JP2007271796A - 露光装置、描画方法及び描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素で廉価な手段を用いてステージとヘッドとを相対的に移動させながら画像の歪みを補正して記録媒体に高精度な画像を形成する。
【解決手段】この露光装置、描画方法及び描画装置は、記録媒体１２を載置したステージ１４と、ヘッドとを相対的に移動させて画像を形成するための処理を行うもので、Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回前の記録媒体に対する露光処理時に測定したステージ１４とヘッドとの相対的な移動動作時の位置誤差を制御目標値として、ステージ１４とヘッドとを相対的に移動動作させるときの短期間の再現性がある誤差をオープンループ制御して補正しながら露光する。
【選択図】図１

Description

この発明は、露光ヘッドから出射された記録用の光ビームを記録媒体に照射しながら、露光ヘッドと記録媒体を載置した露光ステージとを相対的に移動させて走査することにより所定のパターンで露光する際、又は描画ヘッドからインクを記録媒体に噴射しながら、描画ヘッドと記録媒体を載置したステージとを相対的に移動させて画像を形成する際に、ヘッドと記録媒体を載置したステージとを相対的に移動させるときに発生する蛇行等の移動誤差による画像の歪みを補正可能な露光装置、描画方法及び描画装置に関する。

一般に、記録媒体、例えば、プリント配線板（以下、「ＰＷＢ」という。）やフラット・パネル・ディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」という。）の基板に所定のパターンを露光するためにフラットベッド型の露光装置が用いられている。

このフラットベッド型の露光装置では、露光ステージ上に記録媒体を載置し、この露光ステージを定盤上に設置した摺動レールに沿って移動させることにより記録媒体を主走査方向に移動しながら、露光ヘッドより画像データから生成した変調信号に基づき光源側から出射されたマルチビームを空間変調して記録媒体上に照射することにより露光処理を行う。

このように露光ステージを定盤上に設置した摺動レールに沿って移動させる場合には、露光ステージが移動動作に伴って蛇行し露光ステージに位置ずれが生じるため、露光ステージ上の記録媒体に露光される画像に歪みが生じてしまう。

そこで、従来のフラットベッド型の露光装置では、所定の撮像タイミング毎にＣＣＤカメラにより露光ステージ上に形成したマーキングを撮像して蛇行によって生じた記録ステージ（移動ステージ）のステージ面に対しての移動方向と交差する交差方向への位置ずれを測定し補正データを生成して露光時の描画位置を画像データで補正する画像シフト処理を行うことにより、リアルタイムで記録媒体に露光される画像の歪みを補正する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上述のような従来のフラットベッド型の露光装置では、記録ステージのヨーイング等の影響を抑制するようリアルタイム補正を実行するために、随時記録ステージの変動量を計測し、計測結果に基づいて、補正データを生成して露光時の描画位置を画像データで補正する画像シフト処理を行うための膨大な情報を高速演算する処理等が必要となり補正処理の負荷が大きくなる。

また、従来のリアルタイム補正を行うフラットベッド型の露光装置では、記録ステージを、ベース台に対して、回転支持手段によって記録媒体を載置する載置台を回転可能に支受し、記録ステージを搬送手段によって所定の搬送方向へ搬送するよう構成する。

さらに、このフラットベッド型の露光装置では、搬送手段によって記録ステージのベース台を搬送する際に生じるベース台の記録面垂直軸の回りの回転による載置台の向きの変動を角度変動検出手段により検出する。

そして、このフラットベッド型の露光装置では、角度変動検出手段により検出した角度変動データに基づいて、回転制御手段が載置台を回転させる回転支持手段を制御して載置台の向きの変動をリアルタイムで補償することにより、搬送手段でベース台を搬送するときにベース台にヨーイングが生じても、載置台を記録面垂直軸の回りに回転させて載置台の向きを常に同じ方向に向けることにより、描画位置をリアルタイム補正して搬送におけるヨーイングの影響を抑制して、記録媒体に良好に露光処理する。

また、このリアルタイム補正を行うフラットベッド型の露光装置では、記録ステージに、ベース台に対する載置台の位置を搬送横方向へ移動させる横移動支持手段を装着し、さらに、搬送手段によって記録ステージのベース台を搬送する際に生じる、載置台の搬送横方向への位置変動を検出する横変動検出手段を設置する。

そして、このフラットベッド型の露光装置では、横変動検出手段で検出した載置台の搬送横方向への位置の変動に基づいて、横移動制御手段が横移動支持手段を制御して、載置台の搬送横方向への位置の変動をリアルタイムで補償することにより、記録媒体の搬送におけるヨーイングの影響をさらに抑制し、記録媒体に露光される画像の歪みを補正する手段が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

上述のような従来のフラットベッド型の露光装置では、記録ステージのヨーイング等の影響を抑制するリアルタイム補正を実行するために、随時記録ステージの変動量を計測し、計測結果に基づいて、回転制御手段が載置台を回転させる回転支持手段を制御して載置台の向きの変動をリアルタイムで補償すると共に、横移動制御手段が横移動支持手段を制御して載置台の搬送横方向への位置の変動をリアルタイムで補償する制御動作を行うために膨大な情報の高速演算処理が必要となり、高速演算処理を行える高性能で高価な制御装置を用いなければならなくなる。

さらに、このリアルタイム補正を行うフラットベッド型の露光装置では、記録媒体の大型化につれて大型化し重量物となった記録ステージを高速でかつ高精度で逐次移動調整するために、回転支持手段及び横移動支持手段を、高性能で大きな駆動力を発揮できる大型で高出力の高価なものにしなければならなくなり、補正処理の負荷が大きくなるという問題がある。
特開２００５−３１６４１１号公報 特開２００５−３３１２９７号公報

本発明は、上述の点に鑑み、画像が形成される記録媒体を載せるステージが大型化し重量物となっても補正処理の負荷が増大しないようにし、簡素で廉価な手段を用いてステージとヘッドとを相対的に移動させながら記録媒体に高精度な画像を形成する処理ができるようにした露光装置、描画方法及び描画装置を新たに提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の露光装置は、記録媒体を載置したステージと、露光ヘッドとを相対的に移動させて走査露光を行う露光装置において、Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回の記録媒体に対する露光処理時に測定したステージと露光ヘッドとの相対的な移動動作時の位置誤差に基づいて制御目標値を設定し、当該制御目標値に基づいてステージと露光ヘッドとを相対的に移動動作させるときの誤差をオープンループ制御して補正しながら露光することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光装置において、制御目標値に基づいてステージと露光ヘッドとの相対的な移動動作をオープンループ制御することによって誤差を補正することを特徴とする。

前述のように構成することにより、Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回前の記録媒体に対する露光処理時に測定した誤差の値、例えば２回前から５回前までの位置誤差の平均の値等を制御目標値としてオープンループ制御して補正する場合には、以前の露光処理で位置誤差を検出した時点から、この誤差を制御目標値としてオープンループ制御して補正する動作を開始するまでに余裕があるので、画像情報を高速処理する装置又は重量物である移動ステージ等を早い応答性で動作させる高速操作用の高価な移動操作装置等を用いること無く一般の廉価な装置によってオープンループ制御による補正動作を行わせるように構成し、記録媒体に高精度な画像を形成するように走査露光処理できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の露光装置において、露光ヘッドによって記録媒体に露光する動作中に、外乱等によって生じたステージと露光ヘッドとの間における走査方向の相対的な誤差の変位量成分をリアルタイムで測定し、このリアルタイムに測定された走査方向の変位量に基づいて、オープンループ制御による補正に重畳して、ステージと露光ヘッドとの間の走査方向に対する誤差の補正をしながら露光処理を行うことを特徴とする。

上述のように構成することにより、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用、効果に加えて、この露光装置では、短期間の再現性がある誤差の補正をしながら露光処理している状態で、短期間の再現性が無い誤差を生じた場合に、リアルタイムで移動ステージと露光ヘッドとの間で相対的に走査方向に微調整する動作を重畳して、誤差を補正できるので、微調整が可能な程の比較的簡素で廉価な補正手段によりリアルタイムで短期間の再現性が無い誤差を補正できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の露光装置において、露光ヘッドによって記録媒体に露光する動作中に、外乱等によって生じた移動ステージと露光ヘッドとの間における走査方向に直交する方向の相対的な誤差の変位量成分をリアルタイムで測定し、このリアルタイムに測定された走査方向に直交する方向の変位量に基づいて、オープンループ制御による補正に重畳して、移動ステージと露光ヘッドとの間における走査方向と直交する方向に対する誤差の補正をしながら露光処理を行うことを特徴とする。

