(57)【要約】【課題】  露光ビームのフォーカス測定から露光開始までに掛かる時間を短縮して生産性を向上することができる露光装置を得る。【解決手段】  露光装置１００では、ステージ１５２上にセットされた感光材料１５０は、ステージ１５２がガイド１５８に沿って移動するのに伴いスキャナ１６２の下方を通過する際に、スキャナ１６２から照射されるレーザ光によって被露光面５６が走査露光される。この感光材料１５０に対する露光で、感光材料１５０に設けられた露光位置の基準部を検出するアライメント測定用のＣＣＤカメラ１８２をスキャナ１６２の上流側に配置し、被露光面５６との距離を測定するフォーカス測定用の変位センサ１８４をＣＣＤカメラ１８２の近傍に配置する。露光装置１００の露光動作では、変位センサ１８４による距離測定がＣＣＤカメラ１８２による基準部の検出と同時に行えるため、感光材料１５０を基準部検出完了位置から露光開始位置まで移動させる距離を短くすることができる。【選択図】    図１
2005266779.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走査露光する露光手段と、
前記露光手段と感光材料とを走査方向に沿った方向へ相対移動させる移動手段と、
前記移動手段により前記露光手段と相対移動される感光材料に対し、感光材料に設けられた露光位置の基準部を検出する基準部検出手段と、
前記基準部検出手段の近傍に設けられ、感光材料の被露光面との距離を測定する距離測定手段と、
前記基準部検出手段による検出情報に基づいて光ビームによる露光位置ずれの補正制御を行い、且つ、前記距離測定手段による測定情報に基づいて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制御手段と、
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を有し、前記フォーカス制御では前記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記載の露光装置。
【請求項４】
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２又は請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記フォーカス制御は、複数の前記露光ヘッドでそれぞれ行うことを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
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する請求項１〜請求項５の何れか１項記載の露光装置。
【請求項７】
前記距離測定手段の数が前記露光ヘッドの数よりも少なくされていることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記制御手段は、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〜請求項７の何れか１項記載の露光装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記距離測定手段による測定情報が予め設定された閾値を超えた場合に感光材料に対する露光を行わないよう前記露光手段を制御することを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項記載の露光装置。
【請求項１０】
画像情報に応じて変調された光ビームを出射する露光手段に対して感光材料を走査方向に沿った方向へ相対移動させることにより、前記光ビームによって前記感光材料を走査露光する露光方法であって、
感光材料を前記走査方向に沿った方向へ移動させる移動工程と、
前記移動される感光材料に対し、基準部検出手段によって感光材料に設けられた露光位置の基準部を検出する基準部検出工程と、
前記移動される感光材料に対し、前記基準部検出手段の近傍に設けた距離測定手段によって感光材料の被露光面との距離を測定する距離測定工程と、
前記基準部検出工程及び距離測定工程の完了後に、前記移動される感光材料に対し、前記基準部検出工程による検出情報に基づいて光ビームによる露光位置ずれの補正制御を行い、且つ、前記距離測定工程による測定情報に基づいて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って感光材料を走査露光する露光工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
前記移動工程では前記感光材料を前記走査方向に沿った方向へ往復移動させ、この感光材料の往路移動において前記基準部検出工程及び前記距離測定工程を行い、感光材料の復路移動において前記露光工程を行うことを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【請求項１２】
前記測定情報が予め設定された閾値を超えた場合には感光材料に対する露光を行わないよう前記露光手段を制御することを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の露光方法。
【請求項１３】
画像情報に応じて変調された光ビームを出射する露光手段に対して感光材料を走査方向に沿った方向へ相対移動させることにより、前記光ビームによって前記感光材料を走査露光する露光方法であって、
感光材料を前記走査方向に沿った方向へ移動させる移動工程と、
前記移動される感光材料に対し、感光材料の被露光面との距離を測定する距離測定工程と、
前記距離測定工程の完了後に、距離測定工程による測定情報が予め設定された閾値を超えた場合には感光材料に対する露光を行わないよう前記露光手段を制御し、且つ、前記測定情報が予め設定された閾値以下の場合には前記移動される感光材料に対し、その測定情報に基づいて前記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って感光材料を走査露光する露光工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
前記移動工程では前記感光材料を前記走査方向に沿った方向へ往復移動させ、この感光材料の往路移動において前記距離測定工程を行い、感光材料の復路移動において前記露光工程を行うことを特徴とする請求項１３記載の露光方法。
【請求項１５】
前記露光工程の開始前に更に、前記移動される感光材料に対し、感光材料に設けられた露光位置の基準部を検出する基準部検出工程を設け、
前記露光工程では更に、前記基準部検出工程の完了後に前記移動される感光材料に対し、前記基準部検出工程による検出情報に基づいて前記光ビームによる露光位置ずれの補正制御を行って感光材料を走査露光することを特徴とする請求項１３記載の露光方法。
【請求項１６】
前記移動工程では前記感光材料を前記走査方向に沿った方向へ往復移動させ、この感光材料の往路移動において前記距離測定工程及び前記基準部検出工程を行い、感光材料の復路移動において前記露光工程を行うことを特徴とする請求項１５記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び方法に関し、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及び方法に関する。
【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）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を用いた図１８に示される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３００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）３０２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３０４上にセットされ走査方向に沿って移動される感光材料３０６に対し画像露光を行っている。
【０００４】
