JP2008046221A - Focus adjustment method and apparatus - Google Patents

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倫久 高田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focus adjustment method for acquiring waviness quantity of a processing object, controlling a focus adjustment mechanism provided at each optical system based on the waviness quantity thereby focusing on the processing object, by which each focus adjustment mechanism is more smoothly operated. <P>SOLUTION: The focus adjustment method is characterized in that the plurality of optical systems 162 each having the focus adjustment mechanism for focusing on the processing object 150, distance measurement means 184 for measuring the distance between the processing object 150 and themselves, and the processing object 150 are relatively moved, and the waviness quantity of the processing object 150 in the position of each optical system 162 is acquired based on the data measured along the moving direction by the distance measurement means 184 according to the above relative movement, and the acquired waviness quantity is interpolated regarding the moving direction to create the control data of the focus adjustment mechanism in each optical system 162. Thus, each focus adjustment mechanism is controlled based on the created control data. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a focus adjustment method and apparatus for acquiring a waviness amount of a processing target and controlling a focus adjustment mechanism provided in an optical system based on the waviness amount to focus on the processing target.

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。   Conventionally, various exposure apparatuses that use a spatial light modulation element (SLM) such as a digital micromirror device (DMD) to perform image exposure with a light beam modulated according to image data (image information) have been proposed. ing.

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。   For example, the DMD is a mirror device in which a large number of micromirrors whose reflecting surfaces change in response to a control signal are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon. In an exposure apparatus using this DMD, , A light source that emits laser light, a lens system that collimates the laser light emitted from the light source, a DMD that is arranged at a substantially focal position of the lens system, and a lens system that forms an image of the laser light reflected by the DMD on the scanning surface , Each of the DMD micromirrors is controlled on and off by a control signal generated according to image data or the like, and the laser beam is modulated, and the modulated laser beam is set on the stage. Then, image exposure is performed on the photosensitive material moved along the scanning direction.

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)。   As an exposure apparatus as described above, there has been proposed an exposure apparatus having an autofocus function for focusing the laser beam on the surface to be exposed following the waviness and thickness variation of the photosensitive material (for example, a patent) Reference 1).

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。   In the exposure apparatus as described above, an autofocus displacement sensor for measuring the distance from the exposed surface of the photosensitive material is disposed upstream of the exposure head in the moving direction of the photosensitive material. Before the exposure, the distance from the exposed surface of the photosensitive material is measured by a displacement sensor, and based on the obtained measurement information, a focus mechanism provided on the laser beam emission side of the exposure head is applied to the exposed surface by the laser beam. By controlling the exposure so that the focal points of the light beams coincide with each other, the accuracy of the focal position by the laser beam is improved.

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。
特開2005−266779号公報
Here, in an exposure apparatus having an autofocus function as described above, distance measurement is performed at predetermined intervals by a displacement sensor, and the distance measurement data is used for controlling the focus mechanism.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-266779

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。   However, if the distance measurement data for each predetermined interval is used as it is for the control of the focus mechanism as described above, there is an influence of measurement noise and the like, resulting in a high-frequency signal, and the focus mechanism cannot be moved smoothly. . Further, the error of the distance calculation result at the optical system position becomes large, and the focus cannot be accurately followed to the undulation of the measurement target. In addition, the amount of data is large, calculation processing becomes heavy, and there is a possibility of affecting tact.

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。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a focus adjustment method and apparatus capable of moving a focus mechanism more smoothly and accurately.

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。   The focus adjustment method of the present invention relatively moves a plurality of distance measuring means for measuring a distance between a plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism that focuses on the processing target and a processing target, and the processing target, Based on the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means by movement, the amount of waviness of the processing object at the position of each optical system is acquired, and the acquired amount of waviness is interpolated in the moving direction. To generate control data for the focus adjustment mechanism of each optical system, and control the focus adjustment mechanism based on the generated control data.

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。   In the focus adjustment method of the present invention, the swell amount can be acquired based on the thinned data obtained by thinning the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means.