上述のように構成することにより、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発明の作用、効果に加えて、この露光装置では、短期間の再現性がある誤差の補正をしながら露光処理している状態で、短期間の再現性が無い誤差を生じた場合に、リアルタイムで移動ステージと露光ヘッドとの間で相対的に走査方向に直交する方向に微調整する動作を重畳して誤差を補正できるので、微調整が可能な程の比較的簡素で廉価な機械的補正手段によりリアルタイムで短期間の再現性が無い誤差を補正できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の露光装置に記載の露光装置において、露光ヘッドによって記録媒体に露光する動作中に、外乱等によって生じた移動ステージと露光ヘッドとの間における、記録媒体の平面中心を通り平面と直交する方向に貫通する中心線と一致する記録面垂直軸の回りの角度変動量をリアルタイムで測定し、このリアルタイムに測定された記録面垂直軸の回りの角度変動量に基づいて、オープンループ制御による補正に重畳して、移動ステージと露光ヘッドとの間における記録面垂直軸の回りの角度変動に対する誤差の補正をしながら露光処理を行うことを特徴とする。

上述のように構成することにより、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発明の作用、効果に加えて、この露光装置では、短期間の再現性がある誤差の補正をしながら露光処理している状態で、短期間の再現性が無い誤差を生じた場合に、リアルタイムで移動ステージと露光ヘッドとの間で相対的に記録面垂直軸の回りの角度変動に対する誤差を打ち消す方向に微調整する動作を重畳することにより、この誤差を補正できるので、微調整が可能な程の比較的簡素で廉価な機械的補正手段によりリアルタイムで短期間の再現性が無い誤差を補正できる。

本発明の請求項６に記載の描画方法は、記録媒体を載置したステージと、描画ヘッドとを相対的に移動させてパターンを描画する描画方法において、Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回の、記録媒体に対してパターンを描画するときに測定したステージと描画ヘッドとの相対的な移動動作時の位置誤差に基づいて制御目標値を設定し、当該制御目標値に基づいてステージと描画ヘッドとを相対的に移動動作させるときの誤差をオープンループ制御して補正しながらパターンを描画することを特徴とする。

上述の描画方法によれば、Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回前の記録媒体に対する描画処理時に測定した誤差の値、例えば２回前から５回前までの位置誤差の平均の値等を制御目標値としてオープンループ制御して補正するため、以前の描画処理で位置誤差を検出した時点から、この誤差を制御目標値としてオープンループ制御して補正する動作を開始するまでに余裕があるので、画像情報を高速処理したり重量物である移動ステージ等を早い応答性で動作させる必要がない簡易なオープンループ制御によって補正動作を行わせて描画処理できる。

本発明の請求項７に記載の描画装置は、記録媒体を載置したステージと、描画ヘッドとを相対的に移動させてパターンを描画する描画装置において、Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回の、記録媒体に対してパターンを描画するときに測定したステージと描画ヘッドとの相対的な移動動作時の位置誤差を記憶する記憶メモリと、記憶メモリから読み出した所要の位置誤差の値に基づいて制御目標値を設定し、当該制御目標値に基づいてステージと描画ヘッドとを相対的に移動動作させるときの誤差をオープンループ制御して補正しながらパターンを描画する制御部と、を有することを特徴とする。

上述のように構成することにより、Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回前の記録媒体に対する描画処理時に測定した誤差の値、例えば２回前から５回前までの位置誤差の平均の値等を制御目標値としてオープンループ制御して補正する場合には、以前の描画処理で位置誤差を検出した時点から、この誤差を制御目標値としてオープンループ制御して補正する動作を開始するまでに余裕があるので、画像情報を高速処理する装置又は重量物である移動ステージ等を早い応答性で動作させる高速操作用の高価な移動操作装置等を用いること無く一般の廉価な装置によってオープンループ制御による補正動作を行わせるように構成し、記録媒体に高精度で描画して画像を形成できる。

本発明の露光装置、描画方法及び描画装置によれば、画像が形成される記録媒体を載せるステージが大型化し重量物となっても補正処理の負荷が増大しないようにし簡素で廉価な手段を用いて、ステージとヘッドとを相対的に移動させながら記録媒体に高精度な画像を形成するように画像形成のための処理ができるという効果がある。

本発明の露光装置、描画方法及び描画装置に関する実施の形態について、図１乃至図９を参照しながら説明する。

図１の概略斜視図に示すように、本実施の形態に係る露光装置１０は、制御手段としての制御部で駆動制御されるいわゆるフラットベッド型のマルチビーム露光装置として構成する。この露光装置１０は、移動ステージ１４の平面上にＦＰＤ基板素材等である記録媒体１２を吸着して保持し、この移動ステージ１４により記録媒体１２を主走査方向に移動しながら、スキャナ２４に設置した複数の露光ヘッド３０により、制御ユニットで画像データから生成した変調信号に基づきレーザー光源（レーザー光源等）側から出射されたマルチビームを空間変調して記録媒体１２上に照射することにより露光処理を行うように構成する。

なお、記録媒体１２は、プリント基板作成用の感光材料層を有する基板、あるいは液晶表示器やプラズマ表示器等のディスプレイ用基板作成用の感光材料層を有する基板材等とすることができる。

この露光装置１０では、４本の脚部１６に支持された厚い板状の設置台１８の上面に、ステージ移動方向に沿って延びた２本の転動体を用いたリニアガイド装置２０を設置する。移動ステージ１４は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置すると共に、一般に用いられているレールとブロックとにそれぞれ研削加工された複数条列の転動面を多数のボールが転動しながらボール列を循環させる、転動体を用いたリニアガイド装置２０によって往復移動可能に支受する。

この露光装置１０は、移動ステージ１４をステージ移動方向（主走査方向）に移動させるリニアモータ等の移動機構（図示省略）と、移動ステージ１４の移動にともなってパルス信号を出力するリニアエンコーダ（図示省略）とを備え、リニアエンコーダのパルス信号を検出することにより移動ステージ１４の位置情報および走査速度を検出可能に構成する。

この移動ステージ１４の上面には、記録媒体１２を位置決めして配置できるように構成する。さらに、移動ステージ１４の移動状態を検出するため必要に応じて、移動ステージ１４上面の記録媒体１２の一方の脇には、Ｙ方向に沿って所定の間隔（本実施形態では、５０．０ｍｍ間隔）毎にマーキング１３を形成する。

この露光装置１０では、設置台１８の中央部に、移動ステージ１４の移動経路を跨ぐようにコの字状のゲート２２を設ける。このゲート２２は、コの字状の両端部を、それぞれ対応する設置台１８の両側面に固定して配置する。

このゲート２２には、一方の側にスキャナ２４を配置し、他方の側に記録媒体１２の先端および後端と、移動ステージ１４上にあるマーキング１３とを撮像するための複数のカメラ２６を配置する。これらスキャナ２４とカメラ２６とは、ゲート２２に各々取り付けて、移動ステージ１４の移動経路の上方に位置するよう固定配置する。

スキャナ２４は、図２および図４に示すように、２行５列の略マトリックス状に配列された１０個の露光ヘッド３０（３０Ａ〜３０Ｊ）を備える。

各露光ヘッド３０の内部には、図示しないが、入射された光ビームを空間変調する空間光変調素子（ＳＬＭ）である市販のデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を装着する。

このＤＭＤは、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば、６００個×８００個）の微小ミラーであるマイクロミラーを格子状に配列したミラーデバイスとして全体がモノリシック（一体型）に構成されている。

各ピクセルの最上部に配設されるマイクロミラーの表面には、アルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。また、各マイクロミラーの下面中央には、支柱が突設されている。

このＤＭＤは、各ピクセルに対応して、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セル上にそれぞれ設けられたヒンジに、マイクロミラーに突設された支柱の基端部を取り付けて、ヒンジを軸としてマイクロミラーを対角線方向に、±１０度程度傾斜可能に装着して構成する。

