に基づいてうねり量を補正するようにすることができる。
【００１３】
本発明の焦点調整装置は、加工対象上に焦点を合わせる焦点調整機構を有する複数の光学系と、加工対象との距離を測定する複数の距離測定手段と、光学系および各距離測定手段と加工対象とを相対的に移動させる移動手段と、移動手段による移動により各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、各光学系の位置における加工対象のうねり量を取得するうねり量取得手段と、うねり量取得手段によって取得されたうねり量を上記移動方向について補間することによって各光学系の焦点調整機構の制御データを生成する制御データ生成手段と、制御データ生成手段により生成された制御データに基づいて焦点調整機構を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、上記本発明の焦点調整装置においては、うねり量取得手段を、各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データを間引いた間引きデータに基づいてうねり量を取得するものとすることができる。
【００１５】
また、制御データ生成手段を、各光学系毎に設けるようにすることができる。
【００１６】
また、光学系と各距離測定手段との上記移動方向についての位置の違いによる測定データのずれ量を取得し、その取得したずれ量に基づいてうねり量を補正する補正手段を備えるようにすることができる。
【００１７】
ここで、上記「うねり量」とは、加工対象のうねりだけでなく、厚さ寸法誤差も含むものとする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の焦点調整方法および装置によれば、加工対象上に焦点を合わせる焦点調整機構を有する複数の光学系および加工対象との距離を測定する複数の距離測定手段と加工対象とを相対的に移動させ、その移動により各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データに基づいて、各光学系の位置における加工対象のうねり量を取得し、その取得したうねり量を上記移動方向について補間することによって各光学系の焦点調整機構の制御データを生成し、その生成した制御データに基づいて焦点調整機構を制御するようにしたので、上記のように補間を行うことによってより滑らかな制御データを生成することができ、よりスムーズに焦点調整機構を動かすことができる。
【００１９】
また、計測対象のうねりに対して高精度にフォーカスを追従させることができる。
【００２０】
また、上記本発明の焦点調整方法において、各距離測定手段によって上記移動方向に沿って測定された測定データを間引いた間引きデータに基づいてうねり量を取得するようにした場合には、うねり量の情報量を少なくすることができるので、制御データの演算処理をより軽くすることができ、高速に行うことができる。
【００２１】
また、各光学系毎に設けられた制御データ生成手段によって制御データを生成するようにした場合には、制御データの演算処理を各制御データ生成手段に分散することができ、より高速に演算を行うことができる。
【００２２】
また、光学系と各距離測定手段との上記移動方向についての位置の違いによる測定データのずれ量を取得し、その取得したずれ量に基づいてうねり量を補正するようにした場合には、上記のようなずれ量も考慮した焦点調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の焦点調整方法および装置の一実施形態を用いた露光装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態を用いた露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【００２４】
図１には本発明の一実施形態に係る露光装置が示され、図２〜図７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及び空間光変調素子が示されている。
【００２５】
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、矩形平盤状のステージ１５２が設けられている。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。
【００２６】
設置台１５６の中央部よりもステージ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、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。
【００２７】
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（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。検出ユニット１８０は、上流側に配置されたＣＣＤカメラ１８２と下流側に配置された変位センサ１８４とが一体化されて略箱型とされており、ＣＣＤカメラ１８２のレンズ部１８６及び変位センサ１８４のセンサ部１８８は共に下方へ向けられている。
【００２８】
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（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。
【００２９】
また、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、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。
【００３０】
スキャナ１６２は、図２及び図３（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。
【００３１】
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２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、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２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。