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。   Further, the control data can be generated by the control data generating means provided for each optical system.

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。   Further, it is possible to acquire a deviation amount of measurement data due to a difference in position between the optical system and each distance measuring unit in the moving direction, and correct the swell amount based on the obtained deviation amount.

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。   The focus adjustment apparatus of the present invention includes a plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism for focusing on a processing target, a plurality of distance measuring means for measuring a distance from the processing target, the optical system, each distance measuring means, and processing Acquires the amount of waviness of the processing target at the position of each optical system based on the moving data for moving the target relative to each other and the measurement data measured along the moving direction by the distance measuring means by the movement of the moving means. An undulation amount acquiring means, a control data generating means for generating control data of the focus adjustment mechanism of each optical system by interpolating the undulation amount acquired by the undulation amount acquiring means with respect to the moving direction, and a control data generating means And a control means for controlling the focus adjustment mechanism based on the generated control data.

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。   In the focus adjustment apparatus of the present invention, the swell amount acquisition means acquires the swell amount based on the thinned data obtained by thinning the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means. be able to.

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。   Further, the control data generating means can be provided for each optical system.

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。   Further, it is provided with a correcting means for acquiring a deviation amount of measurement data due to a difference in position between the optical system and each distance measuring means in the moving direction and correcting the undulation amount based on the obtained deviation amount. Can do.

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。   Here, the “waviness amount” includes not only waviness to be processed but also a thickness dimension error.

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。   According to the focus adjustment method and apparatus of the present invention, a plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism for focusing on a processing target and a plurality of distance measuring means for measuring the distance to the processing target are relatively connected to the processing target. Based on the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means by the movement, the waviness amount of the processing object at the position of each optical system is acquired, and the obtained waviness amount is obtained in the moving direction. Since the control data of the focus adjustment mechanism of each optical system is generated by interpolating and the focus adjustment mechanism is controlled based on the generated control data, smoothing is performed by performing interpolation as described above. Control data can be generated, and the focus adjustment mechanism can be moved more smoothly.

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。   Further, the focus can be made to follow the undulation of the measurement target with high accuracy.

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。   Further, in the focus adjustment method of the present invention, when the undulation amount is acquired based on the thinned data obtained by thinning out the measurement data measured along the moving direction by each distance measuring means, Since the amount of information can be reduced, the control data calculation process can be made lighter and performed at high speed.

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。   In addition, when the control data is generated by the control data generation means provided for each optical system, the control data calculation process can be distributed to each control data generation means, and the calculation can be performed at a higher speed. It can be carried out.

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。   Further, when the amount of measurement data deviation due to the difference in position in the movement direction between the optical system and each distance measuring means is acquired, and the amount of undulation is corrected based on the obtained amount of deviation, the above Thus, it is possible to perform the focus adjustment in consideration of the shift amount.

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。   Hereinafter, an exposure apparatus using an embodiment of a focus adjustment method and apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure apparatus using an embodiment of the present invention.

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。   FIG. 1 shows an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 7 show an exposure head and a spatial light modulator applied to the exposure apparatus according to this embodiment.

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。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 includes a rectangular thick plate-shaped installation base 156 supported by four legs 154. Two guides 158 extend along the longitudinal direction on the upper surface of the installation table 156, and a rectangular flat plate-like stage 152 is provided on the two guides 158. The stage 152 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the extending direction of the guide 158, is supported by the guide 158 so as to be reciprocally movable on the installation table 156, and is reciprocated along the guide 158 by being driven by a driving device (not shown). Moving. The photosensitive material 150 is sucked and held on the upper surface of the stage 152 in a state where the mounting position is determined by a positioning unit (not shown).

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。   Gates 160 and 161 are arranged at predetermined intervals on the upstream side and the downstream side in the moving direction of the stage 152 with respect to the center of the installation table 156. The gates 160 and 161 are formed in a U shape so as to straddle the moving path of the stage 152, and both end portions are fixed to both side surfaces of the installation table 156.