また、この露光装置３００は、感光材料３０６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３０６のうねりや厚さ（Ｚ方向）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ており、露光ヘッド３０２よりも感光材料３０６の移動方向上流側に、感光材料３０６の位置（Ｘ，Ｙ方向）を測定する、詳細には、アライメント用の基準部として感光材料３０６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３０８が配設され、露光ヘッド３０２の上流側近傍に、感光材料３０６の被露光面との距離（Ｚ方向）を測定するオートフォーカス用の変位センサ３１０が配設されている。そして露光動作においては、露光前に、ＣＣＤカメラ３０８による感光材料３０６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３１０による感光材料３０６の被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いて、露光ヘッド３０２のレーザ光出射側に設けたフォーカス機構を用い、あるいは露光ヘッド３０２を光軸方向に移動調整するなどし、被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ながら露光することにより、レーザ光による露光位置及び焦点位置の精度向上を図っている。
【０００５】
また、このような露光ビームのフォーカスを補正する技術としては、従来から、マスク露光方式による露光装置において種々提案されている。例えば、パターンが形成されたマスクを所定の方向に走査するマスクステージと、マスクステージに同期して基板を所定の方向に走査する基板ステージとを有し、マスクのパターンを逐次基板上に露光する走査型の露光装置において、マスクのパターンの像を基板上に投影するための投影光学系と、基板の走査中に、基板のフォーカス情報を複数の計測点で検出する検出手段と、基板の走査中の基板上における露光照野（露光領域）の形状の変化に応じて、検出手段で検出されたフォーカス情報に基づき投影光学系の像面と基板との位置関係を調整する調整手段（Ｚレベリングステージ）と、を備えることにより、露光動作中に露光領域の形状が変化した場合でも、移動している基板（フォトレジスト等が塗布されたウエハ等）の露光面のフォーカス位置に対する追従性を適当な状態で制御することによって、焦点深度内に基板の露光面を保持することと像劣化の防止とのバランスを取り、最適なオートフォーカス及びオートレベリング制御を行うことができようにした技術がある。さらに、この露光装置では、調整手段は、基板の走査中に、検出手段で検出されたフォーカス情報に基づいて基板上の露光照野内における基板の露光面の近似面を順次求め、投影光学系の像面と基板の露光面の近似面とがほぼ一致するように基板を投影光学系の像面との位置関係を調整するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、露光ビームに対してマスクを第１方向へ走査移動するのに同期して、投影光学系を通過した露光ビームに対して基板を第２方向へ走査移動することにより、基板を走査露光する投影露光装置において、基板上の部分領域に関するフォーカス位置情報を計測する計測手段と、計測手段により計測されたフォーカス位置情報に基づいて基板の面位置設定を行う面位置設定手段（Ｚレベリングステージ）とを備え、面位置設定手段は、基板上の部分領域が投影光学系を通過した露光ビームの照射領域に達したときに合焦状態で露光されるよう、部分領域が照射領域に達する前に、計測されたフォーカス位置情報に基づいて基板の面位置を次第に移動することにより、感光基板の露光面を投影光学系の像面に対して高精度に合わせ込むことができるようにした技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３３０５４４８号公報
【特許文献２】特許第３３８１２５８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、上述した従来のデジタル走査露光方式の露光装置３００は、アライメント測定完了位置（図１８の３０６Ｂ位置）まで移動した感光材料３０６と、露光ヘッド３０２との間に変位センサ３１０が配置され、アライメント測定の完了後に、変位センサ３１０によるフォーカス測定を行いつつ露光ヘッド３０２により画像露光する構成であるため、感光材料３０６をアライメント測定完了位置から露光開始位置（露光ヘッド３０２の直下）まで移動させる距離が長くなり、その移動時間によって生産性の低下を招いている。ここで、生産性を上げるためには、フォーカス測定位置（変位センサ３１０）を露光位置（露光ヘッド３０２）にできるだけ近づけることが好ましいが、これには物理的限界があり、又、そのためには変位センサ３１０を含む測定装置の小型化や複雑なレイアウトが必要になる。
【０００８】
一方、特許文献１及び２に記載されたマスク露光方式の露光装置では、露光ビームのフォーカスを補正するために、Ｚレベリングステージを用いて基板側をフォーカス深度方向に移動させているため、ステージ及び装置の構成が複雑になると共に装置全体が大型化する問題がある。
【０００９】
本発明は上記事実を考慮して、露光ビームのフォーカス測定から露光開始までに掛かる時間を短縮して生産性を向上することができる露光装置及び方法を提供することを課題とする。また、その構成を簡素化できると共に装置全体を大型化させることなく実現できる露光装置及び方法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】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、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走査露光する露光手段と、前記露光手段と感光材料とを走査方向に沿った方向へ相対移動させる移動手段と、前記移動手段により前記露光手段と相対移動される感光材料に対し、感光材料に設けられた露光位置の基準部を検出する基準部検出手段と、前記基準部検出手段の近傍に設けられ、感光材料の被露光面との距離を測定する距離測定手段と、前記基準部検出手段による検出情報に基づいて光ビームによる露光位置ずれの補正制御を行い、且つ、前記距離測定手段による測定情報に基づいて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制御手段と、を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、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走査露光する露光手段と、感光材料とは、移動手段により走査方向に沿った方向へ相対移動される。露光手段と相対移動されるこの感光材料に対し、基準部検出手段は感光材料に設けられた露光位置の基準部を検出する（アライメント測定）。また、基準部検出手段の近傍に設けられた距離測定手段は、基準部検出手段による基準部の検出と同時に、感光材料の被露光面との距離を測定する（フォーカス測定）。そして、制御手段は、基準部検出手段による検出情報に基づいて光ビームによる露光位置ずれの補正制御を行い、且つ、距離測定手段による測定情報に基づいて光ビームの焦点位置を感光材料の被露光面に一致させるフォーカス制御を行うことで、光ビームによる露光位置及び焦点位置の精度向上が図られる。
【００１２】
ここで、距離測定手段を基準部検出手段の近傍に設けることにより、距離測定手段による感光材料の被露光面との距離測定は、基準部検出手段による基準部の検出と同時に行うことが可能となる。これにより、従来の構成と比較して、感光材料を基準部検出完了位置（アライメント測定完了位置）から露光開始位置（露光手段の直下）まで移動させる距離を短くすることができ、光ビームのフォーカス測定から露光開始までに掛かる時間を短縮して生産性を向上することができる。
【００１３】
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、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している。
【００１４】
請求項２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。
【００１５】
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。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の露光装置において、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。
