(57)【要約】【課題】部品点数を低減すると共に高精細に露光できる露光装置を提供することを課題とする。【解決手段】露光装置１４８は、複数の露光ヘッドが主走査方向に略並列に配置され、副走査方向Ｙに移動する感光材料１５０を露光する光学ヘッド１６２と、ゲート状のメンバー１６０と、を有する。メンバー１６０には、ボールスクリューネジ１７４Ａ、１７４Ｂが設けられ、露光ヘッド１６２には、ボールスクリューネジ１７４Ａ、１７４Ｂにそれぞれ適度にガタを有する状態で噛み合うネジ係合部１８０Ａ、１８０Ｂが設けられている。これにより、光学ヘッド１６２内の複数の露光ヘッドのそれぞれのピント位置が平均的に合うように、感光材料１５０に対する光学ヘッド１６２の高さ及び傾きを補正することができる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向に略並列に一体的に配置された複数の露光ヘッドを備え、副走査方向に移動する被露光体を前記露光ヘッドにより露光する光学ヘッドと、
前記被露光体と前記光学ヘッドとの間隔、及び、前記被露光体に対する前記光学ヘッドの傾き、を補正可能な補正手段と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光学ヘッドが前記被露光体の上方に設けられ、
前記補正手段は、前記光学ヘッドを昇降可能にそれぞれ保持するように主走査方向に沿って配置された２つの昇降機構で構成され、
前記昇降機構を互いに独立して動作可能としたことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記光学ヘッドが前記被露光体の上方に設けられ、
前記補正手段は、前記被露光体を載せたステージを下面側からそれぞれ支えるように主走査方向に沿って配置された２つの突出機構を有し、
前記突出機構の突出長さを互いに独立に調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
主走査方向に沿って配置され、ピント位置をそれぞれ検出する少なくとも２個の検出部と、
前記少なくとも２個の検出部の検出結果に基づいて前記昇降機構、又は、前記突出機構を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の露光ヘッドが主走査方向に略並列に配置された光学ヘッドを有する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被露光面にパターンを露光する走査型の露光装置が広く用いられている。この露光装置に設けられた光学ヘッド（ｂｏｘ）には複数の光学系（露光ヘッド）が略並列に配置され、全体として１つの大きな光学ヘッドを構成している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、この光学ヘッドのピント調整を行う際、個々の露光ヘッドの光学系毎にピント位置を測定して調整している。
【０００４】
このため、露光ヘッドと同数のピント調整機構を設ける必要があり、部品点数が増大しコスト高になるという問題があった。
【０００５】
また、個々の露光ヘッドでピント調整を行うので、光学倍率が個々で異なって一致せず、繋ぎ目でスキャンピッチが不均一になって隙間等が生じることが想定されるという問題もあった。このことは、たとえ僅かな程度で起こっても、高い露光精度が要求される場合（例えば、高精細プリント基板やディスプレィ用基板を製造する場合）、品質劣化の大きな要因となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９６４２８公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮して、部品点数を低減すると共に高精細に露光できる露光装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、主走査方向に略並列に一体的に配置された複数の露光ヘッドを備え、副走査方向に移動する被露光体を前記露光ヘッドにより露光する光学ヘッドと、前記被露光体と前記光学ヘッドとの間隔、及び、前記被露光体に対する前記光学ヘッドの傾き、を補正可能な補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この露光装置はフラットベット型を前提とする露光装置である。また、上記の間隔及び傾きを補正する際、複数の露光ヘッドのピント位置が平均的に合うように調整することが多い。
【００１０】
被露光体としては、感光材料を用いることが多い。感光材料として基板を用いる場合には、基板の全体厚さは、一般的に０．０６ｍｍ〜４ｍｍの範囲内であり、厚さのばらつきは、面内で大きくても２００μｍ以内である。なお、露光する基板のサイズが例えば５００×６００であるとすると、２つの補正機構により左右独立してピント位置を調整するとしても、基板に対する光学ヘッドの傾き量は微量である。