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。   In the gate 160 arranged on the upstream side in the moving direction of the stage 152, three detection units 180 are moved in the moving direction of the stage 152 on the upper part of the front surface (above the moving path of the stage 152) facing the upstream side. Are fixedly arranged at predetermined intervals along a direction orthogonal to the direction. In the detection unit 180, a CCD camera 182 disposed on the upstream side and a displacement sensor 184 disposed on the downstream side are integrated into a substantially box shape. The lens unit 186 of the CCD camera 182 and the displacement sensor 184 Both sensor parts 188 are directed downward.

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。   In the gate 161 arranged on the downstream side in the moving direction of the stage 152, the scanner 162 is fixedly arranged on the upper part of the rear surface facing the downstream side (above the moving path of the stage 152).

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。   Further, the driving device of the stage 152, the scanner 162, and the detection unit 180 are connected to a controller 190 that controls them. By this controller 190, during the exposure operation of the exposure apparatus 100 described later, the stage 152 is controlled to move at a predetermined speed, the detection unit 180 is controlled to detect the photosensitive material 150 at a predetermined timing, and the exposure head 166 is controlled. The photosensitive material 150 is controlled to be exposed at a predetermined timing.

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。   As shown in FIGS. 2 and 3B, the scanner 162 includes a plurality of (for example, eight) exposure heads 166 arranged in an approximately matrix of m rows and n columns (for example, 2 rows and 4 columns). ing.

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。   As shown in FIG. 2, the exposure area 168 that is an area exposed by the exposure head 166 has a rectangular shape with a short side along the scanning direction, and is inclined at a predetermined inclination angle θ with respect to the scanning direction. . As the stage 152 moves, a strip-shaped exposed area 170 is formed for each exposure head 166 in the photosensitive material 150. As shown in FIGS. 1 and 2, the scanning direction is opposite to the stage moving direction.

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。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the exposure heads 166 are arranged in a line, and each of the strip-shaped exposed areas 170 partially overlaps the adjacent exposed areas 170. Further, they are arranged at a predetermined interval (natural number times the long side of the exposure area, 1 time in the present embodiment) in the arrangement direction. Therefore, for example, the unexposed portion between the image region 168A located on the leftmost side of the first row and the image region 168C located on the right side of the image region 168A is the image located on the leftmost side of the second row. The area 168B is exposed. Similarly, a portion that cannot be exposed between the image area 168B and the image area 168D located on the right side of the image area 168B is exposed by the image area 168C.

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。   Each of the exposure heads 166A to 166H is a spatial light modulation element that modulates an incident light beam for each pixel in accordance with image data, as shown in FIG. 4 and FIGS. A digital micromirror device (DMD) 50 is provided. The DMD 50 is connected to the controller 190 having a scanner control unit including a data processing unit and a mirror drive control unit. The data processing unit of the controller 190 generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the region to be controlled by the DMD 50 for each exposure head 166 based on the input image data.

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。   In addition, the mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 50 for each exposure head 166 based on the control signal generated by the data processing unit. The control of the angle of the reflecting surface will be described later.

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。   On the light incident side of the DMD 50, a fiber array light source 66 including a laser emitting section in which emission ends (light emitting points) of an optical fiber are arranged in a line along a direction corresponding to the long side direction of the exposure area 168, a fiber A lens system 67 for correcting the laser light emitted from the array light source 66 and condensing it on the DMD, and a reflecting mirror 69 for reflecting the laser light transmitted through the lens system 67 toward the DMD 50 are arranged in this order.

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。   As shown in FIG. 5, the lens system 67 includes a pair of combination lenses 71 that collimate the laser light emitted from the fiber array light source 66 so that the light quantity distribution of the collimated laser light is uniform. A pair of combination lenses 73 to be corrected and a condensing lens 75 for condensing the laser light whose light quantity distribution has been corrected on the DMD. With respect to the arrangement direction of the laser emitting ends, the combination lens 73 spreads the light beam at a portion close to the optical axis of the lens and contracts the light beam at a portion away from the optical axis, and with respect to a direction orthogonal to the arrangement direction. Has a function of allowing light to pass through as it is, and corrects the laser light so that the light quantity distribution is uniform.

