JP2009244808A - Distance measuring method, and exposure device - Google Patents

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隆之 植村
Kaoru Ono
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform high-definition image exposure by use of a distance sensor having a small measuring range or a limited measuring distance and provided with a hold function. <P>SOLUTION: A control unit causes in advance a laser light source part to emit light, starts measuring movement of a moving table with a substrate material placed thereon, reads a distance D measured by the distance sensor at a distance measurement time, and terminates the reading of the distance D at a measurement end time (steps 100-110). Thereafter, the control unit confirms whether scanning exposure to the substrate material is started or not, stops the light emission of the laser light source part when exposure processing is started, and releases the holding of the measurement value in the distance sensor (steps 112 and 114) to prevent a measurement error for the substrate material out of a valid range due to the held measurement value. When the scanning exposure to the substrate material ends, the control unit starts the light emission in the laser light emission part to measure the distance to the next substrate material (steps 116 and 118). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、プリント基板などの露光対象に対してプリントパターンなどの所定の画像を露光する露光装置に係り、計測可能レンジの狭い高精度の距離センサを用いて露光対象の距離を計測する距離計測方法及び露光装置に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus that exposes a predetermined image such as a print pattern to an exposure target such as a printed circuit board, and measures the distance of the exposure target using a high-precision distance sensor having a narrow measurable range. The present invention relates to a method and an exposure apparatus.

プリント配線用基板などの基板材料を露光対象とする露光装置では、基板材料を露光ステージ上に載置して、配線パターンを画像とする画像データに基づいて、空間変調素子等によって光ビームを変調しながら走査し、基板材料に配線パターンを露光する。   In an exposure apparatus that targets a substrate material such as a printed wiring board as an exposure target, the substrate material is placed on an exposure stage, and a light beam is modulated by a spatial modulation element or the like based on image data having a wiring pattern as an image. Scanning is performed to expose the wiring pattern on the substrate material.

このような露光装置では、露光ステージ上に形成している多数の小穴へ負圧を供給することにより、基板材料の全面を露光ステージ上に密着させ、基板材料に浮きなどが生じて露光画像にゆがみなどが生じてしまうのを防止している。また、露光装置では、予め基板材料の所定位置に形成されている位置合わせ孔やマーク(アライメントマーク)などが所定位置に配置されるように位置決めされるようにしている。   In such an exposure apparatus, by supplying negative pressure to a large number of small holes formed on the exposure stage, the entire surface of the substrate material is brought into close contact with the exposure stage, and floating or the like occurs in the substrate material, resulting in an exposure image. Prevents distortions from occurring. Further, in the exposure apparatus, an alignment hole, a mark (alignment mark) or the like that is previously formed at a predetermined position of the substrate material is positioned so as to be disposed at the predetermined position.

一方、高精細な画像露光を行うためには、光ビームの焦点を基板材料上の露光面に精度良く合わせる必要がある。ここから、露光装置では、露光ステージを移動することにより、基板材料と距離センサを移動させて、露光ステージ上の基板材料の露光面までの距離を計測し、この後に、露光ステージを露光ユニットに対して相対移動し、計測距離に基いて焦点調整を行いながら、画像露光を行うようにしている。   On the other hand, in order to perform high-definition image exposure, it is necessary to accurately focus the light beam on the exposure surface on the substrate material. From here, the exposure apparatus moves the exposure stage to move the substrate material and the distance sensor to measure the distance to the exposure surface of the substrate material on the exposure stage. The image is exposed while moving relative to the lens and performing focus adjustment based on the measurement distance.

一般に、非接触で焦点距離の計測を行う距離計測装置としては、レーザー光を計測対象へ照射し、計測対象からの反射光を受光し、受光量に応じた電気信号から、対象物までの距離を計測するものがある(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。   In general, as a distance measuring device that measures the focal length in a non-contact manner, a laser beam is irradiated onto the measurement target, the reflected light from the measurement target is received, and the distance from the electrical signal according to the amount of received light to the target (For example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2).

ところで、高精度での距離計測が可能な距離センサは、計測可能な帯域であるレンジ幅が狭く、計測可能な距離も限られる。このような距離センサでは、計測される距離が計測可能な距離範囲(以下、計測レンジとする)にあると、高精度で距離の計測が可能となるが、計測レンジを外れると、計測レンジ内での最大値又は最小値の何れか一方の値を計測値として出力してしまう。このために、次の計測レンジを外れていると、この基板材料までの距離が近いか又は離れているかが不明となってしまう。   By the way, a distance sensor capable of measuring a distance with high accuracy has a narrow range width, which is a measurable band, and a measurable distance is limited. With such a distance sensor, if the measured distance is within the measurable distance range (hereinafter referred to as the measurement range), the distance can be measured with high accuracy. Any one of the maximum value and the minimum value in the case is output as a measurement value. For this reason, if it is out of the next measurement range, it is unclear whether the distance to the substrate material is short or far.

ここから、高精度での距離計測が可能な距離センサとして、計測値を保持する機能(ホールド機能)を備えたものがある。この距離センサでは、基板材料が計測レンジ内にあると、その距離を高精度で計測可能であり、基板材料が徐々に接近して計測レンジを外れたときには、計測レンジの最小値が出力され、基板材料が徐々に離れて計測レンジを外れたときには、計測レンジの最大値が出力される。このために、基板材料までの距離が離れているのか近いのかの把握が可能となる。
実開平5−34595号公報 特開2001−249019号公報
From this point, some distance sensors capable of measuring distances with high accuracy have a function of holding a measurement value (hold function). With this distance sensor, when the substrate material is within the measurement range, the distance can be measured with high accuracy.When the substrate material gradually approaches and goes out of the measurement range, the minimum value of the measurement range is output, When the substrate material gradually moves away from the measurement range, the maximum value of the measurement range is output. For this reason, it is possible to grasp whether the distance to the substrate material is large or small.
Japanese Utility Model Publication No. 5-34595 JP 2001-249019 A

しかしながら、ホールド機能を備えた距離センサでは、基板材料の端部で、急激に変化して、計測レンジを外れると、直前の計測値を保持する。また、この距離センサでは、計測値を保持していると、次に、計測レンジを外れた距離の基板材料が通過しても、保持されている計測値が出力され続ける。このときの計測値が計測レンジ内の有効な計測値であるために、計測誤差となってしまう。   However, in the distance sensor having a hold function, when the distance sensor changes rapidly at the end of the substrate material and goes out of the measurement range, the previous measurement value is held. Further, in this distance sensor, if the measurement value is held, the held measurement value is continuously output even if the substrate material with a distance outside the measurement range passes next. Since the measurement value at this time is an effective measurement value within the measurement range, a measurement error occurs.

これにより、高精度で焦点距離を調整した光ビームによる画像露光が困難となり、露光品質が低下してしまうという問題が生じる。   As a result, it becomes difficult to perform image exposure with a light beam whose focal length is adjusted with high accuracy, resulting in a problem that the exposure quality is deteriorated.

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、計測レンジが狭く計測距離が限られ、かつ、ホールド機能を備えた距離センサを用いて露光対象までの距離を計測し、計測結果に基づいて焦点調整を行って画像露光を施すときに、高品質での画像露光を可能とする距離計測方法及び露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned fact, and the distance to the exposure object is measured using a distance sensor having a narrow measurement range and a limited measurement distance and having a hold function, and based on the measurement result. An object of the present invention is to provide a distance measuring method and an exposure apparatus that enable high-quality image exposure when performing image exposure with focus adjustment.