このＤＭＤでは、ＳＲＡＭセル上のマイクロミラーが傾斜する対角線方向の両端部にそれぞれ構成された各ミラー アドレス エレクトロード（Ｍｉｒｒｏｒ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）の一方側又は他方側に蓄えた電荷による静電気力を利用して、マイクロミラーがオン状態である＋１０度に傾いた状態又はマイクロミラーがオフ状態である−１０度に傾いた状態に駆動制御可能に構成されている。

このように構成されたＤＭＤでは、ＳＲＡＭセルにデジタル信号が書き込まれると、画像信号に応じて、ＤＭＤの各ピクセルにおけるマイクロミラーが、それぞれ対角線を中心としてＤＭＤが配置された基板側に対してオン状態である＋１０度に傾いた状態又はオフ状態である−１０度に傾いた状態となるように制御され、光源側からＤＭＤに入射された光をそれぞれのマイクロミラーの傾き方向へ反射させる。

このオン状態のマイクロミラーにより反射された光は露光状態に変調され、ＤＭＤの光出射側に設けられた投影光学系により記録媒体上へ結像される。またオフ状態のマイクロミラーにより反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体に入射する。

このようなＤＭＤを備えた各露光ヘッド３０は、その露光エリア３２（３２Ａ〜３２Ｊ）が走査方向に対して傾斜した矩形状（平行四辺形状でも良い）のエリアとなるように配置する。そして、移動ステージ１４の移動に伴い、所要のタイミングで各露光ヘッド３０から記録媒体１２上へ変調された光ビームを照射することによって、図３に示すように、露光ヘッド３０ごとの帯状の露光済み領域３４を形成する。この帯状の露光済み領域３４は、ＤＭＤの２次元配列されたマイクロミラーに対応したドットによって形成される。

また、上述のようにＤＭＤを走査方向に対して傾斜して配置することによって、走査方向に直交する方向に並ぶ露光点の間隔をより狭くすることができ、高解像度化を図ることができる。

また、図３に示すように、帯状の露光済み領域３４のそれぞれが、隣接する露光済み領域３４と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド３０の各々は、その配列方向に所定間隔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露光エリア３２Ａ、露光エリア３２Ａの右隣に位置する露光エリア３２Ｃ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露光エリア３２Ｂにより露光される。同様に、露光エリア３２Ｂと、露光エリア３２Ｂの右隣に位置する露光エリア３２Ｄとの間の露光できない部分は、露光エリア３２Ｃにより露光される。

また、この露光装置１０には、ステージ姿勢測定部７０として、移動ステージ１４の移動誤差の状態を検出するため必要に応じて、図４に示すように、Ｘ方向（走査方向に直交する方向）についての移動ステージ１４の位置情報を測定するＸ方向位置情報測定部５０と、Ｙ方向（走査方向）についての移動ステージ１４の位置情報を測定するＹ方向位置情報測定部５２とを設置する。

このＸ方向位置情報測定部５０は、移動ステージ１４における走査方向に延びる側面に側面ミラー５０Ａを設置し、この側面ミラー５０Ａにレーザ光を射出するとともにその反射光を検出して側面ミラー５０Ａまでの距離を測定するＸ方向レーザ測長部５０Ｂを設置して構成する。

なお、図４のＸ方向位置情報測定部５０においては、Ｘ方向レーザ測長部５０Ｂを１つ設けた構成を図示しているが、実際には、走査露光中における移動ステージ１４のＸ方向の変位量を検出するために十分な数のＸ方向レーザ測長部５０Ｂを設けるものとする。また、このＸ方向位置情報測定部５０は、Ｘ方向レーザ測長部５０Ｂを１つだけ設け、側面ミラー５０Ａの長さを移動ステージ１４の変位量を求めるために十分な長さとするように構成してもよい。

また、Ｙ方向位置情報測定部５２は、移動ステージ１４の走査方向（移動方向）に直交する方向に延びる側面上の所定２箇所にキューブミラー５２Ａ，５２Ｂを設置し、この一方のキューブミラー５２Ａにレーザ光を射出するとともにその反射光を検出してキューブミラー５２Ａまでの距離を測定する第１のＹ方向レーザ測長部５２Ｃを設置し、他方のキューブミラー５２Ｂにレーザ光を射出するとともにその反射光を検出してキューブミラー５２Ｂまでの距離を測定する第２のＹ方向レーザ測長部５２Ｄを設置して構成する。

また、このステージ姿勢測定部７０は、Ｘ方向位置情報測定部５０により測定された位置情報とＹ方向位置情報測定部５２により測定された位置情報とに基づいて、移動ステージ１４のＸ方向およびＹ方向についてのリアルタイム変位量と回転量とを求めるステージ姿勢演算部７３を備える。

次に、上述した露光装置の電気的構成について説明する。

この露光装置１０は、図５に示すように、露光すべき露光画像を表す露光画像データが入力される露光画像データ入力部４０と、露光画像データ入力部４０に入力された露光画像データを、露光ヘッド３０毎の分割露光画像データに分割する露光画像データ分割部４１と、露光画像データ分割部４１により分割された各露光ヘッド３０の分割露光画像データをそれぞれ記憶する分割画像記憶メモリ４２と、分割画像記憶メモリ４２に記憶された各分割露光画像データに対しシフト処理を施す画像シフト処理部４３と、画像シフト処理部４３によってシフト処理の施された各分割露光画像データをＤＭＤ３６の各マイクロミラーのビーム位置に対応したドットパターンからなるフレームデータに変換するドットパターン変換部４４と、ドットパターン変換部４４により変換された各露光ヘッド３０のフレームデータと後述するリセットタイミング算出部９５において算出されたリセットタイミングに基づいて各露光ヘッド３０の各ＤＭＤ３６に制御信号を出力する露光ヘッド制御部４５とを備えている。なお、リセットタイミングとは、露光ヘッド制御部４５から露光ヘッド３０のＤＭＤ３６に制御信号が出力されるタイミングであって、このタイミングでＤＭＤ３６におけるデータが書き換えられ、ＤＭＤ３６のマイクロミラーの状態が切り替わるものである。

この露光装置１０では、移動ステージ１４と露光ヘッド３０とを相対的に移動して、移動ステージ１４上の記録媒体１２に走査露光を行う際に生じる、図４に例示するようなヨーイング補正、真直誤差補正、送り位置誤差補正を行うように構成する。

また、露光装置１０には、後述するステージ姿勢測定部７０によって１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に測定された測定情報に基づいて、移動ステージ１４の１回前の記録媒体１２に対する露光処理時の変位量を算出する露光処理時の変位量算出部８０を設ける。

この露光処理時の変位量算出部８０は、ステージ姿勢測定部７０により求められたＸ方向についての１回前の露光処理時の変位量と回転量とに基づいて、各露光ヘッド３０に対する移動ステージ１４のＸ方向についての１回前の露光処理時の変位量を算出するＸ方向変位量算出部８１と、ステージ姿勢測定部７０により求められたＹ方向についてのリアルタイム変位量と回転量とに基づいて、各露光ヘッド３０に対する移動ステージ１４のＹ方向についてのリアルタイム変位量を算出し、そのリアルタイム変位量に基づいて各露光ヘッド３０のリセットタイミングのパルス補正数を算出するリセットタイミング補正量算出部８２とを備えている。

この露光処理時の変位量算出部８０は、Ｘ方向変位量算出部８１で算出された１回前の露光処理時の変位量を、露光処理を行う度に更新しながらＸ方向位置情報測定部５０に記憶させる。

さらに、この露光処理時の変位量算出部８０は、前述したリセットタイミング算出部９５で１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に算出されたＹ方向についての移動ステージ１４の変位量に基づいて求められた、パルス補正数を、露光処理を行う度に更新しながらパルス補正数メモリ６０に記憶させる。

このリセットタイミング算出部９５は、露光処理時の変位量算出部８０により算出されたＹ方向についての移動ステージ１４のリアルタイム変位量に応じたパルス補正数と、パルス補正数メモリ６０に対して１回前の露光処理時に記憶されたパルス補正数とに基づいて、各露光ヘッド３０のリセットタイミングを算出する機能を備える。