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。   As shown in FIG. 6, the DMD 50 is configured such that a micromirror 62 is supported on a SRAM cell (memory cell) 60 by a support column, and a large number of pixels (pixels) (for example, This is a mirror device formed by arranging micromirrors with a pitch of 13.68 μm, 1024 × 768) in a lattice pattern. Each pixel is provided with a micromirror 62 supported by a support column at the top, and a material having a high reflectance such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 62. The reflectance of the micromirror 62 is 90% or more.

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。   When a digital signal indicating the tilt state (modulation state) of the micromirror 60 is written in the SRAM cell 60 of the DMD 50 and further the digital signal is output from the SRAM cell 60 to the micromirror 62, the micromirror 62 supported by the support column. However, it is tilted in a range of ± α degrees (for example, ± 10 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 50 is disposed with the diagonal line as the center.

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。   FIG. 7 shows an example of a state in which a part of the DMD 50 is enlarged and the micromirror 62 is controlled to + α degrees or −α degrees, and FIG. 7A shows that the micromirror 62 is in an on state. FIG. 7B shows a state in which the micromirror 62 is tilted to −α degrees, which is an off state. As shown in FIGS. 7A and 7B, by controlling the inclination of the micromirror 62 in each pixel of the DMD 50 according to the image signal, the light beam incident on the DMD 50 is transmitted to each micromirror 62. Reflected in the tilt direction. Note that a light absorber (not shown) is arranged in the direction in which the light beam is reflected by the micromirror 62 in the off state. The on / off control of each micromirror 62 is performed by a scanner control unit including the above-described data processing unit and mirror drive control unit in response to a command from the controller 190.

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。   Further, on the light reflection side of the DMD 50, as shown in FIG. 5, lens systems 54 and 58 for forming an image of the laser light reflected by the DMD 50 on the scanning surface (exposed surface) 56 of the photosensitive material 150, and the lens system A focus mechanism 59 for adjusting the focal length of the laser light transmitted through 54 and 58 is arranged in this order.

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。   The lens systems 54 and 58 are arranged so that the DMD 50 and the exposed surface 56 are in a conjugate relationship. In this embodiment, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is made uniform and incident on the DMD 50. Then, each pixel is enlarged by about 5 times by these lens systems 54 and 58 and is set to be condensed.

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。   The focus mechanism 59 includes a pair of glass members (pair wedge glass) 210 and 212 formed in a wedge shape (trapezoidal column shape) with a transparent glass material. In the present embodiment, the refractive index n of the glass members 210 and 212 is set to n = 1.53, and the pair of glass members 210 and 212 are arranged adjacent to each other along the optical axis of the laser beam in the direction reversed from each other. Has been.

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。   Specifically, the glass member 210 provided on the laser beam incident side (DMD 50 side) has a bottom surface directed to one side (above FIG. 5A) and a top surface parallel to the bottom surface on the other side. The plane that is directed to the lower side of FIG. 5A and perpendicular to the bottom surface and the top surface is disposed on the laser light incident side to form a light incident surface 210A. The tilted inclined surface is arranged on the laser beam emission side to form a light emission surface 210B, and the light incident surface 210A is substantially orthogonal to the optical axis of the laser beam emitted from the DMD 50 side. The surface 210B is arranged in an inclined direction.

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。   Further, the glass member 212 provided on the laser beam emission side (exposed surface 56 side) has a bottom surface directed to the other side (downward in FIG. 5A) and a top surface parallel to the bottom surface on one side. And a plane perpendicular to the bottom surface and the top surface is disposed on the laser beam emission side to form a light emission surface 212B, and is directed to the light emission surface 212B. The inclined surface inclined in this manner is disposed on the laser light incident side to form a light incident surface 212A, and the light emitting surface 212B is substantially orthogonal to the optical axis of the laser light emitted from the DMD 50 side. The incident surface 212A is arranged in an inclined direction.