上記目的を達成するために本発明は、支持体の表面に感光層が形成された露光対象を走査しながら光ビームを照射して露光するときに、露光対象までの距離に応じて焦点距離を調整する露光装置において、計測対象までの距離が予め設定された所定範囲であるときに、光源で発光されて計測対象へ照射されるレーザー光の反射光を受光部で受光することにより計測対象までの距離を計測可能であり、かつ、計測対象の端部で計測値が変化して前記計測範囲を外れたときに前記所定範囲で最前の計測値を保持すると共に、計測値が前記所定範囲を超えている間は、該計測値の保持を継続する保持手段が形成された距離センサを用い、前記露光対象を前記計測対象として前記焦点位置を調整するための距離を計測する距離計測方法であって、前記露光対象が前記距離センサの光照射位置を通過するのに先立って、前記光源からの発光を開始して、前記露光対象が前記距離センサの光照射位置を通過するときに、露光対象までの距離を計測し、次の前記露光対象に対する距離の計測に先立って、前記保持手段による前記計測値の保持解除を行う、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention sets the focal length according to the distance to the exposure target when the exposure target with the photosensitive layer formed on the surface of the support is exposed by irradiating a light beam while scanning. In the exposure apparatus to be adjusted, when the distance to the measurement target is within a predetermined range set in advance, the light receiving unit receives reflected light of the laser light emitted from the light source and applied to the measurement target. And when the measured value changes at the end of the measurement object and deviates from the measurement range, the previous measured value is held in the predetermined range, and the measured value falls within the predetermined range. A distance measuring method for measuring a distance for adjusting the focal position with the exposure target as the measurement target, using a distance sensor formed with a holding unit that continues to hold the measurement value. And said Prior to the light target passing through the light irradiation position of the distance sensor, light emission from the light source is started, and the distance to the exposure target when the exposure target passes through the light irradiation position of the distance sensor. The measurement value is held and released by the holding unit prior to the next measurement of the distance to the exposure target.

この発明によれば、例えば、計測可能な距離及び距離範囲が狭い距離センサを用いて、計測対象を露光対象として、露光対象を露光するときの焦点距離を調整するための距離を計測するときに、距離計測に先立って光源の発光を開始し、レーザー光の安定化を図る。これにより、露光対象までの距離が計測可能な範囲であれば、その距離を正確に計測することができる。   According to this invention, for example, when measuring a distance for adjusting the focal length when exposing the exposure target with the measurement target as the exposure target, using a distance sensor having a narrow measurable distance and distance range. Prior to the distance measurement, light emission from the light source is started to stabilize the laser beam. Thus, if the distance to the exposure target is within a measurable range, the distance can be accurately measured.

また、計測位置が、露光対象から外れると、保持手段によって直前の計測値が保持される。また、保持手段による計測値の保持は、次の露光対象の計測を開始するまでの間に解除される。   Further, when the measurement position deviates from the exposure target, the previous measurement value is held by the holding means. In addition, the holding of the measurement value by the holding unit is released until the next exposure target measurement is started.

これにより、次の露光対象の距離計測を行うときに、該当露光対象の距離が計測可能範囲を外れていても、計測可能範囲の有効な距離として誤計測されてしまうのを確実に防止することができる。   As a result, when measuring the distance of the next exposure target, even if the distance of the exposure target is out of the measurable range, it is surely prevented from being erroneously measured as an effective distance of the measurable range. Can do.

請求項2に係る発明は、前記距離センサが、前記光源の発光が停止されることにより前記保持手段による前記計測値の保持が解除されるときに、前記次の前記露光対象に対する距離の計測に先立って、前記光源の発光を停止する、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the distance sensor measures the distance to the next exposure target when the holding of the measurement value by the holding unit is released by stopping the light emission of the light source. In advance, the light emission of the light source is stopped.

この発明によれば、光源部の発光を停止することにより保持手段が計測値の保持を解除する距離センサを用いるときに、距離計測に先立って光源部の発光を停止する。   According to this invention, when using the distance sensor in which the holding unit releases the measurement value by stopping the light emission of the light source unit, the light emission of the light source unit is stopped prior to the distance measurement.

これにより、計測値の保持が解除されるので、次の露光対象の距離が計測可能範囲を外れていても、計測可能範囲の有効な距離として誤計測されてしまうのを確実に防止することができる。   This cancels the retention of the measurement value, so that even if the distance of the next exposure target is outside the measurable range, it is possible to reliably prevent erroneous measurement as an effective distance of the measurable range. it can.

請求項3に係る発明は、前記光源の発光停止による前記計測値の保持解除を、前記距離センサの計測結果に基づいた前記露光対象への露光中に行う、ことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that the release of the measurement value due to the light emission stop of the light source is performed during the exposure of the exposure object based on the measurement result of the distance sensor.

この発明によれば、露光対象に対する露光中は、光源部の発光を停止する。これにより、露光対象に対する不必要が感光を抑えながら、誤計測の発生を確実に防止することができる。   According to the present invention, the light emission of the light source unit is stopped during the exposure of the exposure target. Accordingly, it is possible to reliably prevent the occurrence of erroneous measurement while suppressing the exposure to the object to be exposed.

このような本発明が適用される露光装置は、露光対象へ露光光となる光ビームを照射可能な露光ヘッドと、前記露光ヘッドに設けられて前記光ビームの焦点位置の調整が可能な焦点調整手段と、レーザー光を発する光源、光源から発せられて前記露光対象で反射されたレーザー光を受光する受光部、受光部で受光された前記レーザー光から露光対象の表面までの距離を演算すると共に演算した距離が予め設定された有効範囲内であるときに演算された距離を出力する距離演算部及び、前記距離演算部で演算された距離が有効範囲を外れたときに直前の有効範囲内の距離が出力されるように保持する保持手段を含む距離センサと、前記露光ヘッド及び前記処理センサに対して前記露光対象を相対移動する移動手段と、前記移動手段によって前記露光対象が前記露光ヘッドに対向されながら移動されるときに、露光対象へ露光すべき画像の画像データに基づいて露光ヘッドから照射される前記光ビームを制御して露光処理を行う露光制御手段と、前記露光対象への前記露光処理に先立って前記移動手段によって前記距離センサに対向されながら移動される露光対象に対する距離を距離センサによって計測する距離計測制御手段と、前記露光対象に前記露光処理を行うときに、前記距離計測制御手段が前記距離センサによって計測した前記距離に基づいて前記焦点調整手段を作動して、前記光ビームの焦点位置が露光対象の表面となるように調整する調整制御手段と、前記距離計測手段が前記距離センサによる前記距離の計測が終了してから前記露光対象への画像露光が終了するまでの間に前記保持手段による前記距離センサが出力する前記距離の保持を解除する保持解除手段と、を含むことができる。   An exposure apparatus to which the present invention is applied includes an exposure head that can irradiate an exposure target with a light beam as exposure light, and a focus adjustment that is provided on the exposure head and that can adjust the focal position of the light beam. Means, a light source that emits laser light, a light receiving unit that receives the laser light emitted from the light source and reflected by the exposure target, and calculates a distance from the laser light received by the light receiving unit to the surface of the exposure target A distance calculation unit that outputs a calculated distance when the calculated distance is within a preset effective range, and a distance within the previous effective range when the distance calculated by the distance calculation unit is out of the effective range A distance sensor including a holding unit that holds the distance so as to be output; a moving unit that moves the exposure target relative to the exposure head and the processing sensor; and Exposure control means for performing an exposure process by controlling the light beam emitted from the exposure head based on image data of an image to be exposed to the exposure object when the light object is moved while facing the exposure head; Prior to the exposure process on the exposure object, distance measurement control means for measuring the distance to the exposure object moved while facing the distance sensor by the moving means, and the exposure process on the exposure object. When performing the adjustment control means, the distance measurement control means operates the focus adjustment means based on the distance measured by the distance sensor so as to adjust the focus position of the light beam to the surface of the exposure target. And after the distance measurement means finishes measuring the distance by the distance sensor until the image exposure to the exposure target ends And hold releasing means for releasing the retention of the distance which the distance sensor by said holding means outputs may include.