【００３２】
図３（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。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。
【００３３】
露光ヘッド１６６Ａ〜１６６Ｈの各々は、図４、及び図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、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スキャナ制御部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。
【００３４】
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。
【００３５】
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ＤＭＤ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。
【００３６】
レンズ系６７は、図５に示すように、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。
【００３７】
ＤＭＤ５０は、図６示すように、ＳＲＡＭセル（メモリセル）６０上に、微小ミラー（マイクロミラー）６２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、ピッチ１３．６８μｍ、１０２４個×７６８個）の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。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６２が設けられており、マイクロミラー６２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。なお、マイクロミラー６２の反射率は９０％以上である。
【００３８】
ＤＭＤ５０のＳＲＡＭセル６０に、マイクロミラー６０の傾斜状態（変調状態）を示すデジタル信号が書き込まれ、さらにＳＲＡＭセル６０からマイクロミラー６２にデジタル信号が出力されると、支柱に支えられたマイクロミラー６２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。
【００３９】
図７には、ＤＭＤ５０の一部を拡大し、マイクロミラー６２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７（Ａ）は、マイクロミラー６２がオン状態である＋α度に傾いた状態を示し、図７（Ｂ）は、マイクロミラー６２がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。この図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＤＭＤ５０の各ピクセルにおけるマイクロミラー６２の傾きを画像信号に応じて制御することにより、ＤＭＤ５０に入射された光ビームはそれぞれのマイクロミラー６２の傾き方向へ反射される。なお、オフ状態のマイクロミラー６２により光ビームが反射される方向には、光吸収体（図示省略）が配置されている。そして、それぞれのマイクロミラー６２のオンオフ制御は、コントローラ１９０からの指令を受けて、上述のデータ処理部及びミラー駆動制御部を含むスキャナ制御部により行われる。
【００４０】
また、ＤＭＤ５０の光反射側には、図５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（被露光面）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フォーカス機構５９がこの順に配置されている。
【００４１】
レンズ系５４、５８は、ＤＭＤ５０と被露光面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。
【００４２】
フォーカス機構５９は、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を備えている。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。
【００４３】
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、底面及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。
【００４４】
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、底面及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。
【００４５】
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。また本実施形態では、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。
【００４６】
フォーカス機構５９は上記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１９０のフォーカス機構制御部によりガラス部材２１０は、図８に示すように、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。
【００４７】
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）。
【００４８】
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８に示したＰＳは結像面を表している。
【００４９】
また、ガラス部材２１０、２１２の屈折率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。
【００５０】