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。   Then, as shown in FIGS. 5A and 5B, the pair of glass members 210 and 212 has a slight gap between the light emitting surface 210B of the glass member 210 and the light incident surface 212A of the glass member 212. In a non-contact state, the light incident surface 210A of the glass member 210 and the light emitting surface 212B of the glass member 212 are made parallel to each other and substantially orthogonal to the optical axis of the laser light as described above. In the present embodiment, the distance between the light exit surface 210B of the glass member 210 and the light incident surface 212A of the glass member 212 is set to 0.1 mm.

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。   The focus mechanism 59 is configured as described above. When the focal length of the laser beam is adjusted by the focus mechanism 59, the glass member 210 is moved by the focus mechanism control unit of the controller 190 as shown in FIG. It moves from the reference position indicated by the two-dot chain line in the direction of the arrow SA shown in FIG. 8A or the direction of the arrow SB shown in FIG.

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)。   Here, when the glass member 210 is at the reference position, the distance between the light incident surface 210A of the glass member 210 and the light emitting surface 212B of the glass member 212, that is, the glass member 210 including a slight gap provided therebetween. , 212, when the total thickness dimension is t, the thickness dimension t decreases by Δt (−Δt) when the glass member 210 moves from the reference position in the direction of the arrow SA by a predetermined distance (−Δt). Increases by Δt (+ Δt) when it has moved from the reference position in the direction of arrow SB by a predetermined distance.

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。   Thus, when the thickness dimension t of the glass members 210 and 212 changes (± Δt), the transmission distance through which the laser light passes through the glass members 210 and 212 changes, and the focal length FD of the laser light changes ( ± ΔFD). Note that PS shown in FIG. 8 represents an imaging plane.

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。   Further, assuming that the refractive index n of the glass members 210 and 212 (n = 1.53 in the present embodiment), the change in the focal length FD of the laser light according to the amount of change in the thickness dimension t of the glass members 210 and 212. The amount is determined by the following formula.

+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。
+ ΔFD = + Δt − (+ Δt) / n
−ΔFD = −Δt − (− Δt) / n
Next, an exposure operation for the photosensitive material 150 by the exposure apparatus 100 configured as described above and data processing contents in the exposure operation will be described.

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。   First, when image data corresponding to an exposure pattern is input to the controller 190, it is temporarily stored in a frame memory in the controller. This image data is data representing the density of each pixel constituting the image by binary values (whether or not dots are recorded).

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。   Next, the photosensitive material 150 is set on the stage 152, and the operator performs an exposure start input operation from the operation unit of the controller 190. The photosensitive material 150 for performing image exposure by the exposure apparatus 100 includes a photosensitive epoxy resin or the like on the surface of a substrate or a glass plate as a material for forming a pattern (image exposure) such as a printed wiring board or a liquid crystal display device. In the case of a dry film, a laminate or the like is applied.

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。   When the exposure operation of the exposure apparatus 100 is started by the above input operation, the controller 190 controls the driving device, and the stage 152 starts moving at a constant speed from the origin position shown in FIG. . Each detection unit 180 is controlled and operated by the controller 190 in synchronization with the start of the movement of the stage or at a timing just before the leading edge of the photosensitive material 150 reaches just below the CCD camera 182 of the detection unit 180.

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。   When the photosensitive material 150 passes below the detection unit 180 as the stage 152 moves (moves from 150A to 150B in FIG. 9), alignment measurement by the CCD camera 182 and focus measurement by the displacement sensor 184 are simultaneously performed. Done.

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。   First, when the photosensitive material 150 passes below the three CCD cameras 182, as shown in FIG. 10A, each CCD camera 182 images the photosensitive material 150, and the captured image data (imaging image). Data) is output to the data processing unit of the controller 190.

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。   The data processing unit detects an alignment mark or a reference hole provided in the photosensitive material 150 as an alignment reference portion or an edge portion or a corner portion of the photosensitive material 150 as an alignment reference portion from the input photographing data. A proper exposure position with respect to the position and the exposed surface 56 is grasped. Then, at the time of image exposure by the scanner 162, which will be described later, correction control (alignment) is performed in which a control signal generated based on the image data of the exposure pattern stored in the frame memory is adjusted to the appropriate exposure position to perform image exposure. .