また、この露光装置１０は、露光装置全体を制御するコントローラ（図示省略）を備える。

次に、上述のように構成した露光装置１０の作用について説明する。

この露光装置１０では、少なくとも１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に測定した記録媒体１２を搬送する移動ステージ１４の移動動作時の位置誤差を制御目標値として（１回前からＮ回前の露光時の移動ステージ１４の位置誤差を平均したデータを制御目標値とし、又はＮ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回前の記録媒体に対する露光処理時に測定した誤差の値、例えば２回前から５回前までの位置誤差の平均の値等を制御目標値としても良い）、移動ステージ１４の移動動作に起因する誤差をオープンループ制御して補正しながら露光すると共に、記録媒体１２上への露光中に、外乱等によって生じた移動ステージ１４の変位量をリアルタイムに測定し、このリアルタイムに測定された変位量を、移動ステージ１４のオープンループ制御による補正に加味して、記録媒体１２上の所要位置に所定の露光画像が露光されるように露光処理を行う。

この露光装置１０では、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に移動ステージ１４の変位量を測定する。この露光装置１０では、露光処理時に移動ステージ１４を、移動機構により図１に示す位置から上流側へ移動する。なお、ここで上流側とは、図１に向かって右側（ゲート２２に対してスキャナ２４が設置されている側）であり、下流側とは、図１に向かって左側（ゲート２２に対してカメラ２６が設置されている側）を言うものとする。

この露光装置１０では、移動ステージ１４を上流側端部まで移動した後、記録媒体１２に対する露光処理のため、下流側に所望の一定速度で移動する。このとき露光装置１０では、移動ステージ１４の移動にともなって、リニアエンコーダからパルス信号が出力されコントローラに入力される。

この露光装置１０では、コントローラが、リニアエンコーダからのパルス信号をカウントし、１００００００パルスをカウントする毎にカメラ２６に制御信号を出力し、カメラ２６によって移動ステージ１４上に設けられたマーキング１３を撮像する。なお、ここで用いるリニアエンコーダは、移動ステージ１４が０．１μｍ移動する毎にパルス信号を出力することとし、調整分解能を上げるため、０．１μｍピッチのパルスを２逓倍し、０．０５μｍピッチのパルス信号を出力するよう構成する。

したがって、この露光装置１０では、に１００００００パルス毎にカメラ２６によりマーキング１３を撮像することによってマーキング１３の間隔に応じた撮像が可能となる（０．０５μｍ／１パルス×１００００００パルス＝５０ｍｍ）。

この露光装置１０では、カメラ２６によってマーキング１３を撮像した撮像画像データがコントローラに出力されると、コントローラが入力された撮像画像データに基づいて移動ステージ１４のＸ方向についての変位量を求める。

すなわちコントローラは、カメラ２６によって撮像された撮像画像におけるマーキング画像のＸ方向についての位置が、予め設定されたＸ方向基準線からの位置からずれているときのずれ量を求めることによってマーキング１３のＸ方向についての変位量を求める。なお、マーキング画像の位置ずれ量は、たとえば、マーキング画像の重心のＸ方向基準線からのずれ量として求めても良い。

この露光装置１０のコントローラでは、カメラ２６によって撮像した各マーキング１３の撮像画像データに基づいて、各マーキング１３の変位量を順次取得する。そして、この露光装置１０のコントローラでは、各マーキング１３の変位量をプロットし補間することによって蛇行曲線が求める。

そして、この露光装置１０では、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に求めた蛇行曲線を、Ｘ方向変位量記憶メモリ６２に記憶させる。

また、この露光装置１０のコントローラは、マーキング１３の撮像画像データに基づいて移動ステージ１４のＹ方向についての変位量を求める。

具体的に言うと、露光装置１０のコントローラは、カメラ２６によって撮像された撮像画像におけるマーキング画像のＹ方向についての位置が、予め設定されたＹ方向基準線からの位置からずれているときのずれ量を求めることによってマーキング１３のＹ方向についての変位量を求める。なお、マーキング画像の位置ずれ量は、たとえば、マーキング画像の重心のＹ方向基準線からのずれ量として求めても良い。

そして、この露光装置１０では、上述のようにして求めた各マーキング画像の位置ずれ量がそれ以前に撮像されたマーキング画像の位置ずれ量に対し、どれだけずれが増減したかが求められ、その増減した位置ずれ量を補正するために必要なリニアエンコーダによる２逓倍のパルス数を算出する。

例えば、この露光装置１０では、５０ｍｍの位置にあるマーキング１３を撮像した場合に＋４．５μｍの位置ずれ量が算出され、１００ｍｍの位置にあるマーキング１３を撮像した場合に＋５．３μｍの位置ずれ量が算出された場合に、５０ｍｍ〜１００ｍｍの区間に５．５μｍ−４．５μｍ＝０．８μｍだけが大きくなっているとすると、５０ｍｍ〜１００ｍｍの区間の移動ステージ１４の変位量が０．８μｍということになる。

そこで、この露光装置１０のリニアエンコーダでは、０．０５μｍ移動する毎に２逓倍されたパルスが検出されるため、０．８μｍ／０．０５μｍ＝１６パルス分減らす補正を行うことにより５０〜１００ｍｍ区間の間に生じたＹ方向の変位量を補正することができることになる。

上述のようにしてこの露光装置１０では、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に求めた各マーキング画像のＹ方向についての位置ずれ量に基づき、マーキング１３の区間毎について移動ステージ１４の変位量に応じたパルス補正数を求めてテーブルとし、このパルス補正数のテーブルをパルス補正数メモリ６０に記憶させる。なお、パルス補正数のテーブルは、マーキング１３を撮像したカメラ２６のＸ方向についての位置情報と各露光ヘッド３０の位置情報とに基づいて、その相対的な位置関係に対応して補正され、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に求められた露光ヘッド３０毎のパルス補正数のテーブルが、パルス補正数メモリ６０に記憶される。

また、この露光装置１０では、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に求める移動ステージ１４のＸ方向についての変位量と、今回の記録媒体１２に対する露光中における移動ステージ１４のリアルタイムのＹ方向の変位量を測定する他の手段について説明する。

この変位量を測定する他の手段では、移動ステージ１４を図１に示す位置から上流側に移動し、上流側端部まで移動した後、所望の一定速度で下流側に移動する。そして、移動ステージ１４の下流側への移動にともなって、各露光ヘッド３０により記録媒体１２上への露光が開始するとともに、その露光中における移動ステージ１４のリアルタイムの変位量を測定する。

この露光装置１０では、移動ステージ１４を下流側へ移動するとともに、図４に示す第１のＹ方向レーザ測長部５２Ｃと第２のＹ方向レーザ測長部５２Ｄからそれぞれキューブミラー５２Ａ，５２Ｂにレーザ光が射出され、Ｘ方向レーザ測長部５０Ｂから側面ミラー５０Ａにレーザ光が射出される。

そして、第１および第２のＹ方向レーザ測長部５２Ｃ、５２Ｄから射出されたレーザ光は、キューブミラー５２Ａ，５２Ｂにより反射され、その反射光がそれぞれ第１および第２のＹ方向レーザ測長部５２Ｃ、５２Ｄにより検出されてキューブミラー５２Ａ，５２Ｂまでの距離がそれぞれ測定される。また、Ｘ方向レーザ測長部５０Ｂから射出されたレーザ光は側面ミラー５０Ａにより反射され、その反射光がＸ方向レーザ測長部５０Ｂにより検出されて側面ミラー５０Ａまでの距離が測定される。

そして、その測定結果がステージ姿勢演算部７３に出力され、ステージ姿勢演算部７３において、Ｘ方向レーザ測定部５０Ｂの測定結果に基づいて移動ステージ１４のＸ方向についての位置情報Ｘ１が測定され、Ｙ方向レーザ測長部５２Ｃの測定結果に基づいて移動ステージ１４のＹ方向についての位置情報Ｙ１，Ｙ２がそれぞれ測定される。

またステージ姿勢演算部７３には、移動ステージ１４が理想的に移動した場合の基準となる位置情報を予め設定しておき、その位置情報と上述のようにして取得された位置情報Ｘ，Ｙ１，Ｙ２とに基づいて、移動ステージ１４のＸ方向についてのリアルタイム変位量Ｘと、Ｙ方向についてのリアルタイム変位量Ｙと、移動ステージ１４の回転量θが求められる。

