JP2006234950A

JP2006234950A - 走査装置

Info

Publication number: JP2006234950A
Application number: JP2005045845A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Terada; 和広寺田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】走査対象物に対する高い処理精度を確保することができる軽量で廉価な走査装置を提供する。
【解決手段】定盤２４は、移動ステージ２８を移動可能に支持する本体部４０と、露光ヘッド３４ａ〜３４ｈを固定するコラム３０ａ、３０ｂを支持する張出部４４ａ、４４ｂとからなり、本体部４０の両端部下部が支持部４８ａ、４８ｂによって支持され、張出部４４ａ、４４ｂの下部が支持部４８ｃ、４８ｄによって支持される。
【選択図】図２

Description

本発明は、走査対象物を搭載した移動ステージを定盤に沿って移動させ、画像形成等の処理を行う走査装置に関する。

例えば、所望の画像パターンに従ってレーザビームを制御し、シート状の感光材料を露光走査することにより、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等のフィルタやプリント基板を製造する露光装置が開発されている。図７は、このような露光装置２の概略構成を示す（特許文献１参照）。

露光装置２は、脚部３ａ〜３ｆにより支持される長方形状の定盤４と、定盤４上に配設された２本のガイドレール６ａ、６ｂに沿って移動可能な移動ステージ８と、定盤４上に配設される門型のコラム１０と、コラム１０に固定され、移動ステージ８に位置決めされた露光対象物１２をレーザビームにより走査するスキャナ１４とを備える。

露光対象物１２は、移動ステージ８とともに矢印方向に移動される一方、スキャナ１４から出力されるレーザビームが矢印方向と直交する方向に照射されることで、二次元画像が記録される。

ここで、スキャナ１４は、例えば、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をパターンジェネレータとする複数の露光ヘッドからなり、各露光ヘッドにより二次元画像を高精細且つ高速度に記録するように構成されている。

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をシリコン等の半導体基板上に二次元的に配列したミラーデバイスであり、レーザ光源から出力されたレーザビームをコリメータレンズでコリメートした後、反射面の角度が制御されたＤＭＤによって選択的に反射させ、マイクロレンズアレーを介して露光対象物１２上に集光させることにより、二次元画像の記録が行われる。

特開２００４−６２１５５号公報

ところで、露光対象物１２に二次元画像を高精度に記録するためには、露光対象物１２の位置決めされた移動ステージ８が定盤４に沿って高精度に移動されなければならない。この要求に応えるべく、移動ステージ８を支持する定盤４は、通常、変形が殆ど生じることのない鋳物や石等の一体物で構成される。従って、定盤４は、相当な重量物である。また、コラム１０を介して定盤４に載置されるスキャナ１４は、多数の光学系からなる複数の露光ヘッドを備えるため、これらも相当な重量物である。

従って、定盤４、移動ステージ８、コラム１０、スキャナ１４等の重量物を変形することなく高い位置決め精度を維持した状態で支持するため、長方形状の定盤４の各偶角部に脚部３ａ、３ｂ、３ｅ、３ｆを配設するとともに、スキャナ１４の荷重が集中するコラム１０の下部にも脚部３ｃ、３ｄを配設している。

この場合、多数の脚部３ａ〜３ｆが必要になるとともに、脚部３ａ〜３ｆ自体の重量が加算されて露光装置２の重量も重くなってしまう。

本発明は、前記の不具合を解消すべくなされたものであり、走査対象物に対する高い処理精度を確保することのできる軽量で廉価な走査装置を提供することを目的とする。

本発明の走査装置は、走査対象物を搭載する移動ステージと、前記移動ステージを移動可能に支持する定盤と、前記定盤上に配設され、前記移動ステージの移動方向と直交する方向に並設される２本の支持部材と、前記２本の支持部材間に固定される処理手段とを備え、前記移動ステージによって移動する前記走査対象物を前記処理手段により処理する走査装置であって、
前記定盤は、前記移動ステージの移動方向の前後と、前記各支持部材の下部とにそれぞれ配設される４組の支持機構により支持されることを特徴とする。

この場合、定盤は、移動ステージの移動方向の前後が支持機構によってそれぞれ支持されているため、移動ステージの移動方向に対する位置決め精度が確保される。また、定盤上に配設される２本の支持部材の下部が支持機構によってそれぞれ支持されているため、支持部材に固定された処理手段の定盤に対する位置決め精度が確保される。この結果、移動ステージと処理手段との位置決め精度が必要最低限の４組の支持機構によって確保されるため、走査対象物に対する高精度な処理を実現することができる。