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。   Further, when the photosensitive material 150 passes below the three displacement sensors 184, each displacement sensor 184 is a distance between the front surface and the exposed surface 56 including detection of the rear end (edge detection processing) of the photosensitive material 150. Measurement is performed (see FIG. 10A), and the measured measurement data (focus measurement data) is output to the scanner control unit of the controller 190.

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。   The scanner control unit recognizes the leading end and the trailing end of the photosensitive material 150 based on the input focus measurement data, and executes arithmetic processing for grasping the waviness and thickness dimension error of the photosensitive material 150. Further, based on this processing result, control data for driving and controlling the focus mechanism 59 of each exposure head 166 is generated and output to the scanner 162, and the focal position of the light beam irradiated from each exposure head 166 is set to the photosensitive material 150. The focus control is performed so as to coincide with the exposed surface 56.

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。   Here, the contents of the above arithmetic processing and focus control will be described.

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。   Assuming that the moving direction of the photosensitive material 150 is the Y direction and the direction orthogonal to the moving direction (the width direction of the photosensitive material 150) is the X direction, the arithmetic processing in the Y direction is performed first by moving the photosensitive material 150 by the displacement sensor 184. Accordingly, a plurality of average values of the measurement data acquired at a predetermined movement interval are obtained. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, measurement data is acquired at intervals of 1 mm as the photosensitive material 150 moves, the moving average of the measurement data of 8 mm before and after is calculated, and the moving average of the measurement data at intervals of 1 mm is obtained. get. At this time, for the measurement data from the front end of the photosensitive material 150 to 8 mm, the moving average value α at the position of 8 mm from the front end is used as shown in FIG. For the measurement data from the rear end to 8 mm, the moving average value β at the position 8 mm from the rear end is used as shown in FIG.

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。   As described above, measurement data obtained by moving average at intervals of 1 mm from the front end to the rear end of the photosensitive material 150 is acquired.

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。   Next, the controller 190 performs a thinning process on the measurement data at 1 mm intervals obtained as described above, and obtains measurement data at 10 mm intervals. By using the thinning data at intervals of 10 mm as described above, the subsequent arithmetic processing can be lightened and the speed can be increased.

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。   Then, in the controller 190, as shown in FIG. 13, the measurement data Z1 to Z6 at intervals of 10 mm are subtracted from the displacement sensor reference position Z0 to calculate the substrate undulation amounts Z1 'to Z6'. The displacement sensor reference position Z0 is a distance between the photosensitive material 150 and the displacement sensor 184 when the photosensitive material 150 is flat.

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。   Then, the substrate undulation amounts Z1 'to Z6' are acquired for each displacement sensor 184.

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。   Next, the substrate waviness amounts Z1 ′ to Z6 ′ obtained for each displacement sensor 184 as described above (white circles in FIG. 14) are linearly interpolated in the X direction as shown in FIG. Substrate waviness amounts Z1 ″ to Z6 ″ of the photosensitive material 150 at the position of the exposure head 166 (X marks in FIG. 14) are calculated. In the present embodiment, linear interpolation is performed in the X direction, but other interpolation methods may be used.

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。   Then, a peeling error in the Y direction of the exposure head 166 is added to the substrate waviness amounts Z1 ″ to Z6 ″ for each exposure head 166 acquired as described above.

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。   Here, the peeling error in the Y direction of the exposure head 166 is a deviation amount of the substrate waviness due to a difference in position between the exposure head 166 and the displacement sensor in the Y direction. For example, as shown in FIG. 15, when there is undulation of the rail of the guide 158, the peeling error in the Y direction is D.

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。   Then, the substrate waviness amounts Z1 ″ to Z6 ″ for each exposure head 166 to which the Y direction peeling error is added are subjected to cubic spline interpolation in the Y direction, as shown in FIG. Based on the result of the cubic spline interpolation, control data of the focus mechanism 59 at 1 mm intervals is acquired.