なお、Ｘ方向についてのリアルタイム変位量Ｘ、Ｙ方向についてのリアルタイム変位量Ｙおよび回転量θの取得は、たとえば、露光ヘッド制御部４５から露光ヘッド３０にリセットタイミングが出力される、予め設定されたパルス数毎に行うようにすればよい。

そして、移動ステージ１４が移動するとともに、リアルタイム変位量Ｘ，Ｙおよび回転量θが上述のようにして順次求められ、Ｙ方向についてのリアルタイム変位量Ｙと回転量θとがリセットタイミング補正量算出部８２に出力され、Ｘ方向についてのリアルタイム変位量Ｘと回転量θとがＸ方向変位量算出部８１に出力される。

そして、リセットタイミング補正量算出部８２においては、順次入力されるＹ方向についてのリアルタイム変位量Ｙと回転量θに基づいて、各露光ヘッド３０に対する移動ステージ１４のリアルタイム変位量Ｙ１〜ＹＮが順次求められる。なお、上記リアルタイム変位量Ｙ１〜ＹＮは、露光ヘッド３０毎の移動ステージ１４に対する位置情報と移動ステージ１４のリアルタイム変位量Ｙおよび回転量θとに基づいて求められるものである。

そして、露光ヘッド３０毎のリアルタイム変位量Ｙ１〜ＹＮに基づいて、各露光ヘッド３０について、上述と同様にして、パルス補正数が順次算出され、その各露光ヘッド３０についてのパルス補正数が順次リセットタイミング算出部９５に出力される。

一方、Ｘ方向変位量算出部８１においては、順次入力されるＸ方向についてのリアルタイム変位量Ｘと回転量θに基づいて、各露光ヘッド３０に対する移動ステージ１４のリアルタイム変位量Ｘ１〜ＸＮが順次求められる。なお、上述のリアルタイム変位量Ｘ１〜ＸＮは、露光ヘッド３０毎の移動ステージ１４に対する位置情報と移動ステージ１４のリアルタイム変位量Ｘおよび回転量θとに基づいて求められるものである。

そして、今回の記録媒体１２に対する露光処理時に順次求められた各露光ヘッド３０毎のリアルタイム変位量Ｘ１〜ＸＮは、Ｘ方向変位量記憶メモリ６２に順次出力され、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に求めた変位量Ｘ１〜ＸＮと区別して記憶される。

次に、Ｘ方向変位量記憶メモリ６２に記憶された１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に求めた各露光ヘッド３０に対する移動ステージ１４の変位量Ｘ１〜ＸＮ（又は蛇行曲線）に基づいて、各露光ヘッド３０のＸ方向についての露光位置を補正するとともに、リセットタイミング補正量算出部８２において算出されたパルス補正数とパルス補正数メモリ６０に記憶されたパルス補正数とに基づいて、各露光ヘッド３０のリセットタイミングを制御することによって、記録媒体１２上の所要位置に露光画像を露光する方法について図５により説明する。

まず、この露光装置１０では、露光画像データ入力部４０に記録媒体１２上に露光すべき露光画像を表す露光画像データが入力される。そして、その露光画像データは露光画像データ入力部４０から露光画像データ分割部４１に出力される。

この露光画像データ分割部４１は、入力された露光画像データを、露光ヘッド３０毎の分割露光画像データに分割し、その露光ヘッド３０毎の分割露光画像データをそれぞれ分割画像記憶メモリ４２に記憶する。

次に、この露光装置１０では、記録媒体１２が設置された移動ステージ１４を上流側から下流側に向けて所望の一定速度により移動する。そして、カメラ２６により記録媒体１２の先端が検出されると所定のリセットタイミングにより各露光ヘッド３０により記録媒体１２への露光が開始されるが、このとき、以下のような処理が行われる。

記録媒体１２の先端が検出されると、画像シフト処理部４３は分割画像記憶メモリ４２から移動ステージ１４に対する各露光ヘッド３０の位置に応じた分割露光画像データを読み出し、露光ヘッド３０毎に読み出された分割露光画像データに対しそれぞれシフト処理を行う。

具体的には、Ｘ方向変位量記憶メモリ６２に記憶されている１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に求めた各露光ヘッド３０に対する移動ステージ１４の変位量Ｘ１〜ＸＮ（又は蛇行曲線）に基づいて、移動ステージ１４の位置（本実施形態においては４０パルス×０．０５μｍ＝０．２μｍ）毎のＸ方向についての移動ステージ１４の変位量を求め、その変位量を画像シフト処理部４３にそれぞれ出力する。

この画像シフト処理部４３は、入力された各露光ヘッド３０の分割露光画像データに対し、露光ヘッド３０毎の移動ステージ１４の変位量に基づいてシフト処理を施す。

より具体的には、画像シフト処理部４３は、入力された分割露光画像データに対し、移動ステージ１４の変位量の幅に対応したマージン画像データを付加し、そのマージン画像データの付加された分割画像データに対し、移動ステージ１４の変位量に基づいてシフト処理を施し、そのシフト処理の施された分割露光画像データに対し、つなぎ目位置でのトリミング処理を施し、そのトリミング処理の施された分割露光画像データをドットパターン変換部４４に出力する。

このドットパターン変換部４４は、シフト処理の施された各露光ヘッド３０毎の分割露光画像データから、各露光ヘッド３０における各ＤＭＤ３６のマイクロミラーのビーム位置に対応する露光点データを取り出し、その露光点データからなるフレームデータを生成する。

なお、露光画像データ入力部４０に記録媒体１２上に露光すべき露光画像を表す露光画像データが入力されてから、ドットパターン変換部４４でフレームデータを生成するまでの処理は、１回前の記録媒体１２に対する露光処理の終了時から今回の記録媒体１２に対する露光処理開始までの時間を利用して予め行っておくことができる。

次に、露光ヘッド制御部４５は、以下のようにしてリセットタイミング算出部９５において求められたリセットタイミングで、ドットパターン変換部４４で生成されたフレームデータに基づく制御信号を各露光ヘッド３０の各ＤＭＤ３６に出力する。

このリセットタイミング算出部９５では、リニアエンコーダから出力されるパルス信号が４０パルス数カウントされる毎にリセットタイミングを各露光ヘッド３０に出力するよう予め設定されている。つまり、移動ステージ１４が２．０μｍ移動する毎にリセットタイミングが１回出力されるように予め設定されている。

そして、この予め設定された４０パルス数を、パルス補正数メモリ６０に記憶されたパルス補正数と、リセットタイミング補正量算出部８２において求められたパルス補正数とに基づいて増減させることによってリセットタイミングを露光ヘッド３０毎に制御し、記録媒体１２上のＹ方向についての所要位置に所定の露光画像を露光する。

具体的には、例えば、５０ｍｍ〜１００ｍｍの区間におけるリセットタイミングを算出する場合に、パルス補正数メモリ６０に記憶されたテーブルに基づいて、各露光ヘッド３０について、それぞれ５０ｍｍ〜１００ｍｍの区間におけるパルス補正数を読み出す。

次に、５０ｍｍ〜１００ｍｍの区間におけるパルス補正数が−１６である場合には、５０ｍｍ〜１００ｍｍの区間の間に、リセットタイミングが１００００００パルス／４０パルス＝２５０００回あるので、この２５０００回のリセットタイミングの中の１６回の所定のリセットタイミングについて４０パルスから３９パルスに補正する。

さらに、リセットタイミング補正量算出部８２において算出されたパルス補正数に基づいてリセットタイミングを出力するパルス数を補正する。具体的には、リセットタイミング補正量算出部８２において、各露光ヘッド３０について、４０パルス数毎に求められたパルス補正数がリセットタイミング算出部９５に出力され、補正されたパルス数に対し、さらにリセットタイミング補正量算出部８２において算出されたパルス補正数分だけ増減され、その増減されたパルス数に応じたタイミングでリセットタイミングが露光ヘッド制御部４５毎に出力される。