【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。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３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。
【００１９】
請求項４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。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４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でそれぞれ行うことを特徴としている。
【００２１】
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。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項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。
【００２３】
請求項６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。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項６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よりも少なくされていることを特徴としている。
【００２５】
請求項７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且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。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか１項記載の露光装置において、前記制御手段は、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。
【００２７】
請求項８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。
【００２８】
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、前記距離測定手段による測定情報が予め設定された閾値を超えた場合に感光材料に対する露光を行わないよう前記露光手段を制御することを特徴としている。
【００２９】
請求項９に記載の発明では、距離測定手段によって測定された感光材料の被露光面との距離の測定情報が、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大きい、あるいは感光材料の厚さ寸法誤差が大きいなどにより、予め設定された閾値を超えた場合には、制御手段は感光材料に対する露光を行わないよう露光手段を制御する。これにより、精度不良の感光材料に対する無駄な露光時間が削減されて生産性を向上できる。また、例えば露光手段による感光材料への露光開始前に、被露光面における全露光範囲の距離測定を完了するように構成又は露光動作が制御されている露光装置であれば、露光前に精度不良の感光材料に対する露光動作を中止できるので、感光材料の無駄を削減できる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、画像情報に応じて変調された光ビームを出射する露光手段に対して感光材料を走査方向に沿った方向へ相対移動させることにより、前記光ビームによって前記感光材料を走査露光する露光方法であって、感光材料を前記走査方向に沿った方向へ移動させる移動工程と、前記移動される感光材料に対し、基準部検出手段によって感光材料に設けられた露光位置の基準部を検出する基準部検出工程と、前記移動される感光材料に対し、前記基準部検出手段の近傍に設けた距離測定手段によって感光材料の被露光面との距離を測定する距離測定工程と、前記基準部検出工程及び距離測定工程の完了後に、前記移動される感光材料に対し、前記基準部検出工程による検出情報に基づいて光ビームによる露光位置ずれの補正制御を行い、且つ、前記距離測定工程による測定情報に基づいて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って感光材料を走査露光する露光工程と、を有することを特徴としている。
【００３１】
請求項１０に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同じく、距離測定手段を基準部検出手段の近傍に設けることで、距離測定手段による感光材料の被露光面との距離測定が基準部検出手段による基準部の検出と同時に行えるようになり、したがって、光ビームのフォーカス測定から露光開始までに掛かる時間を短縮して生産性を向上することができる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の露光方法において、前記移動工程では前記感光材料を前記走査方向に沿った方向へ往復移動させ、この感光材料の往路移動において前記基準部検出工程及び前記距離測定工程を行い、感光材料の復路移動において前記露光工程を行うことを特徴としている。
【００３３】
請求項１１に記載の発明では、基準部検出、距離測定、及び、露光といった複数の工程を、感光材料を往復移動させて行うことにより、これらの複数の工程を感光材料を一方向のみに移動させて行う場合に比べ、露光装置全体を小型に構成することができる。また、例えば、感光材料を移動させるための移動手段を有する場合、その移動手段を露光開始前の位置（原点位置）に戻す際の無駄な移動距離が短くされるため、複数の感光材料に対して連続的に露光を行う量産時などに、生産性の向上効果が大きくなる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は請求項１１記載の露光方法において、前記測定情報が予め設定された閾値を超えた場合には感光材料に対する露光を行わないよう前記露光手段を制御することを特徴としている。
【００３５】
請求項１２に記載の発明では、請求項９に記載の発明と同じく、精度不良の感光材料に対する無駄な露光時間が削減されて生産性を向上することができ、また、感光材料の無駄も削減できる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明は、画像情報に応じて変調された光ビームを出射する露光手段に対して感光材料を走査方向に沿った方向へ相対移動させることにより、前記光ビームによって前記感光材料を走査露光する露光方法であって、感光材料を前記走査方向に沿った方向へ移動させる移動工程と、前記移動される感光材料に対し、感光材料の被露光面との距離を測定する距離測定工程と、前記距離測定工程の完了後に、距離測定工程による測定情報が予め設定された閾値を超えた場合には感光材料に対する露光を行わないよう前記露光手段を制御し、且つ、前記測定情報が予め設定された閾値以下の場合には前記移動される感光材料に対し、その測定情報に基づいて前記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って感光材料を走査露光する露光工程と、を有することを特徴としている。
【００３７】
請求項１３に記載の発明では、感光材料の被露光面との距離を測定する距離測定工程の完了後に、その距離測定工程による測定情報が予め設定された閾値を超えた場合に感光材料に対する露光を行わないようにすることで、例えば距離測定を行いながら感光材料を露光する場合に比べて、精度不良の感光材料に対する無駄な露光時間が削減されて生産性を向上することができる。
【００３８】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３記載の露光方法において、前記移動工程では前記感光材料を前記走査方向に沿った方向へ往復移動させ、この感光材料の往路移動において前記距離測定工程を行い、感光材料の復路移動において前記露光工程を行うことを特徴としている。
【００３９】