以上説明したように本発明によれば、露光対象への距離計測に先立って、前回の計測値の保持を解除するので、次の露光対象が、計測範囲を外れていても、誤計測が生じて、露光対象の形成される画像の品質が低下してしまうのを確実に防止することができるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, since the holding of the previous measurement value is canceled prior to the measurement of the distance to the exposure target, erroneous measurement occurs even if the next exposure target is out of the measurement range. As a result, it is possible to reliably prevent the quality of the image to be exposed from being deteriorated.

また、本発明の露光装置では、露光ヘッドから露光光として照射される光ビームによって高精細な画像露光が可能となる。   In the exposure apparatus of the present invention, high-definition image exposure can be performed with a light beam emitted as exposure light from an exposure head.

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図1及び図2には、本実施の形態に適用した露光装置10の概略構成が示されている。なお、本実施の形態では、露光装置10として複数の光ビームを用いて露光対象を露光する所謂マルチビーム露光装置を適用して説明するが、本発明の構成はこれに限るものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show a schematic configuration of an exposure apparatus 10 applied to the present embodiment. In the present embodiment, a so-called multi-beam exposure apparatus that exposes an exposure target using a plurality of light beams as the exposure apparatus 10 will be described. However, the configuration of the present invention is not limited to this.

図1に示されるように、露光装置10は、所謂フラットベッド型が適用されており、長尺矩形形状の基台12を備え、この基台12が、複数本の脚部材12Aによって床面上に、上面が水平状態で支持される。   As shown in FIG. 1, a so-called flat bed type is applied to the exposure apparatus 10, which includes a long rectangular base 12, which is supported on the floor surface by a plurality of leg members 12 </ b> A. In addition, the upper surface is supported in a horizontal state.

基台12の上面には、一対のガイドレール14が長手方向に沿って取り付けられており、このガイドレール14に移動ステージ16が設けられている。図2に示されるように、基台12には、ステージ駆動部18が設けられている。これにより、図1に示される移動ステージ16は、基台12の長手方向に沿って往復移動可能となっている。このときに、移動ステージ16は、例えば、40mm/sec程度の速度などの予め設定されている一定速度で往復移動される。   A pair of guide rails 14 are attached to the upper surface of the base 12 along the longitudinal direction, and a moving stage 16 is provided on the guide rails 14. As shown in FIG. 2, the stage 12 is provided with a stage driving unit 18. Thereby, the moving stage 16 shown in FIG. 1 can reciprocate along the longitudinal direction of the base 12. At this time, the moving stage 16 is reciprocated at a predetermined constant speed such as a speed of about 40 mm / sec.

本実施の形態の露光装置10は、例えば、プリント基板(PCB)、カラーの液晶ディスプレイ(LCD)パネル、プラズマディスプレイパネル(PDP)などで、基板やガラスプレートなどの表面に感光性エポキシ樹脂などのフォトレジストを塗布したもの、フォトレジスト樹脂やドライフィルムをラミネートしたものなどの各種の感光材料を露光対象として、これらの感光材料への露光に適用される。以下では、露光対象とされる感光材料を、基板部材の表面に感光層が形成された基板材料20として説明する。なお、図1では、移動ステージ16の移動方向を矢印Y方向で示し、移動ステージ16の移動方向と直交するである基台12の幅方向を矢印X方向として示す。   The exposure apparatus 10 according to the present embodiment is, for example, a printed circuit board (PCB), a color liquid crystal display (LCD) panel, a plasma display panel (PDP), or the like, such as a photosensitive epoxy resin on the surface of a substrate or a glass plate. Various photosensitive materials such as those coated with a photoresist and those obtained by laminating a photoresist resin and a dry film are used as exposure objects and are applied to the exposure of these photosensitive materials. Below, the photosensitive material used as exposure object is demonstrated as the board | substrate material 20 with which the photosensitive layer was formed in the surface of a board | substrate member. In FIG. 1, the moving direction of the moving stage 16 is indicated by an arrow Y direction, and the width direction of the base 12 that is orthogonal to the moving direction of the moving stage 16 is indicated by an arrow X direction.

露光装置10では、基台12の長手方向の一端側が、移動ステージ16の原位置(例えば、図1の紙面奥側に二点鎖線で示す位置)として設定されている。露光装置10には、移動ステージ16の原位置を挟んで矢印X方向の一方に、搬入搬送手段22が設けられ、他方に搬出搬送手段24が設けられている。基板材料20は、搬入搬送手段22によって搬送され、原位置に待機されている移動ステージ16上の所定位置へ載置され、また、この原位置で移動ステージ16上から排出される。   In the exposure apparatus 10, one end side in the longitudinal direction of the base 12 is set as an original position of the moving stage 16 (for example, a position indicated by a two-dot chain line on the back side in FIG. 1). The exposure apparatus 10 is provided with a carry-in transport means 22 on one side in the direction of the arrow X across the original position of the moving stage 16 and a carry-out transport means 24 on the other side. The substrate material 20 is transported by the carry-in transport means 22, placed on a predetermined position on the moving stage 16 that is waiting at the original position, and discharged from the moving stage 16 at this original position.

これにより、露光装置10では、搬入搬送手段22から連続して送り込まれる基板材料20に対して、順に露光処理を施して排出可能となっている。なお、搬入搬送手段22及び搬出搬送手段24は、コンベアなどの任意の構成を適用することができる。また、露光装置10では、少なくとも基台12上が遮光されており、これにより、移動ステージ16に載置されて移動される基板材料20が不必要に感光されてしまうのを防止されている。   Thereby, in the exposure apparatus 10, the substrate material 20 continuously fed from the carry-in transport means 22 can be subjected to exposure processing in order and discharged. In addition, arbitrary structures, such as a conveyor, are applicable to the carrying-in conveyance means 22 and the carrying-out conveyance means 24. FIG. Further, in the exposure apparatus 10, at least the base 12 is shielded from light, thereby preventing unnecessary exposure of the substrate material 20 placed and moved on the moving stage 16.

一方、図1及び図2に示されるように、露光装置10は、光源ユニット26、露光ヘッドユニット28及び、露光装置10の作動を制御する制御ユニット30を備えている。図1に示されるように、基台12には、長手方向の中間部に、基台12を幅方向に跨ぐように配置された門型のゲート32が取付けられており、このゲート32に露光ヘッドユニット28が取り付けられている。これにより、露光装置10では、移動ステージ16の矢印Y方向に沿った移動によって、基板材料20が露光ヘッドユニット28の下方を通過される。   On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the exposure apparatus 10 includes a light source unit 26, an exposure head unit 28, and a control unit 30 that controls the operation of the exposure apparatus 10. As shown in FIG. 1, the base 12 is provided with a gate-type gate 32 disposed so as to straddle the base 12 in the width direction at an intermediate portion in the longitudinal direction. The gate 32 is exposed to light. A head unit 28 is attached. Thereby, in the exposure apparatus 10, the substrate material 20 is passed under the exposure head unit 28 by the movement of the moving stage 16 along the arrow Y direction.