そして、移動ステージ１４の移動に伴って、補正された各露光ヘッド制御部４５のパルス数毎に、リセットタイミング算出部９５から各露光ヘッド制御部４５にリセットタイミングが出力され、各露光ヘッド制御部４５はそのリセットタイミングに応じて制御信号を各露光ヘッド３０のＤＭＤ３６に出力する。

そして、各ＤＭＤ３６は、各露光ヘッド制御部４５から出力された制御信号に基づいてマイクロミラーをＯＮ／ＯＦＦさせ、記録媒体１２上に露光画像を露光する。

図８に、上述のようにして露光ヘッド３０毎に分割露光画像データにシフト処理を施すとともに、そのリセットタイミングを制御した場合の露光画像の一例を示す。なお、図８における濃い部分がシフト処理およびリセットタイミングの制御を行わなかった場合における露光画像の位置を示し、薄い部分がシフト処理およびリセットタイミングの制御を行った場合における露光画像の位置を示している。

次に、記録媒体１２上の後端がカメラ２６により撮像された時点で露光処理が終了し、再び、移動ステージ１４が上流側端部まで移動する。

上述したように、この露光装置１０では、記録媒体１２を載せる移動ステージ１４の位置を、マーキング１３及びカメラ２６又はＸ方向位置情報測定部５０及びＹ方向位置情報測定部５２等で測定し、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に測定したＸ方向についての移動ステージ１４の変位量の測定データを用いてオープンループで画像位置制御を行うことで、Ｘ方向についての高速・高精度のリアルタイム制御を使うことなく良好な画像を形成することができる。

また、この露光装置１０では、図示しないが、パルス数メモリに１回前の記録媒体１２に対する露光処理時にリセットタイミング算出部９５において求められたリセットタイミングを記憶させておき、今回の記録媒体１２に対する露光処理時にパルス数メモリから読み出した１回前の露光処理時のリセットタイミングで露光ヘッド３０毎に制御し、記録媒体１２上のＹ方向についての所要位置に所定の露光画像を露光するように構成しても良い。

このように１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に測定した移動ステージ１４の変位量の測定データを用いてオープンループで画像位置制御を行う場合には、短期間の再現性がある、転動体を用いたリニアガイド装置２０の歪みにより移動ステージ１４が蛇行して生じる誤差と、経時変化により転動体を用いたリニアガイド装置２０のガイド形状が変化して蛇行を生じる誤差とを、１回前の露光時の移動ステージ１４の位置誤差を制御目標値として、画像処理により露光するデータを移動ステージ１４の位置誤差を補正するように変形させて露光することにより良好に補正することができる。

また、この露光装置１０においては、Ｙ方向についてのリアルタイム変位量に基づいてリセットタイミングを制御することによって露光画像の露光位置を補正する場合には、露光装置１０の設置環境からの振動による一時的な位置ずれに対しても補正処理を施すことができ、より高精度な露光画像の位置合わせを行うことができる。さらに、例えば、露光画像データに対し、Ｙ方向に対応する方向についてシフト処理を施して補正する場合と比較すると、露光画像データの解像度に制約を受けることなく、高分解能な補正を行うことができる。

次に、前述のように構成した露光装置１０において、移動ステージ１４のＸ方向についてのリアルタイム変位量に応じた補正を行う手段について説明する。

この場合には、図９に示すように、各露光ヘッド３０に、ガラスなどから形成された平行平板１００を設置する。この平行平板１００は、露光ヘッド３０の光軸に対して直交し、Ｙ方向に平行な軸回りに回転可能に支持して構成する。

そして、平行平板１００のＸ方向についての一方の端部には、板バネ１０１を設け、その板バネ１０１の一端を露光装置１０の筐体の一部に固定する。また、板バネ１０１には、歪ゲージ１０２を設け、平行平板１００の他方の端部にはピエゾアクチュエータ１０３を装着して光学系を構成する。

このピエゾアクチュエータ１０３は、入力された制御信号と歪ゲージ１０２による出力結果に基づいて図９（Ｂ）に示す矢印Ａ方向に伸縮し、ピエゾアクチュエータ１０３が矢印Ａ方向に伸縮することにより平行平板１００が矢印Ｂ方向に回動する。

この平行平板１００を装着した露光ヘッド３０は、ピエゾアクチュエータ１０３により、平行平板１００を矢印Ｂ方向に回動させることによって、露光ヘッド３０から射出されたレーザ光のＸ方向についての記録媒体１２上への照射位置を、図９（Ｂ）に点線で示すように移動制御させることができる。

この露光装置１０では、露光ヘッド３０毎に求められたリアルタイム変位量Ｘ１〜ＸＮに基づいて、各露光ヘッド３０に、このリアルタイム変位量Ｘ１〜ＸＮに応じたピエゾアクチュエータ１０３の制御信号を生成し、この生成した制御信号で各ピエゾアクチュエータ１０３を伸縮制御することによって、露光ヘッド３から射出されたレーザ光をリアルタイム変位量Ｘ１〜ＸＮに応じた量だけＸ方向について移動させる。

これにより、この露光装置１０では、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に測定した移動ステージ１４の変位量の測定データを用いてオープンループで画像位置制御を行っている露光画像の露光処理中に、記録媒体１２および露光ヘッド３０の相対的な位置ずれを移動ステージ１４のリアルタイム変位量として取得し、その取得したリアルタイム変位量に基づいて、露光ヘッド３０の露光点の形成位置を上乗せして補正するようにしたので、たとえば、設置環境からの振動の影響などによって、記録媒体１２および露光ヘッド３０の相対的な位置が一時的にずれた場合においても、その位置ずれ応じて微少量移動操作するだけでリアルタイムに露光点の形成位置を補正でき、記録媒体１２上の所要の位置に露光画像を正確に露光することができ、振動による画像品質の劣化を抑制することができる。

また、この露光装置１０で平行平板１００等の光学系を用いてＸ方向についての補正を行うようにした場合には、露光画像データの解像度に制約を受けることなく、高分解能な補正を行うことができる。

また、前述した実施の形態においては、各露光ヘッド３０のリセットタイミングを制御することにより移動ステージ１４のＹ方向についての変位量を補正するようにしたが、Ｙ方向についての変位量に応じて分割露光画像データに対し、Ｙ方向についてのシフト処理を施すようにしてもよい。

次に、前述のように構成した露光装置１０において、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に測定した記録媒体１２を搬送する移動ステージ１４の移動動作時の位置誤差を制御目標値として（１回前からＮ回前の露光時の移動ステージ１４の位置誤差を平均したデータを制御目標値としても良い）、移動ステージ１４の移動動作をオープンループ制御して補正しながら露光する際中に、外乱等によって生じた移動ステージ１４の変位量をリアルタイムに測定し、このリアルタイムに測定された変位量を、移動ステージ１４のオープンループ制御による補正に加味して、走査方向に直交する方向であるＸ方向に対する位置変動と、移動ステージ１４上に載置された記録媒体１２の平面中心を通り記録媒体１２の平面と直交する方向に貫通する中心線と一致する記録面垂直軸Ｋの回りの角度変動とをリアルタイムで微調整する補正を行う手段について、図６及び図７により説明する。

このＸ方向のリアルタイム位置変動と、記録面垂直軸Ｋの回りリアルタイム角度変動とを微調整する補正を行う手段を備えた露光装置１０では、記録媒体１２を載置する移動ステージ１４と、移動ステージ１４を、この移動ステージ１４に載置した記録媒体１２の記録面に対して垂直な記録面垂直軸Ｋの回りに回転可能に支持する回転支持部１２１を有するベース台１２０と、ベース台１２０を搬送方向（図中に矢印Ｙで示す走査方向）へ搬送する転動体を用いたリニアガイド装置２０と、この転動体を用いたリニアガイド装置２０によるベース台１２０の搬送で生じるこのベース台１２０の記録面垂直軸Ｋの回りの回転による移動ステージ１４の向きの変動を、回転支持部１２１により移動ステージ１４を回転させて補償するリアルタイム微動用の回転補償手段１５０とを備える。

この露光装置１０は、ベース台１２０に対する移動ステージ１４の位置を搬送横方向へ移動させる横移動支持部１４０と、リニアガイド装置２０によるベース台１２０の搬送によって生じる、記録媒体１２の記録面に平行で搬送方向に対して直交する搬送横方向（図中矢印Ｘ方向）への移動ステージ１４の位置の変動を補償するリアルタイム微動用の位置補償手段１６０とを備える。