【００１１】
請求項１に記載の発明により、複数の露光ヘッドを搭載した光学ヘッドが一体的に移動してピント位置を調整でき、個々の露光ヘッド内の光学系を動かさなくても済むので、露光ヘッドの光学系の部品点数を大幅に低減することができる。
【００１２】
また、リアルタイムにピント調整を行いながら露光することにより、露光ヘッド毎によるピント位置のばらつき、基板を載置している定番や基板自体のうねり、被露光体厚さの不均一さ、などのピント変動要因を全てまとめて補正することができる。従って、予想していない要因による補正も行うことができ、高品質の露光が可能になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記光学ヘッドが前記被露光体の上方に設けられ、前記補正手段は、前記光学ヘッドを昇降可能にそれぞれ保持するように主走査方向に沿って配置された２つの昇降機構で構成され、前記昇降機構を互いに独立して動作可能としたことを特徴とする。
【００１４】
光学ヘッドを昇降可能に保持する昇降機構としては、アクチュエータのような機構であってもよいし、ピエゾ素子のような圧電素子を設けてもよく、光学ヘッドと被露光体との間隔を微調整可能である限り特に限定しない。また、被露光体に対する光学ヘッドの傾きの調整は、一方の昇降機構の昇降量を増減することで、いわゆるあおりを調整することによって行う。
【００１５】
請求項２に記載の発明により、補正機構の構成を著しく簡素にすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記光学ヘッドが前記被露光体の上方に設けられ、前記補正手段は、前記被露光体を載せたステージを下面側からそれぞれ支えるように主走査方向に沿って配置された２つの突出機構を有し、前記突出機構の突出長さを互いに独立に調整可能としたことを特徴とする。
【００１７】
２つの突出機構の突出長さを互いに独立して調整することにより、光学ヘッドと被露光体との間隔を調整できると共に、光学ヘッドに対する被露光体のあおりも調整できる。
【００１８】
請求項３に記載の発明により、補正機構の構成を著しく簡素にすることができ、また、光学ヘッドを移動させなくても済む。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、主走査方向に沿って配置され、ピント位置をそれぞれ検出する少なくとも２個の検出部と、前記少なくとも２個の検出部の検出結果に基づいて前記昇降機構、又は、前記突出機構を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２０】
検出部としては、レーザー測長器やＣＤピックアップ系のＡＦ（オートフォーカス）系を用いることが多い。
【００２１】
請求項４に記載の発明により、検出部を少なくとも２個設けることで、露光ヘッド毎に検出部を設ける必要がなくなるので、部品点数を大幅に削減できると共にコストダウンに大幅に寄与する。
【００２２】
なお、検出部を３つ以上設けてもよい。例えば検出部を３つ設けた場合、３つの検出結果に基づいて平均的に最も適切なピント位置をリアルタイムで演算し、このピント位置に合わせて昇降機構又は突出機構で光学ヘッドの位置を調整する。このように、検出部を３つ以上設けることにより、被露光体に対する光学ヘッドの適切な傾きを更に精度良く算出することが可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
［第１形態］
まず、第１形態について説明する。図１〜図３に示すように、第１形態の露光装置１４８は、シート状の感光材料１５０を表面に吸着して保持する平板状のステージ１５２を備えている。４本の脚部１５４に支持された厚い板状の設置台１５６の上面には、ステージ移動方向（副走査方向）に沿って延びた２本のガイド１５８が設置されている。ステージ１５２は、その長手方向がステージ移動方向（副走査方向）Ｙを向くように配置されると共に、ガイド１５８によって往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置には、ステージ１５２をガイド１５８に沿って駆動するための図示しない駆動装置（例えば、高精度リニアモータや高精度エアベアリニアガイドを有する装置）が設けられている。
【００２５】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨ぐようにコ字状のメンバー（ゲート）１６０が設けられており、メンバー１６０の端部の各々は、設置台１５６の両側面に固定されている。