露光ヘッドユニット28には、それぞれから光ビームが射出される多数の露光ヘッド34が、例えばマトリックス状に配置されている。また、光源ユニット26と露光ヘッドユニット28との間には、例えば、バンドル状の光ファイバアレイ36が設けられ、光ファイバアレイ36の一端側が、露光ヘッドユニット28の露光ヘッド34に連結され、他端側が光源ユニット26に連結されている。   In the exposure head unit 28, a number of exposure heads 34 from which light beams are emitted are arranged, for example, in a matrix. Also, for example, a bundle-shaped optical fiber array 36 is provided between the light source unit 26 and the exposure head unit 28, and one end side of the optical fiber array 36 is connected to the exposure head 34 of the exposure head unit 28, and the like. The end side is connected to the light source unit 26.

光源ユニット26は、所定の波長域(例えば、紫外波長域)の光を含む光ビームを発する多数の光源(図示省略)が設けられている。光ファイバアレイ36は、それぞれが多数本の光ファイバを束ねて形成されており、光源ユニット26の各光源から発せられる光ビームが、光ファイバアレイ36の光ファイバに入射される。これにより、露光ヘッドユニット28には、光ファイバアレイ36によって多数条の光ビームが導入される。基板材料20は、基台12上を移動されているときに、露光ヘッド34に導入された光ビームが照射されることにより走査露光される。   The light source unit 26 is provided with a number of light sources (not shown) that emit light beams including light in a predetermined wavelength range (for example, an ultraviolet wavelength range). Each of the optical fiber arrays 36 is formed by bundling a large number of optical fibers, and light beams emitted from the respective light sources of the light source unit 26 are incident on the optical fibers of the optical fiber array 36. As a result, multiple light beams are introduced into the exposure head unit 28 by the optical fiber array 36. The substrate material 20 is scanned and exposed by being irradiated with the light beam introduced into the exposure head 34 while being moved on the base 12.

制御ユニット30は、例えば、CPU、ROM、RAM等がバスによって接続された一般的構成のマイクロコンピュータ、ディスプレイなどの表示デバイス、キーボードなどの入力デバイスなどを含む各種の入出力デバイス、各種のデータの入出力を行う入出力インターフェイス、各種のデバイスを駆動する駆動回路などを含んでいる。   The control unit 30 includes, for example, a microcomputer having a general configuration in which a CPU, ROM, RAM, and the like are connected by a bus, a display device such as a display, an input device such as a keyboard, and various data input / output devices. It includes an input / output interface for performing input / output and a drive circuit for driving various devices.

露光装置10では、制御ユニット30によって、基台12上の移動ステージ16の移動、光源ユニット26、露光ヘッドユニット28(各露光ヘッド34)等の作動が制御される。このときに、制御ユニット30では、基板材料20へ露光すべき画像(例えば、プリントパターンなど)の画像データから、光ビームを走査するときの変調信号を生成して、露光ヘッドユニット28へ出力し、各露光ヘッド34から基板材料20へ照射する光ビームの偏向を制御する。これにより、移動ステージ16上の基板材料20が、画像データに応じて露光される。   In the exposure apparatus 10, the movement of the moving stage 16 on the base 12 and the operation of the light source unit 26, the exposure head unit 28 (each exposure head 34), and the like are controlled by the control unit 30. At this time, the control unit 30 generates a modulation signal for scanning the light beam from image data of an image (for example, a print pattern) to be exposed on the substrate material 20 and outputs the modulation signal to the exposure head unit 28. The deflection of the light beam applied to the substrate material 20 from each exposure head 34 is controlled. Thereby, the substrate material 20 on the moving stage 16 is exposed according to the image data.

一方、基台12のゲート32には、露光ヘッドユニット28と共に距離センサ40が設けられている。この距離センサ40は、例えば、基台12の幅方向に沿って対で配置され、移動ステージ16の移動によって基板材料20に対して相対移動される。なお、本実施の形態に適用している露光装置10では、一例として、露光ヘッドユニット28が移動ステージ16の原位置側に配置され、距離センサ40が原位置と反対側に配置されている。また、本実施の形態では、一例として2台の距離センサ40を設けているが、これに限らず、基台12の幅方向の中間部に1台の距離センサ40を設けた構成であっても良く、また、基台12の幅方向に沿って3台以上の距離センサ40を配置した構成であってもよい。   On the other hand, a distance sensor 40 is provided at the gate 32 of the base 12 together with the exposure head unit 28. For example, the distance sensors 40 are arranged in pairs along the width direction of the base 12 and are moved relative to the substrate material 20 by the movement of the moving stage 16. In the exposure apparatus 10 applied to the present embodiment, as an example, the exposure head unit 28 is disposed on the original position side of the moving stage 16, and the distance sensor 40 is disposed on the opposite side to the original position. In the present embodiment, two distance sensors 40 are provided as an example. However, the present invention is not limited to this, and one distance sensor 40 is provided in an intermediate portion in the width direction of the base 12. Moreover, the structure which has arrange | positioned three or more distance sensors 40 along the width direction of the base 12 may be sufficient.

図1及び図2に示されるように、距離センサ40は、制御ユニット30に接続されている。露光装置10では、基板材料20を載置した移動ステージ16が、原位置から矢印Y方向に沿って移動される。このときに制御ユニット30は、距離センサ40によって基板材料20の距離を計測する。また、制御ユニット30は、この計測結果に基づいて、露光ヘッド34から照射する光ビームの焦点調整を行う。これにより、制御ユニット30は、各露光ヘッド34か照射される光ビームの焦点が基板材料20の露光面と一致させて、高精細の画像が露光されるようにしている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the distance sensor 40 is connected to the control unit 30. In the exposure apparatus 10, the moving stage 16 on which the substrate material 20 is placed is moved along the arrow Y direction from the original position. At this time, the control unit 30 measures the distance of the substrate material 20 by the distance sensor 40. The control unit 30 also adjusts the focus of the light beam emitted from the exposure head 34 based on the measurement result. Thereby, the control unit 30 makes the focus of the light beam irradiated from each exposure head 34 coincide with the exposure surface of the substrate material 20 so that a high-definition image is exposed.

なお、制御ユニット30は、移動ステージ16に対する基板材料20の位置、すなわち、露光量域を判定し、判定した露光領域へ光ビームが走査されるようにアライメント調整を行う。このようなアライメント調整は、例えば基板材料20にアライメント用の基準位置として、アライメントマークや基準孔を形成するか又は、角部などの複数位置が設定し(図示省略)、制御ユニット30は、複数の基準位置の各座標を算出し、露光領域の変位データを作成し、この変位データに基づいて画像データを補正することにより、走査移動が行われるときに、基板材料20上の所定の領域に適正な画像露光が施されるようにしている。なお、アライメント調整は、これに限らず、公知の任意の手法を適用することができる。また、以下では、移動ステージ16が原位置から矢印Ym方向に沿った移動を計測移動とし、移動ステージ16が矢印Ye方向に沿って原位置へ戻る移動を走査移動とする。   The control unit 30 determines the position of the substrate material 20 relative to the moving stage 16, that is, the exposure amount area, and performs alignment adjustment so that the light beam is scanned into the determined exposure area. For such alignment adjustment, for example, an alignment mark or a reference hole is formed as a reference position for alignment in the substrate material 20, or a plurality of positions such as corners are set (not shown), and the control unit 30 has a plurality of positions. By calculating each coordinate of the reference position, creating displacement data of the exposure region, and correcting the image data based on this displacement data, a scanning region is moved to a predetermined region on the substrate material 20. Appropriate image exposure is performed. The alignment adjustment is not limited to this, and any known method can be applied. In the following, the movement of the moving stage 16 along the arrow Ym direction from the original position is referred to as a measurement movement, and the movement of the moving stage 16 returning to the original position along the arrow Ye direction is referred to as a scanning movement.