＋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による感光材料１５０に対する露光動作及び露光動作におけるデータ処理内容について説明する。
【００５１】
先ず、露光パターンに応じた画像データがコントローラ１９０に入力されると、コントローラ内のフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。
【００５２】
次に、感光材料１５０をステージ１５２にセットし、オペレータがコントローラ１９０の操作部から露光開始の入力操作を行う。なお、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。
【００５３】
上記の入力操作により、露光装置１００の露光動作が開始すると、コントローラ１９０は駆動装置を制御し、ステージ１５２が図１に示される原点位置からガイド１５８に沿って下流側に一定速度で移動開始する。このステージの移動開始に同期して、又は、感光材料１５０の先端が検出ユニット１８０のＣＣＤカメラ１８２の真下に達する少し手前のタイミングで、各検出ユニット１８０はコントローラ１９０により制御されて作動する。
【００５４】
ステージ１５２の移動に伴い、感光材料１５０が検出ユニット１８０の下方を通過する際には（図９の１５０Ａから１５０Ｂへ移動）、ＣＣＤカメラ１８２によるアライメント測定と、変位センサ１８４によるフォーカス測定とが同時に行われる。
【００５５】
先ず、感光材料１５０が３台のＣＣＤカメラ１８２の下方を通過する際には、図１０（Ａ）に示すように、各ＣＣＤカメラ１８２は感光材料１５０を撮影し、その撮影した画像データ（撮影データ）をコントローラ１９０のデータ処理部へ出力する。
【００５６】
データ処理部は、入力された撮影データから、アライメント用の基準部として感光材料１５０に設けられたアライメントマークや基準孔、あるいは感光材料１５０の縁部や角部等を検出して感光材料１５０の位置及び被露光面５６に対する適正な露光位置を把握する。そして、後述するスキャナ１６２による画像露光時に、フレームメモリに記憶されている露光パターンの画像データに基づいて生成する制御信号をその適正な露光位置に合わせ込んで画像露光する補正制御（アライメント）を行う。
【００５７】
また、感光材料１５０が３台の変位センサ１８４の下方を通過する際には、各変位センサ１８４は感光材料１５０の先端と後端の検出（エッジ検出処理）を含む被露光面５６との距離測定を行い（図１０（Ａ）参照）、その測定した測定データ（フォーカス測定データ）をコントローラ１９０のスキャナ制御部へ出力する。
【００５８】
スキャナ制御部は、入力されたフォーカス測定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。さらに、この処理結果に基づいて、各露光ヘッド１６６のフォーカス機構５９を駆動制御する制御データを生成してスキャナ１６２へ出力し、各露光ヘッド１６６から照射される光ビームの焦点位置を感光材料１５０の被露光面５６に一致させるフォーカス制御を行う。
【００５９】
ここで、上記の演算処理とフォーカス制御の内容について説明する。
【００６０】
感光材料１５０の移動方向をＹ方向とし、移動方向と直交する方向（感光材料１５０の幅方向）をＸ方向とすると、Ｙ方向の演算処理は、最初に、変位センサ１８４によって感光材料１５０の移動に伴い所定の移動間隔で取得した測定データの平均値を複数求めることを行う。本実施形態では、図１１に示すように、感光材料１５０の移動に伴い１ｍｍ間隔で測定データを取得し、前後８ｍｍの測定データの移動平均を算出して１ｍｍ間隔の移動平均された測定データを取得する。なお、このとき感光材料１５０の先端から８ｍｍまでの測定データについては、図１２（Ａ）に示すように、先端から８ｍｍの位置における移動平均値αを使用するものとし、また、感光材料１５０の後端から８ｍｍまでの測定データについては、図１２（Ｂ）に示すように、後端から８ｍｍの位置における移動平均値βを使用するものとする。
【００６１】
上記のようにして感光材料１５０の先端から後端まで１ｍｍ間隔の移動平均された測定データが取得される。
【００６２】
そして、次に、コントローラ１９０において、上記のようにして取得された１ｍｍ間隔の測定データに対して間引き処理が施され、１０ｍｍ間隔の測定データが取得される。上記のように１０ｍｍ間隔の間引きデータとすることにより、後段の演算処理を軽くすることができ、高速化することができる。
【００６３】
そして、次に、コントローラ１９０において、図１３に示すように、変位センサ基準位置Ｚ０から１０ｍｍ間隔の測定データＺ１〜Ｚ６が差し引かれ、基板うねり量Ｚ１’〜Ｚ６’が算出される。なお、変位センサ基準位置Ｚ０とは、感光材料１５０が平らな状態である場合における感光材料１５０と変位センサ１８４との距離である。
【００６４】
そして、各変位センサ１８４毎について、基板うねり量Ｚ１’〜Ｚ６’が取得される。
【００６５】
次に、上記のようにして各変位センサ１８４毎に取得された基板うねり量Ｚ１’〜Ｚ６’を（図１４中の白丸）、図１４に示すようにＸ方向について直線補間することによって、各露光ヘッド１６６位置における感光材料１５０の基板うねり量Ｚ１’’〜Ｚ６’’（図１４中における×印）を算出する。なお、本実施形態では、Ｘ方向について直線補間するようにしたが、その他の補間方法を用いてもよい。
【００６６】
そして、上記のように取得された露光ヘッド１６６毎の基板うねり量Ｚ１’’〜Ｚ６’’に対し、露光ヘッド１６６のＹ方向のはしり誤差が加算される。
【００６７】
ここで、露光ヘッド１６６のＹ方向のはしり誤差とは、露光ヘッド１６６と変位センサとのＹ方向についての位置の違いによる基板うねり量のずれ量である。たとえば、図１５に示すようにガイド１５８のレールのうねりがある場合には、Ｙ方向のはしり誤差はＤということになる。
【００６８】
そして、次に、Ｙ方向のはしり誤差が加算された露光ヘッド１６６毎の基板うねり量Ｚ１’’〜Ｚ６’’は、図１６に示すように、Ｙ方向について３次スプライン補間される。そして、その３次スプライン補間の結果に基づいて、１ｍｍ間隔のフォーカス機構５９の制御データを取得する。
【００６９】
ここで、上記３次スプライン補間は、コントローラ１９０において行われるが、各露光ヘッド１６６毎に設けられたＣＰＵによって演算される。上記のように露光ヘッド１６６毎に設けられたＣＰＵによってそれぞれ３次スプライン補間を行うようにすることにより演算処理速度を早くすることができる。また、本実施形態では、３次スプライン補間を行うようにしたが、その他の補間方法を用いるようにしてもよい。