請求項１４に記載の発明では、距離測定、及び、露光といった複数の工程を、感光材料を往復移動させて行うことにより、これらの複数の工程を感光材料を一方向のみに移動させて行う場合に比べ、装置全体を小型に構成することができる。また、例えば、感光材料を移動させるための移動手段を有する場合、その移動手段を露光開始前の位置（原点位置）に戻す際の無駄な移動距離が短くされるため、複数の感光材料に対して連続的に露光を行う量産時などに、生産性の向上効果が大きくなる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明は、請求項１３記載の露光方法において、前記露光工程の開始前に更に、前記移動される感光材料に対し、感光材料に設けられた露光位置の基準部を検出する基準部検出工程を設け、前記露光工程では更に、前記基準部検出工程の完了後に前記移動される感光材料に対し、前記基準部検出工程による検出情報に基づいて前記光ビームによる露光位置ずれの補正制御を行って感光材料を走査露光することを特徴としている。
【００４１】
請求項１５に記載の発明では、基準部検出工程による検出情報に基づいて光ビームによる露光位置ずれの補正制御を行うことにより、光ビームによる露光位置の精度向上が図られる。
【００４２】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５記載の露光方法において、前記移動工程では前記感光材料を前記走査方向に沿った方向へ往復移動させ、この感光材料の往路移動において前記距離測定工程及び前記基準部検出工程を行い、感光材料の復路移動において前記露光工程を行うことを特徴としている。
【００４３】
請求項１６に記載の発明では、請求項１１に記載の発明と同じく、距離測定、基準部検出、及び、露光といった複数の工程を、感光材料を往復移動させて行うことにより、露光装置全体を小型に構成することができる。また、感光材料を移動させるための移動手段を露光開始前の位置に戻す際の無駄な移動距離が短くされ、生産性の向上効果が大きくなる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の露光装置及び方法は上記構成としたので、露光ビームのフォーカス測定から露光開始までに掛かる時間を短縮して生産性を向上することができる。また、その構成を簡素化できると共に装置全体を大型化させることなく実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態に係る露光装置について図面を参照して説明する。
【００４６】
（第１の実施形態）
図１には本発明の第１の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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。この露光ヘッド１６６と検出ユニット１８０との間隔は、スキャナ１６２に設けられた後述する露光ヘッド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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。また、マイクロミラー６２の直下には、ヒンジ及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６０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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
また、ＤＭＤ５０の光反射側には、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
図８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。
【００６９】
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及びスライドホルダ２１６を備えており、図８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８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。
【００７０】
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及び下面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。
【００７１】
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を構成する底面及び内周面がガラス部材２１２の下面（光出射面２１２Ｂ）及び外周面に略隙間なく接触する大きさとされている。
【００７２】
下面２１４Ｂ側の開口部２２０は、上面２１４Ａ側の開口部２１８及び空洞部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８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全体をスキャナ１６２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。
【００７３】
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及び下面（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。
【００７４】
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。
【００７５】
このスライドホルダ２１６は、図８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及びスライドホルダ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８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。
【００７６】
また、ユニット化された状態では、スライドホルダ２１６の図８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８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及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。
【００７７】
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及び上面２１４Ａの傾斜方向に沿って略左右方向（図８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８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。
【００７８】
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８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。
【００７９】
このユニット化されたベースホルダ２１４及びスライドホルダ２１６へのガラス部材２１０、２１２及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。
【００８０】
最初に組み付けるガラス部材２１２は、スライドホルダ２１６を所定の位置に配置した後、傾斜している光入射面２１２Ａを上側とし所定の向きにしてスライドホルダ２１６の開口部２２６及び空洞部２３０を通し、ベースホルダ２１４の空洞部２２２に嵌め込む。ここで、ガラス部材２１２は、下側に向けられた光出射面２１２Ｂが空洞部２２２を構成する底面に面接すると共に、外周面が空洞部２２２を構成する内周面に面接して、ベースホルダ２１４の空洞部２２２にガタなく収容される。
【００８１】
続いてガラス部材２１０は、傾斜している光出射面２１０Ｂを下側とし所定の向きにして開口部２２６からスライドホルダ２１６の空洞部２３０に嵌め込む。ここで、ガラス部材２１０は、下側に向けられた光出射面２１０Ｂがガラス部材２１２の光入射面２１２Ａに僅かな隙間（０．１ｍｍ）をあけて相対すると共に、外周面が空洞部２３０を構成する内周面に面接して、スライドホルダ２１６の空洞部２３０にガタなく収容される。
【００８２】