図3に示されるように、露光ヘッドユニット28には、多数の露光ヘッド34がマトリックス状に配置されている。露光装置10では、基板材料20の矢印X方向に沿った全域に露光ヘッド34が対向されるように、露光ヘッドユニット28に露光ヘッド34が設けられている。各露光ヘッド34は、光ビームの照射可能領域44Aが矩形状となっており、この照射可能領域44Aの短辺が、矢印Y方向に対して所定の角度で傾斜されている。   As shown in FIG. 3, the exposure head unit 28 has a number of exposure heads 34 arranged in a matrix. In the exposure apparatus 10, the exposure head 34 is provided in the exposure head unit 28 so that the exposure head 34 faces the entire area of the substrate material 20 along the arrow X direction. In each exposure head 34, the light beam irradiable area 44A has a rectangular shape, and the short side of the irradiable area 44A is inclined at a predetermined angle with respect to the arrow Y direction.

また、露光ヘッドユニット28では、奇数列の露光ヘッド34の間に、偶数列の露光ヘッド32が配置され、矢印X方向に沿って隣接する露光ヘッド34の間では、矢印X方向に沿う照射可能領域44Aの端部が互いに重なりあうようになっている。これにより、矢印X方向に隣接する露光ヘッド34による光ビームの照射可能ライン44Bの端部が互いに重なり合い、露光装置10では、1回の走査移動によって基板材料20の露光面の全域へ光ビームを照射可能となっている。   In the exposure head unit 28, the even-numbered exposure heads 32 are arranged between the odd-numbered exposure heads 34, and irradiation along the arrow X direction is possible between the adjacent exposure heads 34 along the arrow X direction. The end portions of the region 44A overlap each other. As a result, the ends of the light beam irradiable lines 44B by the exposure head 34 adjacent in the direction of the arrow X overlap each other, and the exposure apparatus 10 emits a light beam to the entire exposure surface of the substrate material 20 by one scanning movement. Irradiation is possible.

図4(A)及び図4(B)には、露光ヘッドユニット28に設けられる露光ヘッド34の一例を示している。なお、図4(A)は照射可能領域44Aの短辺方向に沿った一端側(長辺の一方側)から見た概略図とし、図4(B)は照射可能領域44Aの長辺方向に沿った一端側(短辺の一方側)から見た概略図としている。   4A and 4B show an example of the exposure head 34 provided in the exposure head unit 28. FIG. 4A is a schematic view seen from one end side (one side of the long side) along the short side direction of the irradiable region 44A, and FIG. 4B is a long side direction of the irradiable region 44A. It is the schematic seen from the one end side (one side of a short side) along.

露光ヘッド34は、光ビームを画素ごと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(以下、DMD46とする)を備えている。このDMD46は、それぞれが一つの画素に対応する図示しない多数のマイクロミラーを備え、光源ユニット26から光ファイバアレイ36の各光ファイバによって案内された多数条の光ビームのそれぞれが、DMD46の各マイクロミラーに照射される。   The exposure head 34 includes a digital micromirror device (hereinafter referred to as DMD 46) as a spatial light modulation element that modulates a light beam for each pixel. The DMD 46 includes a large number of micromirrors (not shown) each corresponding to a single pixel, and each of the multiple light beams guided by the optical fibers of the optical fiber array 36 from the light source unit 26 corresponds to the micromirrors of the DMD 46. The mirror is irradiated.

DMD46では、制御ユニット30から入力される画素ごとの変調信号に基づいて、各画素に対応するマイクロミラーの傾斜角が切替えられるように駆動される。これにより、露光ヘッド34では、マイクロミラーに照射された光ビームが偏向される。このときに、露光すべき画素に対応するマイクロミラーが光りビームを基板材料20へ向けて反射し、露光すべきでない画素に対応するマイクロミラーが、図示しない光吸収部材へ向けて光ビームを反射する。なお、このようなDMD46は、公知の構成を適用することができる。   The DMD 46 is driven so that the inclination angle of the micromirror corresponding to each pixel is switched based on the modulation signal for each pixel input from the control unit 30. Thereby, in the exposure head 34, the light beam irradiated to the micromirror is deflected. At this time, the micromirror corresponding to the pixel to be exposed reflects the light beam toward the substrate material 20, and the micromirror corresponding to the pixel not to be exposed reflects the light beam toward the light absorbing member (not shown). To do. A known configuration can be applied to such DMD 46.

露光ヘッド34には、光ファイバアレイ36の各光ファイバが短辺と直交する方向に配列されて連結されている。また、露光ヘッド34は、光ファイバアレイ36の光ビーム射出端とDMD46の間に、光ファイバから射出される光ビームを補正して、DMD46上に集光するレンズ系48、レンズ系48を透過した光ビームを、DMD46へ向けて反射する反射鏡50が配置されている。   Each optical fiber of the optical fiber array 36 is arranged and connected to the exposure head 34 in a direction orthogonal to the short side. The exposure head 34 corrects the light beam emitted from the optical fiber between the light beam emitting end of the optical fiber array 36 and the DMD 46, and transmits the lens system 48 and the lens system 48 that collect the light on the DMD 46. A reflecting mirror 50 is disposed that reflects the light beam directed toward the DMD 46.

レンズ系48は、例えば、光ファイバアレイ36から射出される多数条の光ビームを平行光とする一対の組み合せレンズ48A、平行光とされた各光ビームの光量分布が均一となるように補正する一対の組み合せレンズ48B、補正された各光ビームをDMD46上に集光する集光レンズ48Cを含んで形成されている。なお、レンズ系48では、組み合せレンズ48Bが、光ビームの配列方向に対して、レンズの光軸に近い光ビームの光束を広げると共に、レンズの光軸から離れた光ビームの光束を縮め、配列方向と直交する方向に対しては、光ビームをそのまま透過させることにより、光量分布が均一化されるように補正している。   The lens system 48, for example, corrects the light quantity distribution of each pair of combined light beams 48A, which is a pair of combined lenses 48A that make the multiple light beams emitted from the optical fiber array 36 parallel light. A pair of combination lenses 48B and a condensing lens 48C for condensing each corrected light beam on the DMD 46 are formed. In the lens system 48, the combined lens 48B expands the light beam of the light beam close to the optical axis of the lens and contracts the light beam of the light beam away from the optical axis of the lens in the arrangement direction of the light beam. In the direction orthogonal to the direction, the light beam is transmitted as it is, so that the light quantity distribution is corrected to be uniform.

露光ヘッド34には、DMD46の光ビーム反射側に、DMD46で反射された光ビームを基板材料20上の露光面に結像するレンズ系52、54及び、レンズ系52、54を透過した光ビームの焦点(焦点距離)を調整するオートフォーカスユニット56が順に配置されている。なお、露光ヘッド34では、DMD46と基板材料20の露光面とが共役な関係となるようにレンズ系52、54が配置されている。   In the exposure head 34, on the light beam reflection side of the DMD 46, lens systems 52 and 54 that form an image of the light beam reflected by the DMD 46 on the exposure surface on the substrate material 20, and a light beam transmitted through the lens systems 52 and 54. An autofocus unit 56 for adjusting the focal point (focal length) is sequentially arranged. In the exposure head 34, lens systems 52 and 54 are arranged so that the DMD 46 and the exposure surface of the substrate material 20 have a conjugate relationship.