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。   Here, the cubic spline interpolation is performed by the controller 190, and is calculated by a CPU provided for each exposure head 166. As described above, by performing the cubic spline interpolation by the CPU provided for each exposure head 166, the calculation processing speed can be increased. In this embodiment, cubic spline interpolation is performed, but other interpolation methods may be used.

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。   Then, the control data of the focus mechanism 59 for each exposure head 166 acquired as described above is input to the focus mechanism control unit of the controller 190, and the focus mechanism 59 is controlled. The above is the contents of arithmetic processing and focus control.

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。   When the photosensitive material 150 passes through the detection unit 180 (position 150B in FIG. 9), alignment measurement and focus measurement (simultaneous measurement) by the detection unit 180 are completed. Further, the photosensitive material 150 that has passed through the detection unit 180 moves toward the scanner 162 as the stage 152 moves. When the exposure material reaches the exposure start position, each exposure head 166 of the scanner 162 irradiates a light beam to irradiate the photosensitive material 150. Image exposure on the surface to be exposed 56 is started.

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。   Here, the image data stored in the frame memory in the controller is sequentially read for each of a plurality of lines, and the data processing unit generates a control signal for each exposure head 166 based on the read image data. This control signal is subjected to correction of the exposure position deviation with respect to the photosensitive material 150 measured by the alignment by the correction control (alignment) described above. Then, the mirror drive control unit performs on / off control of each micromirror of the DMD 50 for each exposure head 166 based on the generated and corrected control signals.

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。   When laser light is emitted from the fiber array light source 66 to the DMD 50, the laser light reflected when the micromirrors of the DMD 50 are on is imaged on the exposed surface 56 of the photosensitive material 150 by the lens systems 54 and 58. Is done. Here, the focus of the laser beam is adjusted on the exposed surface 56 according to the distance between the exposed surface and the exposure head (lens system) at the exposure position by focus control performed using the focus mechanism 59 described above. .

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。   In this manner, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is turned on / off for each pixel, and the exposed surface 56 of the photosensitive material 150 is exposed in a pixel unit (exposure area 168) that is substantially the same as the number of pixels used in the DMD 50. Is done. Further, when the photosensitive material 150 moves downstream together with the stage 152, the exposed surface 56 is scanned and exposed in the direction opposite to the stage moving direction by the laser beam. The exposed surface 56 is formed with a strip-shaped exposed region 170 that is scanned and exposed by the laser beam of each exposure head 166. In this scanning exposure, the focus of the laser beam is adjusted on the exposed surface 56 so as to follow the shape of the exposed surface 56 and follow the shape of the exposed surface 56 in synchronization with the scanning by focus control.

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。   When the photosensitive material 150 passes through the scanner 162 (150C position in FIG. 9) and image exposure of the photosensitive material 150 by the scanner 162 is completed, the stage 152 is driven in the reverse direction by the driving device, and the most upstream side along the guide 158 Return to the origin at. Thus, the exposure operation for the photosensitive material 150 by the exposure apparatus 100 is completed.

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。   In the above-described embodiment, the exposure head including the DMD as the spatial modulation element has been described. As the spatial modulation element, for example, a micro electro mechanical systems (SMEM) type spatial modulation element (SLM; Spatial Light) in addition to the DMD. Modulator), an optical element (PLZT element) that modulates transmitted light by an electro-optic effect, a liquid crystal light shutter (FLC), and the like can also be used.

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。   The present invention is not limited to the exposure apparatus as described above, and can be applied to an apparatus that irradiates a focused beam, such as a laser annealing apparatus.