【００２６】
メンバー１６０の側壁面であって露光時でのステージ移動方向Ｙの下流側には、主走査方向ＸにＵＶ光を発して感光材料１５０を露光する光学ヘッド１６２が上下方向Ｚに移動可能なように設けられている。光学ヘッド１６２は主走査方向全域にわたって露光用の光を投影するラインヘッド型の光学ヘッドである。メンバー１６０の側壁面であって露光時でのステージ移動方向Ｙの上流側には、感光材料１５０の左右方向両端部（主走査方向Ｘの両端部）の上方位置に、感光材料１５０の先端及び後端を検知すると共に感光材料１５０表面に対するピント位置のずれ量を検出する２個のピント検出部１６４Ａ、１６４Ｂが設けられている。なお、光学ヘッド１６２及びピント検出部１６４は、これらを制御するコントローラ１６８（図１、図２参照）に接続されている。
【００２７】
［光学ヘッド］
図４に示すように、光学ヘッド１６２は、略マトリックス状に配列された複数の露光ヘッド１６６を備えている。
【００２８】
また、メンバー１６０には、図５〜図７に示すように、Ｙ方向下流側に上下方向Ｚに沿って設けられた２本の案内棒１７２Ａ、１７２Ｂ及び２本のボールスクリューネジ１７４Ａ、１７４Ｂが取付けられている。
【００２９】
光学ヘッド１６２は、主走査方向Ｘの両端部に設けられて案内棒１７２Ａ、１７２Ｂにそれぞれ案内される被案内部１７８Ａ、１７８Ｂと、ボールスクリューネジ１７４Ａ、１７４Ｂに適度にガタを有する状態でそれぞれ噛み合っているネジ係合部１８０Ａ、１８０Ｂと、を有する。
【００３０】
ボールスクリューネジ１７４は、図示しない駆動装置によって回動可能になっており、ボールスクリューネジ１７４が回動することによって光学ヘッド１６２が上下動する。
【００３１】
また、ボールスクリューネジ１７４Ａ、１７４Ｂはそれぞれ独立して回動可能であり、ボールスクリューネジ１７４の一方を回動させずに他方を少し回動させることによって、図８に示すように、光学ヘッド１６２の主走査方向Ｘの一方の端部１６２Ｒ、及び、他方の端部１６２Ｌを上下方向にそれぞれ微調整移動させることができ、これにより、感光材料１５０に対する光学ヘッド１６２の高さ位置及び傾き（あおり）をピント位置に合わせて補正することができる。
【００３２】
［コントローラによる光学ヘッドの位置補正］
ピント検出部１６４Ａ、１６４Ｂは、同じ構成であるがそれぞれ独立してピント検出を行っている。ピント検出部１６４は、図９に示すように、ピント計測用の光源として設けられたＬＤ（レーザーダイオード）１８４と、ＬＤ１８４から放射された光を平行光１８５にする第１凸レンズ１８６と、第１凸レンズ１８６を経由したこの平行光１８５を下方へ向けて（すなわち感光材料１５０に向けて）偏向するプリズム１８８と、プリズム１８８で偏向された光を集光させる第２凸レンズ１９０と、感光材料１５０で反射し第２凸レンズ１９０を経由してプリズム１８８を透過した透過光１９１のビーム径を計測する計測部１９２と、を有する。
【００３３】
コントローラ１６８は、ピント検出部１６４から送信された透過光１９１のビーム径と、予め入力されている平行光１８５のビーム径と、に基づいて、感光材料１５０表面に対する露光ヘッド１６６のピント位置ずれ量ＣＤを算出する。また、コントローラ１６８は、ピント検出部１６４の検出位置１９４から露光ヘッド１６６の走査光の到達位置１９６までの距離ｄ（図２参照）と、ステージ１５２の移動速度とに基づいて、検出位置１９４が到達位置１９６に到達するまでの所要時間を予め算出している。そして、コントローラ１６８は、この所要時間後に露光ヘッド１６６のピント位置が平均的に合っているように、図示しない駆動装置の駆動制御により、ボールスクリューネジ１７４Ａ、１７４Ｂをそれぞれ回動させている。このように、感光材料１５０に対する光学ヘッド１６２の高さ及び傾きの補正が、オープンループにより逐次行なわれている。
【００３４】
以上説明したように、第１形態では、露光装置１４８の個々の露光ヘッドにピント調整機構を設けなくても、簡易な機構により主走査範囲全域にわたってピント状態を調整できるので、露光装置１４８に設けるピント調整用の部品点数を大幅に削減できる。また、被案内部１７８によって、ネジ係合部１８０にかかる曲げモーメント（光学ヘッド１６２の重量による曲げモーメント）が半減し、これにより、ネジ係合部１８０がいわゆるかじりを起こす虞がなくなる。
【００３５】
なお、ピント検出部１６４を光学ヘッド１６２に取付けてもよい。これにより、光学ヘッド１６２と共にピント検出部１６４も移動するので、感光材料１５０に対する光学ヘッド１６２の高さ及び傾きの制御をフィードバックループにより行うことができる。
【００３６】
［第２形態］