制御ユニット30は、距離センサ40によって検出される距離に基いて、オートフォーカスユニット56を制御することにより、露光ヘッド34で各光ビームの焦点が基板材料20の露光面と一致するようにしている(フォーカス制御)。   The control unit 30 controls the autofocus unit 56 based on the distance detected by the distance sensor 40 so that the focus of each light beam coincides with the exposure surface of the substrate material 20 by the exposure head 34. (Focus control).

本実施の形態で一例として適用したオートフォーカスユニット56は、透明ガラス材料によって楔状(台形柱状)に形成された一対のペア楔ガラス58、60を備えている。ペア楔ガラス58、60は所定の屈折率(例えば、屈折率nがn=1.53)に設定され、互いに反転した向きで光ビームの光軸に沿って隣接配置されている。   The autofocus unit 56 applied as an example in the present embodiment includes a pair of paired wedge glasses 58 and 60 formed in a wedge shape (trapezoidal column shape) from a transparent glass material. The pair of wedge glasses 58 and 60 are set to have a predetermined refractive index (for example, the refractive index n is n = 1.53), and are adjacently disposed along the optical axis of the light beam in directions opposite to each other.

DMD46側に配置されているペア楔ガラス58は、両側面に対して直角に形成された側の面が光入射面58Aとして、DMD46側へ向けられている。ペア楔ガラス58は、光入射面58Aと反対側の面が光軸に対して傾斜されており、この面が、光出射面58Bとしてペア楔ガラス60へ向けられている。   The pair wedge glass 58 arranged on the DMD 46 side is directed to the DMD 46 side with a light incident surface 58A on the side formed perpendicular to both side surfaces. In the pair wedge glass 58, the surface opposite to the light incident surface 58A is inclined with respect to the optical axis, and this surface is directed to the pair wedge glass 60 as the light exit surface 58B.

基板材料20側に配置されるペア楔ガラス60は、ペア楔ガラス58と同様に、一方の面が両側面に対して直角に形成され、他方の面が側面に対して傾斜されており、ペア楔ガラス60は、傾斜された面が、光入射面60Aとして、ペア楔ガラス58の光出射面58Bに対向され、直角に形成された面が、光出射面60Bとして基板材料20に対向されるように配置されている。また、オートフォーカスユニット56では、このペア楔ガラス58の光出射面58Bとペア楔ガラス60の光入射面60Aとが、所定の隙間(例えば、0.1mm)で、かつ、互いに平行となるように取付けられている。   Similarly to the pair wedge glass 58, the pair wedge glass 60 disposed on the substrate material 20 side has one surface formed at right angles to both side surfaces and the other surface inclined with respect to the side surfaces. In the wedge glass 60, the inclined surface is opposed to the light emitting surface 58B of the pair wedge glass 58 as the light incident surface 60A, and the surface formed at right angles is opposed to the substrate material 20 as the light emitting surface 60B. Are arranged as follows. In the autofocus unit 56, the light emitting surface 58B of the pair wedge glass 58 and the light incident surface 60A of the pair wedge glass 60 are parallel to each other with a predetermined gap (for example, 0.1 mm). Installed on.

オートフォーカスユニット56では、図示しないアクチュエータ(例えば、フォーカスモータ)の作動によって、ペア楔ガラス58、60が、光出射面58Bと光入射面60Aの平行が保たれた状態で、光軸に対して直交する方向へ相対移動される。これにより、光ビームがペア楔ガラス58、60を透過するときの透過距離が変化し、光ビームの焦点距離FDが変化する。   In the autofocus unit 56, the pair of wedge glasses 58 and 60 are operated with respect to the optical axis in a state in which the light exit surface 58B and the light incident surface 60A are kept parallel by the operation of an actuator (for example, a focus motor) (not shown). Relatively moved in the orthogonal direction. As a result, the transmission distance when the light beam passes through the paired wedge glasses 58 and 60 changes, and the focal length FD of the light beam changes.

露光装置10では、距離センサ40に対する各露光ヘッド34の相対位置が予め決められているか、計測されており、これにより、制御ユニット30では、距離センサ40の検出結果から、各露光ヘッド34と対向される基板材料20の表面(露光面)との距離が演算できるようになっている。すなわち、制御ユニット30では、距離センサ40によって検出される基板材料20の露光面までの距離Dに基いて、オートフォーカスユニット56のアクチュエータを制御することにより、露光ヘッド34の焦点距離FDを制御している。このときに、露光装置10では、一対のペア楔ガラス58、60を備えたオートフォーカスユニット56を用いることにより、焦点距離FDを高精度で制御可能となっている。なお、焦点調整手段としては、オートフォーカスユニット56に限らず、任意の構成を適用することができる。   In the exposure apparatus 10, the relative position of each exposure head 34 with respect to the distance sensor 40 is determined or measured in advance, so that the control unit 30 faces each exposure head 34 from the detection result of the distance sensor 40. The distance to the surface (exposure surface) of the substrate material 20 to be processed can be calculated. That is, the control unit 30 controls the focal length FD of the exposure head 34 by controlling the actuator of the autofocus unit 56 based on the distance D to the exposure surface of the substrate material 20 detected by the distance sensor 40. ing. At this time, the exposure apparatus 10 can control the focal length FD with high accuracy by using an autofocus unit 56 including a pair of paired wedge glasses 58 and 60. The focus adjusting unit is not limited to the autofocus unit 56, and any configuration can be applied.

ところで、露光装置10では、基板材料20に高精細な画像露光を行うためには、高精度で焦点距離FDを調整可能な機構に加えて、基板材料20の露光面までの距離を高精度で計測する必要がある。ここから、露光装置10では、レーザー光を用いる距離センサ40を用いている。   By the way, in the exposure apparatus 10, in order to perform high-definition image exposure on the substrate material 20, in addition to a mechanism capable of adjusting the focal length FD with high accuracy, the distance to the exposure surface of the substrate material 20 is highly accurate. It is necessary to measure. From here, in the exposure apparatus 10, the distance sensor 40 using a laser beam is used.

図5に示されるように、本実施の形態に適用した距離センサ40は、レーザー光源部62、受光部64及び、距離演算部66を含んでいる。この距離センサ40では、レーザー光源部62が駆動されることにより発光されて、所定波長のレーザー光が基板材料20上へ照射される。なお、本実施の形態では、一例としてレーザー光源部62が、可視光を含むレーザー光を発光するようになっている。   As shown in FIG. 5, the distance sensor 40 applied to the present embodiment includes a laser light source unit 62, a light receiving unit 64, and a distance calculation unit 66. In the distance sensor 40, the laser light source unit 62 is driven to emit light, and a laser beam having a predetermined wavelength is irradiated onto the substrate material 20. In the present embodiment, as an example, the laser light source unit 62 emits laser light including visible light.

受光部64は、例えば、CCDセンサを備えており、基板材料20上に照射されたレーザー光の反射光を受光し、受光した光量に応じた電気信号を距離演算部66へ出力する。距離演算部66では、受光部64から入力される電気信号に基づいて、基板材料20の上面までの距離Dを演算する。   The light receiving unit 64 includes, for example, a CCD sensor, receives the reflected light of the laser light irradiated onto the substrate material 20, and outputs an electrical signal corresponding to the received light amount to the distance calculation unit 66. The distance calculation unit 66 calculates the distance D to the upper surface of the substrate material 20 based on the electric signal input from the light receiving unit 64.