なお、定盤を、移動ステージの移動方向に延在して移動ステージを支持する第１支持部と、第１支持部の両側部から突出して２本の支持部材を支持する第２支持部とで構成し、第１支持部の前後と、第２支持部とを各支持機構で支持することにより、定盤の軽量化を図って変形をさらに抑制し、走査対象物に対する高精度な処理を実現することができる。

また、支持機構は、高さ調整機構によって定盤の各部の高さを調整するとともに、定盤と高さ調整機構との間に配設される振動遮断部材により、定盤と高さ調整機構との間での振動の伝達を遮断するように構成することができる。

処理手段を、走査対象物に画像を形成する画像形成手段とした場合、走査対象物に対して画像を高精度に形成することができる。

なお、画像形成手段としては、走査対象物に形成する画像に応じて光ビームを変調する空間光変調素子、光ビームを変調して走査対象物に画像を露光記録する露光手段を用いることができる。

本発明によれば、移動ステージを支持する重量物からなる定盤と、処理手段が固定された２本の支持部材とを必要最低限の支持機構によって高精度に支持することができるため、走査対象物に対する処理精度を確保し、軽量で廉価な走査装置を提供することができる。

図１は、本実施形態の露光装置２０の概略構成図、図２は、露光装置２０の分解斜視図である。

露光装置２０は、支持機構２２と、支持機構２２によって所定の基準面上に支持される定盤２４と、定盤２４上に配設される２本のガイドレール２６ａ、２６ｂに沿って矢印Ａ、Ｂ方向に移動可能な移動ステージ２８と、定盤２４上に配設されるコラム３０ａ、３０ｂ（支持部材）と、コラム３０ａ、３０ｂ間に固定されるスキャナ定盤３２と、スキャナ定盤３２に位置決め固定される８組の露光ヘッド３４ａ〜３４ｈ（処理手段、画像形成手段、露光手段）と、コラム３０ａ、３０ｂ間に固定されるカメラ定盤３６と、カメラ定盤３６に位置決め固定される２台のアラインメントカメラ３８ａ、３８ｂとから基本的に構成される。なお、コラム３０ａ、３０ｂは、一体型の門型支持部材であってもよい。

定盤２４は、移動ステージ２８の移動方向に延在する長方形状の本体部４０（第１支持部）と、本体部４０の両側部に補強リブ４２を介して固定され、コラム３０ａ、３０ｂを支持する張出部４４ａ、４４ｂ（第２支持部）とから構成される。本体部４０は、鋳物や石等の変形が極めて小さい材料、あるいは、溶接構造体からなる一体物として構成される。張出部４４ａ、４４ｂは、削り出しや、溶接構造を用いて本体部４０と一体的に構成されてもよく、締結部材あるいは接着剤等の結合手段により本体部４０に結合される構成であってもよい。この場合、本体部４０は、移動ステージ２８の移動範囲にのみ配設され、また、張出部４４ａ、４４ｂは、コラム３０ａ、３０ｂを支持する範囲にのみ配設されるため、定盤２４を軽量化することができる。

支持機構２２は、図２及び図３に示すように、フレーム４６ａ〜４６ｆによって連結される４組の支持部４８ａ〜４８ｄと、各支持部４８ａ〜４８ｄに近接してフレーム４６ｂ、４６ｅ上に配設されるオイルダンパ５０ａ〜５０ｄとを備える。なお、オイルダンパ５０ａ〜５０ｄは、定盤２４の振動を低減させるものであり、省略することも可能である。また、支持機構２２を構成する支持部は、フレーム４６ａ〜４６ｆの中央部にも配設することが可能である。

支持部４８ａ及び４８ｂは、定盤２４を構成する本体部４０の長手方向両端部、あるいは、両端部近傍の下部に配設される。また、支持部４８ｃ及び４８ｄは、定盤２４を構成する張出部４４ａ、４４ｂの下部に配設される。支持部４８ａ〜４８ｄは、フレーム４６ａ〜４６ｆの下部に配設され、２枚のプレート５２ａ、５２ｂ間に挟持されるブロック体５４（高さ調整機構）と、フレーム４６ａ〜４６ｆの上部に配設され、２枚のプレート５６ａ、５６ｂ間に挟持される防振ゴム５８（振動遮断部材）とを備える。ブロック体５４は、高さ方向の厚さが高精度に設定されており、所定の基準面６０に対する定盤２４の高さを規定する。防振ゴム５８は、高粘性樹脂等の振動吸収材料から構成されており、定盤２４とブロック体５４との間での振動の伝達を遮断する作用を営む。なお、防振ゴム５８に代えて、空気ばね、コイルスプリング、防振樹脂等を用いることもできる。