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The perspective view of the exposure apparatus using one Embodiment of the focus adjustment apparatus of this invention スキャナの構成を示す斜視図Perspective view showing the configuration of the scanner (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(A) Plan view showing exposed areas formed on the photosensitive material, (B) Drawing showing the arrangement of exposure areas by each exposure head 露光ヘッドの概略構成を示す斜視図A perspective view showing a schematic configuration of an exposure head (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(A) Cross-sectional view in the sub-scanning direction along the optical axis showing the configuration of the exposure head shown in FIG. 4, (B) Side view of (A). 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Partial enlarged view showing the configuration of a digital micromirror device (DMD) DMDの動作を説明するための説明図Explanatory diagram for explaining the operation of DMD 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Explanatory diagram for explaining the structure of the focus mechanism and the operation of the focus mechanism (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(A) Plan view showing the exposure operation by the exposure apparatus of FIG. 1, (B) is a side view of (A). (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(A) A side view showing a state of focus measurement by the exposure apparatus of FIG. 1, (B) a side view showing a state of focus control of laser light irradiated from the exposure head. 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The figure for demonstrating the method of acquiring measurement data with a displacement sensor 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The figure for demonstrating the method of acquiring measurement data with a displacement sensor うねり量を算出する方法を説明するための図Diagram for explaining how to calculate the amount of swell 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The figure for demonstrating the method to calculate the board | substrate waviness amount of the photosensitive material 150 in each exposure head position from the board | substrate waviness amount acquired for every displacement sensor. 露光ヘッドのY方向のはしり誤差を説明するための図The figure for demonstrating the peeling error of the Y direction of an exposure head 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The figure for demonstrating the method of calculating the control data of a focus mechanism

符号の説明Explanation of symbols

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)
56 Surface to be exposed 59 Focus mechanism (focus adjustment mechanism)
100 exposure apparatus 150 photosensitive material (object to be processed)
152 stage (moving means)
162 Scanner 166 Exposure head (optical system)
180 Detection unit 182 CCD camera 184 Displacement sensor (distance measuring means)
190 controller (waviness acquisition means, control data generation means, control means, correction means)

Claims (8)

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。
A plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism for focusing on a processing target and a plurality of distance measuring means for measuring a distance from the processing target and the processing target are relatively moved;
Based on the measurement data measured along the moving direction by the distance measuring means by the movement, the amount of waviness of the processing object at the position of each optical system is acquired,
Interpolating the acquired amount of waviness in the direction of movement to generate control data for the focus adjustment mechanism of each optical system;
A focus adjustment method, wherein the focus adjustment mechanism is controlled based on the generated control data.
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。   2. The focus adjustment method according to claim 1, wherein the swell amount is acquired based on thinned data obtained by thinning measurement data measured along the moving direction by the distance measuring means. 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。   3. The focus adjustment method according to claim 1, wherein the control data is generated by a control data generation unit provided for each of the optical systems. 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。   The amount of deviation of the measurement data due to a difference in position in the movement direction between the optical system and each distance measuring means is acquired, and the amount of undulation is corrected based on the acquired amount of deviation. Item 4. The focus adjustment method according to any one of Items 1 to 3. 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。
A plurality of optical systems having a focus adjustment mechanism for focusing on a workpiece;
A plurality of distance measuring means for measuring the distance to the workpiece;
Moving means for relatively moving the optical system and the distance measuring means and the processing object;
Based on the measurement data measured along the moving direction by the distance measuring means by the movement by the moving means, a waviness amount acquiring means for acquiring the waviness amount of the processing target at the position of each optical system;
Control data generating means for generating control data of the focus adjusting mechanism of each optical system by interpolating the waviness amount acquired by the waviness amount acquiring means with respect to the moving direction;
And a control means for controlling the focus adjustment mechanism based on the control data generated by the control data generation means.
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。   6. The swell amount acquisition unit acquires the swell amount based on thinned data obtained by thinning out measurement data measured along the moving direction by the distance measuring units. Focus adjustment device. 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。   The focus adjustment apparatus according to claim 5 or 6, wherein the control data generation means is provided for each of the optical systems. 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。   Compensating means for obtaining a deviation amount of the measurement data due to a difference in position in the movement direction between the optical system and each distance measuring means, and correcting the waviness amount based on the obtained deviation amount. The focus adjusting apparatus according to claim 5, wherein:
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