最後に、スライドホルダ２１６の開口部２２６に、ガラス部材押さえ板２３４を所定の向きにして嵌め込み、ガラス部材押さえ板２３４の下面をガラス部材２１０の光入射面２１０Ａに面接させた状態で、図示しない固定部材によりスライドホルダ２１６にネジ止め固定する。
【００８３】
以上の組み付けにより、一対のガラス部材２１０、２１２は、図８及び図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。
【００８４】
なお、このベースホルダ２１４、スライドホルダ２１６によるガラス部材２１０、２１２の保持では、加工精度のバラツキや温度変化等により、空洞部２２２、２３０の内周面とガラス部材２１０、２１２の外周面との隙間（密着性）が許容範囲を超えてしまい、ガラス部材２１０、２１２にガタが生じる可能性もある。その場合には、例えば、空洞部２２２、２３０を構成する内周面の必要部位に板バネや圧縮コイルバネ等の弾性部材を備えるガタ取り機構を設け、この弾性部材の弾性力によりガラス部材２１０、２１２を付勢してガタ取りする、あるいは、ベースホルダ２１４、スライドホルダ２１６の外周面から空洞部２２２、２３０を構成する内周面へ貫通するネジ孔及びこのネジ孔に螺合する押しネジを備えるガタ取り機構を必要部位に設け、この押しネジによりガラス部材２１０、２１２を押圧してガタ取りするようにしてもよい。
【００８５】
図８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。
【００８６】
アクチュエータ２４０は、駆動軸２４２の延出方向及び移動方向（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１９０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。
【００８７】
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及びアクチュエータ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との間には予圧が掛けられている。
【００８８】
ここで、コントローラ１９０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及びガラス部材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及びガラス部材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。
【００８９】
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。
【００９０】
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１９０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。
【００９１】
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内を通過又はスリット部２５６内から離脱可能となる位置に配置されている。
【００９２】
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）又はスリット部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１９０のフォーカス機構制御部に出力する。
【００９３】
また、コントローラ１９０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及びガラス部材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。
【００９４】
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９に示すように、図中の二点鎖線で示した基準位置から、図９（Ａ）に示す矢印ＳＡ方向、又は、図９（Ｂ）に示す矢印ＳＢ方向へ移動する。
【００９５】
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）。
【００９６】
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９に示したＰＳは結像面を表している。
【００９７】
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。
【００９８】
＋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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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１０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。
【０１０３】
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１１（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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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１１（Ａ）参照）、その測定した距離データ（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。
【０１０６】
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のアクチュエータ２４０を駆動制御する制御信号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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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距離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１２（Ａ）に示すように、感光材料１５０の移動に伴い距離データの平均値を演算する平均演算間隔は１ｍｍに設定しており、測定間隔は２００μｍとして５回づつデータ取得し平均化演算を行う。
【０１０９】
コントローラ１９０のスキャナ制御部は、図１２（Ｂ）に示すように、測定動作スタート後、感光材料１５０が測定開始位置からＹ方向（ステージ移動方向）へ１ｍｍ移動する度に算出される移動平均値データ（５回測定の平均値データ）をフレームメモリに順次保存する。この移動平均値データは、測定開始位置から測定終了位置までのデータが保存される。
【０１１０】
また、ノイズデータを除去するため、予め設定された計測範囲を超えたデータは平均化演算処理の対象外として扱い、このデータが所定回数（例えば１５回）以上続いた場合はクリアデータ（無効データ）として扱う。例えば、感光材料となるプリント配線板の基板にスルーホールが形成されており、そのスルーホールを検出した場合などはクリアデータとなる。また、感光材料１５０が測定開始位置に達する前（感光材料１５０の先端検出前）と測定終了位置を通過した後（感光材料１５０の後端検出後）も、クリアデータが保存される。ただし、スルーホールのようにその形成位置が事前に把握できるものについては、対応する領域の距離測定を行わないよう予め指定する、あるいは対応する領域のデータをキャンセルすることも可能である。
【０１１１】
続いて、スキャナ制御部は、保存した各移動平均値データを、平均演算間隔の１／２だけ（１ｍｍ×１／２＝０・５ｍｍ）測定開始方向へシフトして、各平均化演算測定区間の中間点のＸ−Ｙ座標値に対応するＺ座標値として設定する。さらにこのＺ座標値を、各Ｙ座標値、及び、３台の変位センサ１８４の設置位置である各Ｘ座標値にマッピングして図１３に示すようなマッピングデータを作成し、各露光ヘッド１６６から照射される光ビームの焦点がマッピングデータから求められる近似曲線に倣うように各露光ヘッド１６６のフォーカス機構５９を駆動制御する制御信号を生成する。
【０１１２】