この露光装置１０における回転支持部１２１は、ベース台１２０のベース部１２９上に配設された、回転軸１２１Ｂを有するダイレクトドライブモータ１２１Ｃと、後述するクロスローラテーブル１４１を上部に固定し、回転軸１２１Ｂに接続された回転受部１２１Ａとを有する。

この露光装置１０では、ダイレクトドライブモータ１２１Ｃの回転軸１２１Ｂの回転軸線を記録面垂直軸Ｋと一致させるように構成し、ダイレクトドライブモータ１２１Ｃの回転軸１２１Ｂの回転によって回転受部１２１Ａを回転させることによりクロスローラテーブル１４１上の移動ステージ１４を記録面垂直軸Ｋの回りに回動する。

回転補償手段１５０は、移動ステージ１４の向きを検出する角度変動検出手段であるレーザ測長システム１５１と、このレーザ測長システム１５１で検出された角度変動を示す角度変動データを入力し、この角度変動データに基づいて移動ステージ１４の向きの変動を補償するようにダイレクトドライブモータ１２１Ｃを駆動し、回転支持部１２１による移動ステージ１４の回転を制御する回転制御部１５９とを有している。

なお、レーザ測長システム１５１は、レーザ測長器本体１５２と、このレーザ測長器本体１５２と一定の位置関係を保つように配置された干渉計部１５３と、移動ステージ１４に固定された反射鏡ターゲット１５４とからなる、一般に用いられているレーザ光の干渉を利用した角度変動検出システムとして構成する。

また、このレーザ測長システム１５１は、前述した図４に示すＸ方向位置情報測定部５０とＹ方向位置情報測定部５２とを利用して構成しても良い。

横移動支持部１４０は、回転受部１２１Ａ上に配設された下テーブル１４１Ａ、クロスローラ１４１Ｃ、及び上部に移動ステージ１４が固定された上テーブル１４１Ｂからなり、移動ステージ１４を搬送横方向に移動可能とするクロスローラテーブル１４１と、下テーブル１４１Ａに固定され、上テーブル１４１Ｂを下テーブル１４１Ａに対して移動させる、マイクロメータヘッド１４３及びこのマイクロメータヘッド１４３を駆動するモータ１４４からなるモータ付きマイクロメータヘッド１４５等とから構成されている。なお、下テーブル１４１Ａに一端が固定されたバネ１４６の他端が上テーブル１４１Ｂに固定され、上テーブル１４１Ｂがバネ１４６に引かれて上テーブル１４１Ｂに配設されたマイクロメータヘッド１４５のスピンドルを付勢している。

位置補償手段１６０は、移動ステージ１４の搬送横方向への変動を測定するレーザ測長システム１６１と、このレーザ測長システム１６１で測定された搬送横方向への変動を示す搬送横方向変動データを入力し、この搬送横方向変動データに基づいて搬送横方向への変動が補償されるようにベース台１２０に対する移動ステージ１４の位置をモータ付きマイクロメータヘッド１４５の駆動により制御する横位置制御部１６９とを有している。

なお、レーザ測長システム１６１は、レーザ測長器本体１６２と、レーザ測長器本体１６２と一定の位置関係を保つように配置された干渉計部１６３と、移動ステージ１４に固定された反射鏡ターゲット１６４とからなる、一般に用いられているレーザ光の干渉を利用した真直度検出システムとして構成する。

また、このレーザ測長システム１６１は、前述した図４に示すＸ方向位置情報測定部５０とＹ方向位置情報測定部５２とを利用して構成しても良い。

次に、上述のように構成した、Ｘ方向のリアルタイム位置変動と、記録面垂直軸Ｋの回りリアルタイム角度変動とを微調整する補正を行う手段を備えた露光装置１０における作用及び動作について説明する。

このＸ方向のリアルタイム位置変動と、記録面垂直軸Ｋ回りのリアルタイム角度変動とを微調整する補正を行う手段を備えた露光装置１０では、図１乃至図５に示した露光装置１０と同様に、１回前の記録媒体１２に対する露光処理時に測定した記録媒体１２を搬送する移動ステージ１４の移動動作時の位置誤差を制御目標値として（１回前からＮ回前の露光時の移動ステージ１４の位置誤差を平均したデータを制御目標値としても良い）、移動ステージ１４の移動動作をオープンループ制御して補正しながら露光することにより、短期間の再現性があり、補正するために比較的大きな移動動作を必要とする、転動体を用いたリニアガイド装置２０の歪みにより移動ステージ１４が蛇行して生じる誤差と、経時変化により転動体を用いたリニアガイド装置２０のガイド形状が変化して蛇行を生じる誤差等を補正する。

さらに、このＸ方向のリアルタイム位置変動と、記録面垂直軸Ｋ回りのリアルタイム角度変動とを微調整する補正を行う手段を備えた露光装置１０では、露光処理の最中に、露光装置１０を設置している床の振動等による短期間の再現性が無い事由で起因する誤差を、リアルタイムで微調整して補正する。

この露光装置１０では、１回前の露光処理時における位置誤差を制御目標値としてオープンループ制御して、短期間の再現性があって補正するのに比較的大きな移動動作を伴う補正をすることにより、移動ステージ１４に載置された記録媒体１２の搬送横Ｘ方向における中心線が搬送Ｙ方向に向かう理想的な搬送軌跡である理想搬送軌跡に常に略重なるように搬送する。

さらに、この露光装置１０では、短期間の再現性がある誤差の補正をしながら露光処理している状態で、短期間の再現性が無い誤差を生じた場合に、移動ステージ１４の位置変動および角度変動をレーザ測長システム１６１とレーザ測長システム１５１で検出し、この短期間の再現性が無い誤差をリアルタイムで回転補償手段１５０と位置補償手段１６０とによって補償する。

この回転補償手段１５０と位置補償手段１６０とによる、移動ステージ１４の位置変動および角度変動の補償では、次のような補償動作を行う。

この搬送横Ｘ方向への位置変動成分に対する補償動作では、ベース台１２０の位置が搬送横Ｘ方向に変動した際に、レーザ測長システム１６１が位置変動を検出すると、搬送横Ｘ方向への変動を示す搬送横方向変動データがレーザ測長システム１６１から横位置制御部１６９に出力される。

この横位置制御部１６９は、この搬送横方向変動データに基づいて搬送横Ｘ方向への変動を戻すようにモータ付きマイクロメータヘッド１４５の駆動により移動ステージ１４の位置をリアルタイムで移動させて、記録媒体１２の中心線の位置を理想搬送軌跡に一致させる。

これと共に、角度変動成分に対する補償動作では、記録面垂直軸回りの角度変動が生じたことをレーザ測長システム１５１が検出すると、角度変動を示す角度変動データがレーザ測長システム１５１から回転制御部１５９に出力される。

回転制御部１５９は、この角度変動データに基づいて移動ステージ１４（記録媒体１２）の向きの変動を戻すようにダイレクトドライブモータ１２１Ｃの駆動し、クロスローラテーブル１４１を介して移動ステージ１４をリアルタイムで時計回りに回転させて、記録媒体１２の中心線の位置を理想搬送軌跡に一致させる。

よって、この露光装置１０では、搬送横Ｘ方向への位置変動成分に対する補償動作と角度変動成分に対する補償動作とを適宜組み合わせて機能させることにより、記録媒体１２の中心線の位置が常に理想搬送軌跡に一致するように移動ステージ１４を搬送Ｙ方向に移動させて適切な露光処理を行うことができる。

また、前述した露光装置１０では、短期間の再現性があって比較的大きな誤差を伴う補正処理（露光画像データに対しシフト処理を施して露光点の形成位置を補正する画像に対する補正処理、又は短期間の再現性があって補正するのに移動ステージ１４と露光ヘッド３０との間で相対的に比較的大きな移動動作を伴う補正処理）を、１回前の露光処理時における位置誤差を制御目標値としてオープンループ制御により実行する。

よって、この露光装置１０では、オープンループ制御で露光画像データに対して行うシフト処理を、１回前の露光処理で位置誤差を検出した後の余裕を持った早いタイミングから開始するようにして、高速処理用の高価な制御装置を用いること無く一般の廉価な制御装置で実行可能に構成できる。