距離センサ40は、レーザー光源部62及び距離演算部66が、制御ユニット30に接続されており、制御ユニット30にレーザー光源部62の発光/停止が制御されると共に、距離演算部66で演算された距離Dが制御ユニット30に読み込まれる。   In the distance sensor 40, a laser light source unit 62 and a distance calculation unit 66 are connected to the control unit 30. The control unit 30 controls light emission / stop of the laser light source unit 62 and is calculated by the distance calculation unit 66. The measured distance D is read into the control unit 30.

ここで、図6に示されるように、距離センサ40では、予め基準距離(以下、距離Dとする)が設定されており、実際の距離Drの検出範囲が、距離Dを中心として、±αの範囲((D−α)≦D≦(D+α))となっている。 Here, as shown in FIG. 6, the distance sensor 40, previously reference distance (hereinafter, the distance to D 0) is set, the detection range of the actual distance Dr is, around the distance D 0, The range is ± α ((D 0 −α) ≦ D 0 ≦ (D 0 + α)).

これにより、実際の距離Drが(D−α)≦Dr≦(D+α)であると、距離センサ40から出力される距離Dは、距離Drに一致する(D=Dr、(D−α)≦D≦(D+α))。すなわち、距離センサ40では、計測可能な距離Drの範囲であるレンジ幅が2・αで、計測レンジ(計測可能範囲)が(D−α)≦Dr≦(D+α)となっている。 Thus, when the actual distance Dr is (D 0 −α) ≦ Dr ≦ (D 0 + α), the distance D output from the distance sensor 40 matches the distance Dr (D = Dr, (D 0 −α) ≦ D ≦ (D 0 + α)). That is, in the distance sensor 40, the range width that is the range of the measurable distance Dr is 2 · α, and the measurement range (measurable range) is (D 0 −α) ≦ Dr ≦ (D 0 + α). .

ここで、露光装置10では、例えば、距離Dが、D=25mmで、αが、α=1.0〜1.5mm(一例として1.5mm)となる距離センサ40を用い、(D−α)≦Dr≦(D+α)の範囲では、サブミクロンオーダーで高精度の距離Dr(距離D)の計測が可能となっている(実際の有効範囲は、(D−α)<Dr<(D+α))。 Here, the exposure apparatus 10 uses, for example, a distance sensor 40 in which the distance D 0 is D 0 = 25 mm and α is α = 1.0 to 1.5 mm (1.5 mm as an example) (D In the range of 0− α) ≦ Dr ≦ (D 0 + α), it is possible to measure the distance Dr (distance D) with high accuracy on the submicron order (the actual effective range is (D 0 −α)). <Dr <(D 0 + α)).

図2に示されるように、露光装置10では、基台12にステージ高さ調整部68が設けられている。なお、このステージ高さ調整部68は、移動ステージ16を、上面が水平状態で昇降する任意の構成を適用でき、図1での図示及び詳細な機構の説明を省略する。   As shown in FIG. 2, in the exposure apparatus 10, a stage height adjustment unit 68 is provided on the base 12. The stage height adjusting unit 68 can be applied with any configuration for moving the moving stage 16 up and down with the upper surface thereof in a horizontal state, and the illustration in FIG. 1 and the detailed description of the mechanism are omitted.

図5に示されるように、露光装置10では、露光処理を施す基板材料20の基準となる板厚tに合わせて、距離センサ40によって検出される移動ステージ16上に載置した基板材料20の上面までの距離Drが距離Dとなるように、移動ステージ16の高さ調整(距離センサ40と移動ステージ16の距離Dsの調整)が行われている。 As shown in FIG. 5, in the exposure apparatus 10, the substrate material 20 placed on the moving stage 16 detected by the distance sensor 40 is matched with the thickness t serving as a reference of the substrate material 20 to be exposed. as distance Dr to the upper surface is a distance D 0, height adjustment of the moving stage 16 (adjustment of the distance Ds of the distance sensor 40 and the moving stage 16) is performed.

一方、距離Drを高精度で計測可能な距離センサでは、例えば、基板材料20の端部で、計測位置が基板材料20上から外れて距離Drが急激に増加したり、また、距離Drが急激に減少するなどして、計測レンジを外れると、計測レンジ内の最大値(D+α)又は、最小値(D−α)の何れか一方の値が計測値として出力される。 On the other hand, in a distance sensor that can measure the distance Dr with high accuracy, for example, at the end portion of the substrate material 20, the measurement position deviates from the substrate material 20, and the distance Dr increases rapidly. When the value falls outside the measurement range, for example, the maximum value (D 0 + α) or the minimum value (D 0 -α) within the measurement range is output as the measurement value.

ここから、図5に示されるように、露光装置10に設けている距離センサ40には、ホールド設定部70が形成されている。このホールド設定部70は、例えば、ファームウェアとして距離センサ40内の図示しない記憶素子に書込まれるなどして形成されている。このホールド設定部70は、距離センサ40によって検出される距離Drが急激に変化し、かつ、計測レンジを外れたときに、距離演算部66から出力される距離Dが、計測レンジ内の直前の計測値となるように保持する(ホールド機能)。   From here, as shown in FIG. 5, a hold setting unit 70 is formed in the distance sensor 40 provided in the exposure apparatus 10. The hold setting unit 70 is formed, for example, by being written in a storage element (not shown) in the distance sensor 40 as firmware. When the distance Dr detected by the distance sensor 40 changes abruptly and the hold setting unit 70 is out of the measurement range, the distance D output from the distance calculation unit 66 is the value immediately before the measurement range. Holds the measured value so that it becomes the measured value (hold function).

これにより、図6に示されるように、距離センサ40では、計測対象が傾斜しているときに、距離Drが大きい間は、距離Dが最大値(D=D+α)となるが、距離Drが計測レンジ内に入ると、距離D=Drが得られる(図6に実線で示す)。また、距離センサ40では、距離Drが小さくなって計測レンジを外れると、距離Dが最小値(D=D−α)となる(図6に破線で示す)。 Accordingly, as shown in FIG. 6, in the distance sensor 40, when the measurement object is tilted, the distance D becomes the maximum value (D = D 0 + α) while the distance Dr is large. When Dr enters the measurement range, a distance D = Dr is obtained (shown by a solid line in FIG. 6). Further, in the distance sensor 40, when the distance Dr decreases and goes out of the measurement range, the distance D becomes the minimum value (D = D 0 −α) (indicated by a broken line in FIG. 6).

また、距離Drが、計測レンジ外から徐々に大きくなるときに、ホールド設定部70によって距離センサ40から出力される距離Dが最大値に保持されていても、距離Drが計測レンジ内となると、距離センサ40から出力される距離Dは、D=Drとなる(図6に実線で示す)。   Further, when the distance Dr gradually increases from outside the measurement range, even if the distance D output from the distance sensor 40 is held at the maximum value by the hold setting unit 70, if the distance Dr falls within the measurement range, The distance D output from the distance sensor 40 is D = Dr (shown by a solid line in FIG. 6).

これにより、露光装置10では、基板材料20に対する露光処理を繰り返しても、各基板材料20の上面の距離Drが、(D−α)<Dr<(D+α)の範囲(以下、有効レンジとする)で、それぞれの基板材料20の距離Drを正確に計測することができる。 Thus, in the exposure apparatus 10, even if the exposure process for the substrate material 20 is repeated, the distance Dr of the upper surface of each substrate material 20 is in the range of (D 0 −α) <Dr <(D 0 + α) (hereinafter, effective). The distance Dr of each substrate material 20 can be accurately measured.