先ず、Ｘ方向の近似曲線は以下の演算処理により求める。
【０１１３】
図１４に示すように、特定のＹ方向位置（移動平均値データをシフトしたＹ座標値）におけるＸ方向断面で、感光材料１５０の中央部が両側端部に対して盛り上がるように反っている場合、３台の変位センサ１８４がぞれぞれ測定した被露光面−変位センサ間距離から被露光面５６の３点の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標値が取得され、この座標値から以下の（１）式にあてはまる曲率半径：Ｒを導く。
【０１１４】
（Ｘ−Ｘ0）2＋（Ｚ−Ｚ0）2＝Ｒ2・・・（１）
この（１）式から算出されたＲによって描かれる曲線（曲率円）が被露光面５６のＸ方向断面における近似曲線になる。
【０１１５】
また、Ｒで描かれる近似曲線の曲率中心（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）から露光ヘッド１６６の光軸ＬまでのＸ方向距離：ＨＸ、曲率中心から近似曲線までの露光ヘッド１６６の光軸位置におけるＺ方向距離：Ｚとすると、Ｒ、ＨＸ、Ｚには以下の（２）式の関係が成立する。
【０１１６】
Ｒ2＝ＨＸ2＋Ｚ2・・・（２）
この（２）式によって算出されるＺから、露光ヘッド１６６の光軸位置（Ｘn，Ｙn）におけるＺ座標値（Ｚn）が得られる。したがって、（Ｘn，Ｙn）では、光ビームの焦点が（Ｚn）に一致するよう露光ヘッド１６６のフォーカス機構５９のアクチュエータ２４０を駆動制御する制御信号を生成する。
【０１１７】
また、図１２（Ｃ）に示すように、露光ヘッド１６６の光軸位置（Ｘn，Ｙn）におけるＺ座標値（Ｚn）を、各移動平均値データをシフトした各Ｙ座標値で繋いだ曲線が、Ｙ方向の近似曲線になる。感光材料１５０がＹ方向へ移動するのに伴うフォーカス制御は、光ビームの焦点がこの近似曲線に倣うよう、フォーカス機構５９のスライドホルダ２１６に保持されたガラス部材２１０を滑らかに移動させるようにアクチュエータ２４０を駆動制御する。以上が演算処理とフォーカス制御の内容である。
【０１１８】
また、スキャナ制御部は、図１３に示したマッピングデータで、Ｚ座標値の最大値と最小値の差が予め設定されている閾値を超えたか否かを判別し、閾値を超えたと判定した場合には、感光材料１５０のうねり又は厚さ寸法誤差が大きく精度不良であると判断して、コントローラ１９０によりエラー制御を行う。エラー制御では、感光材料１５０が精度不良である判断されると、スキャナ１６２による画像露光には移行せず、露光動作を直ちに中止してステージ１５２を最上流側にある原点位置に戻す。そして、コントローラ１９０のモニタには露光動作を中止したことを報知する情報（エラー情報）を表示する。
【０１１９】
感光材料１５０が検出ユニット１８０を通過すると（図１０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（図１１（Ｂ）参照）。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
感光材料１５０がスキャナ１６２を通過し（図１０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。
【０１２４】
次に、以上説明した本実施形態に係る露光装置１００の作用について説明する。
【０１２５】
本実施形態に係る露光装置１００では、画像データに応じて変調されたレーザ光により感光材料１５０を走査露光するスキャナ１６２（各露光ヘッド１６６）と、感光材料１５０とは、ステージ１５２により走査方向に沿った方向へ相対移動する。この感光材料１５０に対し、検出ユニット１８０のＣＣＤカメラ１８２は感光材料１５０に設けられた露光位置の基準部を検出し（アライメント測定）、ＣＣＤカメラ１８２の近傍に設けられた変位センサ１８４は、ＣＣＤカメラ１８２による基準部の検出と同時に、感光材料１５０の被露光面５６との距離を測定する（フォーカス測定）。そして、コントローラ１９０は、ＣＣＤカメラ１８２による検出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、且つ、変位センサ１８４による測定情報に基づいてレーザ光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ことで、レーザ光による露光位置及び焦点距離の精度向上が図られる。
【０１２６】
また、変位センサ１８４をＣＣＤカメラ１８２の近傍に設けていることにより、フォーカス測定は、アライメント測定と同時に行うことが可能となる。これにより、従来の構成と比較して、感光材料１５０を基準部検出完了位置（アライメント測定完了位置）から露光開始位置（スキャナ１６２の直下）まで移動させる距離は短くなり、フォーカス測定から露光開始までに掛かる時間が短縮されて生産性が向上する。
【０１２７】
また、本実施形態では、フォーカス制御においてコントローラ１９０がスキャナ１６２の各露光ヘッド１６６に設けられたフォーカス機構５９のアクチュエータ２４０を駆動制御すると、フォーカス機構５９のスライドホルダ２１６に支持されたガラス部材２１０は、ガラス部材２１２の光入射面２１２Ａと僅かな隙間をあけて相対する光出射面２１０Ｂに沿って移動し、この相対移動により、ＤＭＤ５０側から出射されたレーザ光がガラス部材２１０へ入射する光入射面２１０Ａと、入射後にガラス部材２１０、２１２を透過してガラス部材２１２から出射する光出射面２１２Ｂとのレーザ光の光軸方向における相対距離が変化し、すなわち、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、レーザ光の焦点距離が変更される。
【０１２８】
このようなフォーカス機構５９を用いていることにより、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。
【０１２９】
また、本実施形態では、スキャナ１６２が複数（８個）の露光ヘッド１６６を有することにより、複数の露光ヘッド１６６がそれぞれ出射するレーザ光により、感光材料１５０の被露光面５６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。
【０１３０】
また、本実施形態では、複数の露光ヘッド１６６を有するスキャナ１６２による感光材料１５０の露光において、複数の露光ヘッド１６６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１６６から出射される各レーザ光の焦点位置が、レーザ光毎にそれぞれ感光材料１５０の被露光面５６に一致するようになる。このように、複数の露光ヘッド１６６のレーザ光毎に、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１６６を用いた場合の高精度な露光を実現することができる。
【０１３１】
また、本実施形態では、３台の変位センサ１８４を走査方向と交差する方向（直交方向）に沿って配置し、感光材料１５０の被露光面５６との距離測定箇所を、走査方向と交差する方向で３箇所としていることにより、走査方向と交差する方向での感光材料１５０のうねりや反りによる被露光面５６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５６の凹凸や起伏形状等に応じてレーザ光の焦点位置を高い精度に合わせられる。
【０１３２】
また、本実施形態では、マッピングデータに基づいて求めた被露光面５６に対応する近似曲線にレーザ光の焦点位置を合わせていることにより、走査方向と交差する方向に沿って複数の変位センサ１８４を配置する場合に、その配置数を増やさなくても（本実施形態の場合は変位センサ１８４の数（３台）を露光ヘッド１６６の数（８個）より少なくした構成）、その簡素化した構成によって、レーザ光の焦点位置を被露光面５６に高精度に合わせられるようになる。また、スキャナ１６２と感光材料１５０との相対移動では、レーザ光の焦点位置を近似曲線に倣わせてフォーカス制御していることにより、スキャナ１６２と感光材料１５０とが相対移動されることに伴い駆動される、レーザ光の焦点距離を調整するためのフォーカス機構５９に設けられたガラス部材２１０の動作が滑らかな動きになる。これにより、各露光ヘッド１６６及びスキャナ１６２の振動が低減され、被露光面５６に一致させるレーザ光の焦点位置精度を更に高めることができる。
【０１３３】