次に、第２形態について説明する。第２形態では、第１形態と同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
第２形態では、第１形態に比べ、図１０に示すように、ネジ係合部１８０Ａが２個のネジ係合部１８０Ａ１、１８０Ａ２で構成され、同様に、ネジ係合部１８０Ｂが２個のネジ係合部で構成されている。これにより、１個あたりのネジ係合部の小型化が可能になる。
【００３８】
また、図１１に示すように、案内棒１７２Ａに案内される被案内部１７８Ａが２個の被案内部１７８Ａ１、１７８Ａ２で構成され、同様に、被案内部１７８Ｂが２個の被案内部で構成されている。これにより、１個あたりの被案内部にかかる曲げモーメントを半減できると共に被案内部の小型化が可能である。
【００３９】
［第３形態］
次に、第３形態について説明する。第３形態では、第１形態と同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図１２、図１３に示すように、第３形態の露光装置１９８は、第１形態に比べ、感光材料１５０を保持する平板状のステージ２０２の高さ位置が調整可能にされていると共に、光学ヘッド２００に対する感光材料１５０の傾きが調整可能になっている。
【００４１】
ステージ２０２は、ガイド１５８によって副走査方向Ｙに往復移動可能に支持されたステージ外枠体２０３と、ステージ外枠体２０３の上面側に取付けられた感光材料載置板２０５と、を有する。ステージ外枠体２０３の上面中央には、感光材料載置板２０５が配置される空洞部Ｈが形成され、感光材料載置板２０５は、副走査方向に延び出した回動軸２０８によってステージ外枠体２０３に回動可能に支えられている。
【００４２】
また、ステージ外枠体２０３の空洞部Ｈには、感光材料載置板２０５を、主走査方向Ｘの一方の端部及び他方の端部で下方からそれぞれ支える突出部２０４Ａ、２０４Ｂが設けられている。ピント検出部１６４Ａ、１６４Ｂからの信号を受け、コントローラ１６８が図示しない駆動装置により突出部２０４Ａ、２０４Ｂの突出長さを微調整しており、感光材料載置板２０５は角度θの範囲内で回動角度が制御されている。
【００４３】
また、ステージ外枠体２０３は、図示しない昇降機構によってガイド１５８に対する高さ位置が調整されるようになっている。
【００４４】
このような構成により、第３形態では、光学ヘッド１９８を上下方向に移動させる機構（すなわち、第１形態や第２形態で説明したボールスクリューネジ、ネジ係合部、案内棒、及び、被案内部）を露光装置１９８に設ける必要がなく、構成を簡素にすることができる。
【００４５】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、光学系の部品点数を低減すると共に高精細に露光できる露光装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態の露光装置の斜視図である。
【図２】第１形態の露光装置の側面図である。
【図３】第１形態の露光装置の平面図である。
【図４】第１形態の光学ヘッドに内蔵された露光ヘッドを示す模式的な斜視図である。
【図５】第１形態の露光装置を上下方向に移動させる機構を示す斜視図である。
【図６】図５の矢視６−６の側面図（一部は断面図）である。
【図７】図５の矢視７−７の側面図（一部は断面図）である。
【図８】第１形態の露光装置で、２つの昇降機構でそれぞれ独立して補正できることを示す模式図である。
【図９】第１形態で、被露光体に対する露光ヘッドのピント位置ずれ量を算出できる原理を示す部分拡大図である。
【図１０】第２形態の露光装置で、ボールスクリューネジに係合する２個のネジ係合部を光学ヘッドに設けたことを示す側面図（一部は断面図）である。
【図１１】第２形態の露光装置で、案内棒に案内される２個の被案内部を光学ヘッドに設けたことを示す側面図（一部は断面図）である。
【図１２】第３形態の光学ヘッドを示す部分斜視図である。
【図１３】図１２の矢視１３−１３の正面断面図である。
【符号の説明】
１４８  露光装置
１５０  感光材料（被露光体）
１６２  光学ヘッド
１６４Ａ、Ｂ  ピント検出部
１６６  露光ヘッド
１６８  コントローラ（制御手段）
１７４Ａ、Ｂ  ボールスクリューネジ（昇降機構）
１８０Ａ、Ｂ  ネジ係合部（昇降機構）
１９８  露光装置
２００  光学ヘッド
２０２  ステージ
２０４Ａ、Ｂ  突出部（突出機構）
【図１】
2004163798.tif 000003
【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】
2004163798.tif 000014
【図１３】
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