移動ステージ２８は、定盤２４の本体部４０に配設されたガイドレール２６ａ、２６ｂに沿って移動する移動台座６２と、移動台座６２の上面部に昇降機構６３を介して配設され、露光対象物（走査対象物）であるシートフイルムＦを位置決め保持する露光テーブル６４とを備える。

図４は、露光装置２０の制御回路の概略構成ブロック図である。露光装置２０を制御する制御ユニット６６は、移動ステージ駆動部６８を制御して移動ステージ２８を移動させるとともに、アラインメントカメラ３８ａ、３８ｂにより撮影したシートフイルムＦのアラインメントマークに基づいて画像の記録位置を調整し、光源ユニット７０及び露光ヘッド３４ａ〜３４ｈを制御して、シートフイルムＦに所望の二次元画像を露光記録する。この場合、図５に示すように、２列の千鳥状に配設された各露光ヘッド３４ａ〜３４ｈは、各露光エリア７２ａ〜７２ｈに対して複数の画素からなる画像を同時に記録する。

図６は、露光ヘッド３４ａ〜３４ｈの構成を示す。露光ヘッド３４ａ〜３４ｈには、例えば、光源ユニット７０を構成する複数の半導体レーザから出力されたレーザビームＬが合波され、光ファイバ７４を介して導入される。レーザビームＬが導入された光ファイバ７４の出射端には、ロッドレンズ７６、反射ミラー７８及びデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）８０が順に配列される。ＤＭＤ８０は、レーザビームＬを反射する多数のマイクロミラーを備えた空間光変調素子であり、制御ユニット６６からの駆動信号により各マイクロミラーが画像情報に応じて駆動制御される。

ＤＭＤ８０によるレーザビームＬの反射側には、拡大光学系である第１結像光学レンズ８２、８４、ＤＭＤ８０の各マイクロミラーに対応して多数のレンズを配設したマイクロレンズアレー８６、等倍光学系である第２結像光学レンズ８８、９０及び焦点微調整機構であるプリズムペア９２が順に配列される。なお、マイクロレンズアレー８６の前後には、迷光を除去するとともに、レーザビームＬを所定の径に調整するためのマイクロアパーチャアレー９４、９６が配設される。

本実施形態の露光装置２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作並びに作用効果について説明する。

先ず、制御ユニット６６は、移動ステージ駆動部６８を制御し、シートフイルムＦが位置決め固定された移動ステージ２８を、定盤２４のガイドレール２６ａ、２６ｂに沿って矢印Ａ方向に移動させる。移動ステージ２８がコラム３０ａ、３０ｂ間を通過する際、カメラ定盤３６に固定されたアラインメントカメラ３８ａ、３８ｂは、シートフイルムＦの所定位置に予め記録されているアラインメントマークを撮影する。

制御ユニット６６は、撮影したアラインメントマークの画像から、シートフイルムＦの位置ずれや変形等を検出し、シートフイルムＦに記録する画像情報に対する補正データを作成する。また、制御ユニット６６は、移動ステージ２８を構成する昇降機構６３を駆動して露光テーブル６４を昇降させるとともに、露光ヘッド３４ａ〜３４ｈを構成するプリズムペア９２を制御し、露光ヘッド３４ａ〜３４ｈに対するシートフイルムＦの焦点調整処理を行う。

次に、移動ステージ２８は、矢印Ｂ方向に移動し、露光ヘッド３４ａ〜３４ｈによる二次元画像の記録処理が行われる。

すなわち、光源ユニット７０から出力されたレーザビームＬは、光ファイバ７４を介して各露光ヘッド３４ａ〜３４ｈに導かれる。レーザビームＬは、ロッドレンズ７６から反射ミラー７８を介してＤＭＤ８０に入射する。ＤＭＤ８０に入射したレーザビームＬは、二次元画像に応じて制御された複数のマイクロミラーにより選択的に反射され、第１結像光学レンズ８２、８４により拡大された後、マイクロアパーチャアレー９４を介してマイクロレンズアレー８６に導かれる。マイクロレンズアレー８６は、各レーザビームＬを第２結像光学レンズ８８、９０及びプリズムペア９２を介してシートフイルムＦ上に結像する。

この場合、移動ステージ２８は、定盤２４に沿って矢印Ｂ方向に移動し、移動ステージ２８の移動方向と直交する方向に配列される露光エリア７２ａ〜７２ｈに対して、各露光ヘッド３４ａ〜３４ｈにより複数の画素からなる二次元画像が形成される。