また、本実施形態では、変位センサ１８４によって測定された感光材料１５０の被露光面５６との距離の測定データが、感光材料１５０のうねりや反りによる被露光面５６の凹凸や起伏形状等が大きい、あるいは感光材料１５０の厚さ寸法誤差が大きいなどにより、予め設定された閾値を超えた場合には、コントローラ１９０のスキャナ制御部は、感光材料１５０に対する露光を行わないようスキャナ１６２を制御する。これにより、精度不良の感光材料１５０に対する無駄な露光時間が削減されて生産性を向上できる。また、本実施形態のように、スキャナ１６２による感光材料１５０への露光開始前に、被露光面５６における全露光範囲の距離測定を完了するように構成及び露光動作が制御されている露光装置１００であれば、露光前に精度不良の感光材料１５０に対する露光動作が中止されて感光材料１５０の無駄を削減できる。
【０１３４】
（第２の実施形態）
図１５及び図１６には本発明の第２の実施形態に係る露光装置が示されている。なお、本実施形態に係る露光装置２００では、第１の実施形態と共通の部分に同一符合を付して説明を省略する。
【０１３５】
図１５及び図１６に示すように、露光装置２００は、第１実施形態の露光装置１００よりも設置台２０２の長手方向寸法が短くされて、２本のガイド２０４に沿って往復移動するステージ１５２の移動範囲が狭くされている。またこの露光装置２００では、ステージ１５２の原点位置は、図１６に示す設置台２０２の右側端部に設定されており（感光材料１５０の原点位置としては図１６（Ａ）の１５０Ｄ位置）、本実施形態では、図１６の右側及び図１５の右奥側を上流側、図１６の左側及び図１５の左手前側を下流側として説明する。
【０１３６】
設置台２０２の中央部には、スキャナ１６２を取り付けたゲート１６１がステージ１５２の移動方向の上流側に配置され、このゲート１６１の下流側近傍に、フォーカス測定用の４台の変位センサ２０６、及び、アライメント測定用の３台のＣＣＤカメラ２０８を取り付けたゲート１６０が配置されている。
【０１３７】
本実施形態では、変位センサ２０６及びＣＣＤカメラ２０８は別体に構成されており、各変位センサ２０６はゲート１６０の上流側面の上部に、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配置されており、各ＣＣＤカメラ２０８はゲート１６０の下流側面の上部に、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配置されている。また、ゲート１６０はゲート１６１に対し、上流側面に取り付けられた各変位センサ２０６がゲート１６０の下流側面に接触しない程度に近接配置されている。
【０１３８】
次に、上記のように構成された露光装置２００による感光材料１５０に対する露光動作について説明する。なお、露光動作におけるデータ処理の内容については、第１実施形態の露光装置１００よりも変位センサが１台多いことで、アライメント測定での取得データ数が増える他は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【０１３９】
オペレータがコントローラ１９０から露光開始の入力操作をすると、感光材料１５０がセットされたステージ１５２は駆動装置により駆動されて、図１６（Ａ）に示すように、原点位置からガイド２０４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の先端が変位センサ２０６の真下に達する少し手前のタイミングで、各変位センサ２０６及び各ＣＣＤカメラ２０８はコントローラ１９０により制御されて作動する。
【０１４０】
ステージ１５２が下流側へ移動するのに伴い、感光材料１５０が変位センサ２０６及びＣＣＤカメラ２０８の下方を通過する際には（図１６（Ａ）の１５０Ｄから図１６（Ｂ）の１５０Ｅへ移動）、変位センサ２０６によるフォーカス測定と、ＣＣＤカメラ２０８によるアライメント測定とが同時に行われる。
【０１４１】
これらの測定動作は第１実施形態と同様であり、感光材料１５０が４台の変位センサ２０６の下方を通過する際には、各変位センサ２０６は感光材料１５０の先端と後端の検出を含む被露光面５６との距離測定を行い、その測定した距離データをコントローラ１９０のスキャナ制御部へ出力する。スキャナ制御部は、第１実施形態と同様に、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マッピングデータ作成を含む演算処理を実行し、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のアクチュエータ２４０を駆動制御する制御信号を生成してスキャナ１６２へ出力し、スキャナ１６２による画像露光時に各露光ヘッド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。
【０１４２】
また、感光材料１５０が３台のＣＣＤカメラ２０８の下方を通過する際には、各ＣＣＤカメラ２０８は感光材料１５０を撮影し、その撮影した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。データ処理部は、第１実施形態と同様に、入力された撮影データから、感光材料１５０に設けられたアライメント用の基準部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し、スキャナ１６２による画像露光時に、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を行う。
【０１４３】
またフォーカス測定では、第１実施形態と同様に、スキャナ制御部はフォーカス測定データに基づいて作成したマッピングデータ（図１３参照）により、Ｚ座標値の最大値と最小値の差が予め設定されている閾値を超えたか否かを判別する。そして閾値を超えたと判定した場合にはコントローラ１９０によるエラー制御を行い、このエラー制御も、コントローラ１９０のモニタにエラー情報を表示すると共に、露光動作を中止してステージ１５２を下流側から最上流側にある原点位置に戻す動作が行われる。
【０１４４】
感光材料１５０が変位センサ２０６及びＣＣＤカメラ２０８を通過すると（図１６（Ｂ）の１５０Ｅ位置）、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。ここで、ステージ１５２は駆動装置により逆方向へ駆動され、ガイド２０４に沿って上流側へ移動する。そして感光材料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（図１６（Ｂ）参照）。
【０１４５】
この画像露光についても第１実施形態と同様に、補正制御により、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。また、各露光ヘッド１６６から照射されるレーザ光の焦点は、フォーカス制御により、その露光位置での被露光面−露光ヘッド間距離に応じて感光材料１５０の被露光面５６上に合わせられると共に、走査に同期して被露光面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。
【０１４６】
感光材料１５０がスキャナ１６２を通過すると、スキャナ１６２による感光材料１５０の画像露光が完了し、ステージ１５２は駆動装置によりそのまま上流側へ駆動されて原点に復帰する。以上により、露光装置２００による感光材料１５０に対する露光動作が終了する。
【０１４７】
次に、以上説明した本実施形態に係る露光装置２００の作用について説明する。
【０１４８】
本実施形態に係る露光装置２００においても、第１実施形態の露光装置１００と同様に、変位センサ２０６をＣＣＤカメラ２０８の近傍に設けていることで、フォーカス測定及びアライメント測定の同時測定が可能となる。これにより、感光材料１５０を基準部検出完了位置（アライメント測定完了位置）から露光開始位置（スキャナ１６２の直下）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掛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。また、この露光装置２００では、画像露光済みの感光材料１５０を原点位置に戻す際のステージ１５２の移動距離が僅かであるため、第１実施形態の露光装置１００に比べて、露光動作におけるステージ１５２のトータルの移動距離が短くされる（約１／２）。したがって、複数の感光材料１５０に対して連続的に露光を行う量産時などに、生産性の向上効果が大きくなる。
【０１４９】