【００７０】
そして、上記のようにして取得された露光ヘッド１６６毎のフォーカス機構５９の制御データが、コントローラ１９０のフォーカス機構制御部に入力され、フォーカス機構５９が制御される。以上が演算処理とフォーカス制御の内容である。
【００７１】
感光材料１５０が検出ユニット１８０を通過すると（図９の１５０Ｂ位置）、検出ユニット１８０によるアライメント測定及びフォーカス測定（同時測定）が完了する。さらに、検出ユニット１８０を通過した感光材料１５０はステージ１５２の移動に伴いスキャナ１６２側へ移動し、露光開始位置に達すると、スキャナ１６２の各露光ヘッド１６６は光ビームを照射して感光材料１５０の被露光面５６に対する画像露光を開始する。
【００７２】
ここで、コントローラ内のフレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部は、読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド１６６毎に制御信号を生成する。この制御信号には、前述した補正制御（アライメント）により、アライメント測定した感光材料１５０に対する露光位置ずれの補正が加えられる。そして、ミラー駆動制御部は、生成及び補正された制御信号に基づいて各露光ヘッド１６６毎にＤＭＤ５０のマイクロミラーの各々をオンオフ制御する。
【００７３】
ファイバアレイ光源６６からＤＭＤ５０にレーザ光が出射されると、ＤＭＤ５０のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、レンズ系５４、５８により感光材料１５０の被露光面５６上に結像される。ここで、レーザ光の焦点は、前述したフォーカス機構５９を用いて行うフォーカス制御により、その露光位置での被露光面−露光ヘッド（レンズ系）間距離に応じて被露光面５６上に合わせられる。
【００７４】
このようにして、ファイバアレイ光源６６から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされ、感光材料１５０の被露光面５６は、ＤＭＤ５０の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア１６８）で露光される。また、感光材料１５０がステージ１５２と共に下流側へ移動することにより、被露光面５６はレーザ光によりステージ移動方向と反対の方向に走査露光される。そして被露光面５６には、各露光ヘッド１６６のレーザ光により走査露光された帯状の露光済み領域１７０が形成される。この走査露光では、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被露光面５６の形状に倣い滑らかに追従するよう被露光面５６上に合わせられる。
【００７５】
感光材料１５０がスキャナ１６２を通過し（図９の１５０Ｃ位置）、スキャナ１６２による感光材料１５０の画像露光が完了すると、ステージ１５２は駆動装置により逆方向へ駆動され、ガイド１５８に沿って最上流側にある原点に復帰する。以上により、露光装置１００による感光材料１５０に対する露光動作が終了する。
【００７６】
上記実施形態においては、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；Spacial Light Modulator）、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。
【００７７】
また、本発明は、上記のような露光装置に限らず、たとえば、レーザーアニール装置など、集光ビームを照射するような装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の焦点調整装置の一実施形態を用いた露光装置の斜視図
【図２】スキャナの構成を示す斜視図
【図３】（Ａ）感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図、（Ｂ）各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図
【図４】露光ヘッドの概略構成を示す斜視図
【図５】（Ａ）図４に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図、（Ｂ）（Ａ）の側面図
【図６】デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図
【図７】ＤＭＤの動作を説明するための説明図
【図８】フォーカス機構の構成およびフォーカス機構の動作を説明するための説明図
【図９】（Ａ）図１の露光装置による露光動作を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図
【図１０】（Ａ）図１の露光装置によるフォーカス測定の様子を示す側面図、（Ｂ）露光ヘッドから照射されるレーザ光のフォーカス制御の様子を示す側面図
【図１１】変位センサにより測定データを取得する方法を説明するための図
【図１２】変位センサにより測定データを取得する方法を説明するための図
【図１３】うねり量を算出する方法を説明するための図
【図１４】各変位センサ毎に取得された基板うねり量から各露光ヘッド位置における感光材料１５０の基板うねり量を算出する方法を説明するための図
【図１５】露光ヘッドのＹ方向のはしり誤差を説明するための図
【図１６】フォーカス機構の制御データを算出する方法を説明するための図
【符号の説明】
【００７９】
５６  被露光面
５９  フォーカス機構（焦点調整機構）
１００  露光装置
１５０  感光材料（加工対象）
１５２  ステージ（移動手段）
１６２  スキャナ
１６６  露光ヘッド（光学系）
１８０  検出ユニット
１８２  ＣＣＤカメラ
１８４  変位センサ（距離測定手段）
１９０  コントローラ（うねり量取得手段、制御データ生成手段、制御手段、補正手段）
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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