また、この露光装置１０では、短期間の再現性があって補正するのに移動ステージ１４と露光ヘッド３０との間で相対的に比較的大きな移動動作を伴う補正処理を、予定通りの補正済みコースに沿って移動ステージ１４と露光ヘッド３０との間で相対的に移動させるオープンループ制御で行うため、移動ステージ１４と露光ヘッド３０との間で相対的に移動させるのに比較的簡素な構成の調整機構で比較的低出力で廉価なモータ等の駆動源を用いた機械的な補正手段で実行可能に構成できる。

さらに、この露光装置１０では、短期間の再現性がある誤差の補正をしながら露光処理している状態で、短期間の再現性が無い誤差を生じた場合に、リアルタイムで移動ステージ１４と露光ヘッド３０との間で相対的に微動させる動作を重畳して誤差を補正できる。

よって、この露光装置１０では、比較的簡素で廉価な機械的補正手段によりリアルタイムで短期間の再現性が無い誤差を補正できる。

なお、本実施の形態に係る露光装置では、露光ヘッド３０に用いる空間光変調素子としてＤＭＤを用いたが、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）タイプの空間光変調素子（ＳＬＭ；Special Light Modulator）や、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、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子をＤＭＤに代えて用いることができる。

また、ｏｎ／ｏｆｆ状態のみを取る空間光変調素子に限らず、ｏｎ／ｏｆｆ状態に加え複数の中間値を取り、階調を表現できる空間光変調素子を用いても良い。

なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。

また、前述した実施の形態に係る露光装置では、露光ヘッド３０に用いる空間光変調素子であるＤＭＤを、複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆする手段に置き換えて構成しても良い。この複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆする手段は、例えば、各画素に対応したレーザビームを選択的にｏｎ／ｏｆｆして出射可能にしたレーザ光源で構成し、または、各微小レーザ発光面を各画素に対応して配置することにより面発光レーザ素子を形成し、各微小レーザ発光面を選択的にｏｎ／ｏｆｆして発光可能にしたレーザ光源で構成することができる。

また、前述した実施の形態では、いわゆるフラッドベッドタイプの露光装置を例に挙げたが、感光材料が巻きつけられるドラムを有する、いわゆるアウタードラムタイプの露光装置としてもよい。

また、前述した実施の形態では、露光装置として構成した場合について説明したが、本発明は、インクジェットプリンタ等で記録媒体を載置したステージとインクジェットヘッド（描画ヘッド）とを相対的に移動しながらインクジェットヘッドによってパターンを描画する際の描画方法及び描画装置にも適用可能である。

本発明の実施の形態に係る、露光装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る、露光装置のスキャナ部分を取り出して示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る、露光装置で記録媒体を露光処理したときに露光面上に形成される露光済み領域を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る露光装置で、移動ステージと露光ヘッドとを相対的に移動して、移動ステージ上の記録媒体に走査露光を行う際に生じる誤差の補正を行うための構成を示す概略説明図である。 本発明の実施の形態に係る露光装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る露光装置で、移動ステージと露光ヘッドとを相対的に移動して、移動ステージ上の記録媒体に走査露光を行う際に生じる誤差の補正を行うための構成を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態に係る露光装置で、移動ステージと露光ヘッドとを相対的に移動して、移動ステージ上の記録媒体に走査露光を行う際に生じる誤差の補正を行うための構成を示す概略側面図である。 本発明の実施の形態に係る露光装置における各露光ヘッドについて分割露光画像データにシフト処理を施すとともに、そのリセットタイミングを制御した場合の露光画像の一例を示す平面図である。 （Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る露光装置におけるリアルタイム変位量に応じた補正を行う平行平板の部分を取り出して示す平面図である。

符号の説明

１０ 露光装置
１２ 記録媒体
１４ 移動ステージ
１８ 設置台
２０ リニアガイド装置
２４ スキャナ
２６ カメラ
３０ 露光ヘッド
３２ 露光エリア
４５ 露光ヘッド制御部
５０ Ｘ方向レーザ測長部
５２ Ｙ方向位置情報測定部
５２Ａ キューブミラー
５２Ｂ キューブミラー
５２Ｃ 第１のＹ方向レーザ測長部
５２Ｄ 第２のＹ方向レーザ測長部
６０ パルス補正数メモリ
６２ Ｘ方向変位量記憶メモリ
７０ ステージ姿勢測定部
７３ ステージ姿勢演算部
８０ １回前の露光処理時の変位量算出部
８２ リセットタイミング補正量算出部
９５ リセットタイミング算出部
１００ 平行平板
１０３ ピエゾアクチュエータ
１２０ ベース台
１２１ 回転支持部
１４０ 横移動支持部
１４３ マイクロメータヘッド
１５０ 回転補償手段
１５１ レーザ測長システム
１５９ 回転制御部
１６０ 位置補償手段
１６１ レーザ測長システム
１６９ 横位置制御部

Claims (7)

1. 記録媒体を載置したステージと、露光ヘッドとを相対的に移動させて走査露光を行う露光装置において、
   Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回の前記記録媒体に対する露光処理時に測定した前記ステージと前記露光ヘッドとの相対的な移動動作時の位置誤差に基づいて制御目標値を設定し、当該制御目標値に基づいて前記ステージと前記露光ヘッドとを相対的に移動動作させるときの誤差をオープンループ制御して補正しながら露光することを特徴とする露光装置。
2. 前記制御目標値に基づいて前記ステージと前記露光ヘッドとの相対的な移動動作をオープンループ制御することによって前記誤差を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記露光ヘッドによって前記記録媒体に露光する動作中に、外乱等によって生じた前記ステージと前記露光ヘッドとの間における走査方向の相対的な誤差の変位量成分をリアルタイムで測定し、このリアルタイムに測定された走査方向の変位量に基づいて、前記オープンループ制御による補正に重畳して、前記ステージと前記露光ヘッドとの間の走査方向に対する誤差の補正をしながら露光処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
4. 前記露光ヘッドによって前記記録媒体に露光する動作中に、外乱等によって生じた前記ステージと前記露光ヘッドとの間における走査方向に直交する方向の相対的な誤差の変位量成分をリアルタイムで測定し、このリアルタイムに測定された走査方向に直交する方向の変位量に基づいて、前記オープンループ制御による補正に重畳して、前記ステージと前記露光ヘッドとの間における走査方向と直交する方向に対する誤差の補正をしながら露光処理を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の露光装置。
5. 前記露光ヘッドによって前記記録媒体に露光する動作中に、外乱等によって生じた前記ステージと前記露光ヘッドとの間における、前記記録媒体の平面中心を通り平面と直交する方向に貫通する中心線と一致する記録面垂直軸の回りの角度変動量をリアルタイムで測定し、このリアルタイムに測定された前記記録面垂直軸の回りの角度変動量に基づいて、前記オープンループ制御による補正に重畳して、前記ステージと前記露光ヘッドとの間における前記記録面垂直軸の回りの角度変動に対する誤差の補正をしながら露光処理を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の露光装置。
6. 記録媒体を載置したステージと、描画ヘッドとを相対的に移動させてパターンを描画する描画方法において、
   Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回の、前記記録媒体に対してパターンを描画するときに測定した前記ステージと前記描画ヘッドとの相対的な移動動作時の位置誤差に基づいて制御目標値を設定し、当該制御目標値に基づいて前記ステージと前記描画ヘッドとを相対的に移動動作させるときの誤差をオープンループ制御して補正しながらパターンを描画することを特徴とする描画方法。
7. 記録媒体を載置したステージと、描画ヘッドとを相対的に移動させてパターンを描画する描画装置において、
   Ｎ回前（Ｎは１以上の整数）の１回又は複数回の、前記記録媒体に対してパターンを描画するときに測定した前記ステージと前記描画ヘッドとの相対的な移動動作時の位置誤差を記憶する記憶メモリと、
   前記記憶メモリから読み出した所要の位置誤差の値に基づいて制御目標値を設定し、当該制御目標値に基づいて前記ステージと前記描画ヘッドとを相対的に移動動作させるときの誤差をオープンループ制御して補正しながらパターンを描画する制御部と、
   を有することを特徴とする描画装置。

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