また、本実施形態では第１実施形態と同様に、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、フォーカス制御を実現するためのフォーカス機構５９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。
【０１５０】
また、本実施形態では第１実施形態と同様に、複数の露光ヘッド１６６を有するスキャナ１６２を用いていることにより、複数の露光ヘッド１６６がそれぞれ出射するレーザ光により、感光材料１５０の被露光面５６を露光する際の露光面積を拡大し、露光時間を短縮して生産性を向上することができる。
【０１５１】
また、本実施形態では、走査方向と交差する方向に沿って配置する変位センサ２０６を４台とし、感光材料１５０の被露光面５６との距離測定箇所を、走査方向と交差する方向で４箇所としていることにより、第１実施形態の露光装置１００よりも、感光材料１５０の被露光面５６の形状をより詳細に測定できる。これにより、レーザ光の焦点位置を被露光面５６に更に高精度に合わせられる。また、ここでも、変位センサ２０６の数（４台）は露光ヘッド１６６の数（８個）より少なくしていることにより、露光装置２００の構成を簡素化することができる。
【０１５２】
また、本実施形態では、フォーカス制御において第１実施形態と同様にマッピングデータに基づいて求めた被露光面５６に対応する近似曲線にレーザ光の焦点位置を倣わせるよう制御していることにより、スキャナ１６２と感光材料１５０とが相対移動されることに伴い駆動されるフォーカス機構５９の動作が滑らかな動きになり、各露光ヘッド１６６及びスキャナ１６２の振動が低減されて、被露光面５６に一致させるレーザ光の焦点位置精度を更に高めることができる。
【０１５３】
また、本実施形態では、露光動作において第１実施形態と同様に、変位センサ２０６によって測定した感光材料１５０の被露光面５６との距離の測定データに基づいて、精度不良の感光材料１５０に対する露光を中止するようスキャナ１６２を制御していることにより、精度不良の感光材料１５０に対する無駄な露光時間が削減されて生産性を向上できる。また、本実施形態の露光装置２００も、スキャナ１６２による感光材料１５０への露光開始前に、被露光面５６における全露光範囲の距離測定を完了するように露光動作が制御されているため、露光前に精度不良の感光材料１５０に対する露光動作が中止されて感光材料１５０の無駄を削減できる。
【０１５４】
以上、本発明を上述した第１及び第２の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。
【０１５５】
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；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。
【０１５６】
また、フォーカス機構５９に設けた一対のガラス部材２１０、２１２については、上記の実施の形態ではガラス部材２１２側を固定しガラス部材２１０側を移動させる構成としたが、これはガラス部材２１０側を固定しガラス部材２１２側を移動させる構成としてもよく、また、ガラス部材２１０、２１２を共に移動させる構成としてもよい。さらに、フォーカス機構５９に設けるガラス部材の数は、２個に限らず３個以上としてもよい。その場合も、１個のガラス部材を固定して他の複数のガラス部材を移動可能にする、あるいは、全てのガラス部材を移動可能にするなどの構成を採ることができる。
【０１５７】
また、露光ヘッド１６６が出射するレーザ光のフォーカス制御については、上記の実施の形態で説明したようなフォーカス機構５９を用いる他に、例えば、図１７に示すように、コントローラ１９０により露光ヘッド１６６をレーザ光の光軸方向（図１７の矢印ＬＺ方向）に移動させるよう駆動制御し、露光ヘッド１６６をレーザ光の光軸方向に移動させることにより、レーザ光の焦点距離を変更することも可能である。これにより、上記の実施の形態で説明したガラス部材２１０、２１２等の高価な光学部材及びフォーカス機構５９等を用いることなく、例えば、フォーカス移動量が１ｍｍの場合には露光ヘッド１６６をレーザ光の光軸方向に１ｍｍ移動させることでフォーカス調整が可能となるような安価で単純な構成の移動機構等を用い、この移動機構等をコントローラ１９０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。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】本発明の本発明の第１の実施形態に係る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構成を示す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】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である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るフォーカス機構の構成を示す斜視図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は図８の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１０】（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１１】（Ａ）は図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であり、（Ｂ）は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である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は図１の露光装置によるフォーカス測定及び制御における演算処理の内容を説明するための説明図である。
【図１３】図１の露光装置によるフォーカス測定及び制御における演算処理において作成されるマッピングデータを示す図である。
【図１４】図１の露光装置によるフォーカス測定及び制御において感光材料の被露光面のＸ方向断面における近似曲線を求める内容を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る露光装置を示す斜視図である。
【図１６】（Ａ）は図１５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１７】（Ａ）は図５に示す露光ヘッドのフォーカス制御を行うための構成の変形例を示す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１８】（Ａ）は従来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。
【符号の説明】
【０１５９】
５６        被露光面
５９        フォーカス機構（フォーカス手段）
１００        露光装置
１５０        感光材料
１５２        ステージ（移動手段）
１６２        スキャナ（露光手段）
１６６        露光ヘッド（露光手段／露光ヘッド）
１８０        検出ユニット
１８２        ＣＣＤカメラ（基準部検出手段）
１８４        変位センサ（距離測定手段）
１９０        コントローラ（制御手段）
２００        露光装置
２０６        変位センサ（距離測定手段）
２０８        ＣＣＤカメラ（基準部検出手段）
２１０        ガラス部材（クサビ状光学部材）
２１０Ｂ      光出射面（相対する面）
２１２        ガラス部材（クサビ状光学部材）
２１６        スライドホルダ（移動支持手段）
２４０        アクチュエータ（駆動手段）
【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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【図１７】
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【図１８】
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