ここで、移動ステージ２８が移動する定盤２４の本体部４０は、両端部が支持部４８ａ、４８ｂによって支持されており、また、露光ヘッド３４ａ〜３４ｈの固定されたコラム３０ａ、３０ｂは、張出部４４ａ、４４ｂを介して支持部４８ｃ、４８ｄにより支持されている。この場合、支持部４８ａ〜４８ｄを構成するブロック体５４は、移動ステージ２８を支持する定盤２４の本体部４０と、コラム３０ａ、３０ｂを介して露光ヘッド３４ａ〜３４ｈを支持する張出部４４ａ、４４ｂとの高さを常時一定に維持し、また、支持部４８ａ〜４８ｄを構成する防振ゴム５８は、定盤２４とブロック体５４との間での振動の伝達を好適に遮断している。そのため、定盤２４の延在方向に対する位置決め精度と、移動ステージ２８に対する露光ヘッド３４ａ〜３４ｈの位置決め精度とが十分に確保されている。この結果、移動ステージ２８に位置決めされたシートフイルムＦと、スキャナ定盤３２に位置決めされた露光ヘッド３４ａ〜３４ｈとの位置関係が高精度に維持され、二次元画像が高精度に記録される。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、走査対象物であるシートフイルムＦに代えて、プリント基板、ガラス基板、所定のパターンが記録されるガラスマスク等を移動ステージ２８に位置決めし、これらに対して画像を露光記録する場合にも適用することができる。

また、走査対象物に画像を形成する場合に限られるものではなく、走査対象物に記録されている画像を読み取る場合、走査対象物の表面欠陥検査を行う場合等にも適用することができる。

本実施形態の露光装置の概略構成図である。本実施形態の露光装置の分解斜視図である。本実施形態の露光装置を構成する支持機構の断面構成図である。本実施形態の露光装置における制御回路の概略構成ブロック図である。本実施形態の露光装置を構成する露光ヘッドによる二次元画像形成処理の説明図である。本実施形態の露光装置を構成する露光ヘッドの構成図である。従来技術に係る露光装置の概略構成図である。

符号の説明

２０…露光装置２２…支持機構
２４…定盤２８…移動ステージ
３０ａ、３０ｂ…コラム３４ａ〜３４ｈ…露光ヘッド
３８ａ、３８ｂ…アラインメントカメラ４０…本体部
４２…補強リブ４４ａ、４４ｂ…張出部
４８ａ〜４８ｄ…支持部５０ａ〜５０ｄ…オイルダンパ
５４…ブロック体５８…防振ゴム
Ｆ…シートフイルム

Claims

走査対象物を搭載する移動ステージと、前記移動ステージを移動可能に支持する定盤と、前記定盤上に配設され、前記移動ステージの移動方向と直交する方向に並設される２本の支持部材と、前記２本の支持部材間に固定される処理手段とを備え、前記移動ステージによって移動する前記走査対象物を前記処理手段により処理する走査装置であって、
前記定盤は、前記移動ステージの移動方向の前後と、前記各支持部材の下部とにそれぞれ配設される４組の支持機構により支持されることを特徴とする走査装置。
請求項１記載の装置において、
前記定盤は、
前記移動ステージの移動方向に延在し、前記移動ステージを移動可能に支持する第１支持部と、
前記第１支持部の両側部に配設され、前記移動ステージの移動方向と直交する方向に突出して前記各支持部材を支持する第２支持部と、
を備え、前記各支持機構は、前記第１支持部の延在方向の前後と、前記第２支持部の下部とに配設されることを特徴とする走査装置。
請求項１記載の装置において、
前記各支持機構は、
所定の基準面に対する前記定盤の高さを調整する高さ調整機構と、
前記定盤と前記高さ調整機構との間に配設され、前記定盤と前記高さ調整機構との間での振動の伝達を遮断する振動遮断部材と、
を備えることを特徴とする走査装置。
走査対象物を搭載する移動ステージと、前記移動ステージを移動可能に支持する定盤と、前記定盤上に配設され、前記移動ステージの移動方向と直交する方向に並設される２本の支持部材と、前記２本の支持部材間に固定される処理手段とを備え、前記移動ステージによって移動する前記走査対象物を前記処理手段により処理する走査装置であって、
前記定盤は、前記移動ステージの移動方向の少なくとも前後と、前記各支持部材の下部とにそれぞれ配設される少なくとも４組の支持機構により支持されることを特徴とする走査装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置において、
前記処理手段は、前記走査対象物に画像を形成する画像形成手段からなることを特徴とする走査装置。
請求項５記載の装置において、
前記画像形成手段は、前記走査対象物に形成する画像に応じて光ビームを変調する空間光変調素子を有することを特徴とする走査装置。
請求項５記載の装置において、
前記画像形成手段は、光ビームを変調して前記走査対象物に画像を露光記録する露光手段を有することを特徴とする走査装置。