一方、距離センサ40では、ホールド機能を備えていることにより、距離Dがホールドされているときに、距離Drが計測レンジ内となっている基板材料20が通過することにより、適正な距離Dを出力するが、距離Drが計測レンジ外となっている基板材料20が通過したときには、ホールドされている距離Dが継続して出力される。このときに距離センサ40から出力される距離Dは、計測レンジ内であるために、制御ユニット30では、この基板材料20の距離Drを誤認識してしまうことになる。   On the other hand, since the distance sensor 40 has a hold function, when the distance D is held, the substrate material 20 whose distance Dr is within the measurement range passes, so that an appropriate distance D is obtained. When the substrate material 20 whose distance Dr is outside the measurement range passes, the held distance D is continuously output. At this time, since the distance D output from the distance sensor 40 is within the measurement range, the control unit 30 erroneously recognizes the distance Dr of the substrate material 20.

ここで、距離センサ40に設けているホールド設定部70では、レーザー光源部62の発光を停止し、受光部64に反射光が受光されなくなると、ホールドしている計測値(距離D)の保持が解除される。また、距離センサ40では、ホールド設定部70での計測値の保持が解除されると、有効レンジを外れた、計測レンジ内の最大値(D+α)を距離Dとして出力する。 Here, in the hold setting unit 70 provided in the distance sensor 40, when the light emission of the laser light source unit 62 is stopped and the reflected light is not received by the light receiving unit 64, the held measurement value (distance D) is held. Is released. In addition, when the hold of the measurement value in the hold setting unit 70 is released, the distance sensor 40 outputs the maximum value (D 0 + α) within the measurement range that is out of the effective range as the distance D.

制御ユニット30では、露光装置10の動作が開始されると、基板材料20への走査露光に先立って、レーザー光源部62での発光を開始する。これにより、基板材料20の距離Drを計測するときに、レーザー光が安定して、距離Drに応じた正確な距離Dが、距離センサ40から出力されるようにしている。   In the control unit 30, when the operation of the exposure apparatus 10 is started, light emission from the laser light source unit 62 is started prior to scanning exposure on the substrate material 20. Thereby, when measuring the distance Dr of the board | substrate material 20, a laser beam is stabilized and the exact distance D according to the distance Dr is output from the distance sensor 40. FIG.

また、制御ユニット30では、距離センサ40による距離Drの計測が終了すると、次ぎの基板材料20の距離Drを計測するのに先立って、レーザー光源部62の発光を停止する。これにより、次の基板材料20の距離Drを計測するときに、ホールド設定部70による計測値の保持が解除されるようにしている。   Further, in the control unit 30, when the measurement of the distance Dr by the distance sensor 40 is completed, the light emission of the laser light source unit 62 is stopped before the distance Dr of the next substrate material 20 is measured. Accordingly, when the distance Dr of the next substrate material 20 is measured, the measurement value held by the hold setting unit 70 is released.

ここで、本実施の形態では、露光ヘッド34を用いた基板材料20への走査露光中に、レーザー光源部62の発光を停止するようにしている。これにより、基板材料20への露光中に、レーザー光源部62から発せられるレーザー光が、基板材料20の表面に照射されてしまうのを防止しながら、ホールド解除が行われるようにしている。   Here, in the present embodiment, the light emission of the laser light source unit 62 is stopped during the scanning exposure of the substrate material 20 using the exposure head 34. Accordingly, the hold release is performed while preventing the laser light emitted from the laser light source unit 62 from being applied to the surface of the substrate material 20 during the exposure of the substrate material 20.

すなわち、距離センサ40では、基板材料20の距離Dの計測に先立って、ホールド解除がなされることにより、距離Drが計測レンジ外となっている基板材料20が通過したときに、距離Dが有効レンジ内の値となることがない。したがって、制御ユニット30では、距離センサ40を通過した基板材料20の距離Dが計測レンジ外であることを確実に認識することができる。   That is, in the distance sensor 40, the hold D is released prior to the measurement of the distance D of the substrate material 20, so that the distance D is effective when the substrate material 20 whose distance Dr is out of the measurement range passes. It does not become a value within the range. Therefore, the control unit 30 can reliably recognize that the distance D of the substrate material 20 that has passed through the distance sensor 40 is outside the measurement range.

以下に、本実施の形態の作用を説明する。   The operation of the present embodiment will be described below.

露光装置10に設けられている制御ユニット30では、基板材料20に形成する画像(露光パターン)に応じた画像データが、制御ユニット30に入力されると、この画像データを、例えば、二値化データに変換して、図示しないフレームメモリに画像データを格納する。また、制御ユニット30では、基板材料20の露光開始に先立って、距離センサ40のレーザー光源部62での発光を開始する。   In the control unit 30 provided in the exposure apparatus 10, when image data corresponding to an image (exposure pattern) formed on the substrate material 20 is input to the control unit 30, this image data is binarized, for example. The image data is converted into data and stored in a frame memory (not shown). Further, the control unit 30 starts light emission from the laser light source unit 62 of the distance sensor 40 prior to the start of exposure of the substrate material 20.

一方、図7(A)に示されるように、露光装置10では、移動ステージ16が、原位置に待機されており、この移動ステージ16上に、搬入搬送手段22によって基板材料20が送り込まれる。   On the other hand, as shown in FIG. 7A, in the exposure apparatus 10, the moving stage 16 is on standby at the original position, and the substrate material 20 is fed onto the moving stage 16 by the carry-in transport means 22.

露光装置10では、移動ステージ16上に基板材料20が載置されると、この基板材料20を移動ステージ16上に吸着保持する。この後、図7(B)及び図8に示されるように、移動ステージ16を計測方向(矢印Ym方向)へ移動する。これにより、移動ステージ16上に載置されている基板材料20が、距離センサ40に対向する位置を通過する。制御ユニット30では、このときに、距離センサ40によって、基板材料20の上面(露光面)までの距離Drを計測する。   In the exposure apparatus 10, when the substrate material 20 is placed on the moving stage 16, the substrate material 20 is sucked and held on the moving stage 16. Thereafter, as shown in FIGS. 7B and 8, the moving stage 16 is moved in the measurement direction (arrow Ym direction). Thereby, the substrate material 20 placed on the moving stage 16 passes through a position facing the distance sensor 40. At this time, in the control unit 30, the distance Dr to the upper surface (exposure surface) of the substrate material 20 is measured by the distance sensor 40.

露光装置10では、移動ステージ16の計測移動が終了すると(図7(C)参照)、露光移動を開始する。この露光移動は、図7(D)に示されるように、移動ステージ16を矢印Ye方向へ移動する。制御ユニット30では、フレームメモリに格納した画像データに基づいて、画素ごとの変調信号を生成し、生成した変調信号を、この移動ステージ16の露光移動に基づいたタイミングで露光ヘッドユニット28の各露光ヘッド34へ出力する。   In the exposure apparatus 10, when the measurement movement of the moving stage 16 is completed (see FIG. 7C), the exposure movement is started. In this exposure movement, as shown in FIG. 7D, the moving stage 16 is moved in the arrow Ye direction. The control unit 30 generates a modulation signal for each pixel based on the image data stored in the frame memory, and outputs the generated modulation signal to each exposure of the exposure head unit 28 at a timing based on the exposure movement of the moving stage 16. Output to the head 34.

このときに、制御ユニット30では、距離センサ40によって計測された距離Dに基いて、各露光ヘッド34のオートフォーカスユニット56を制御することにより、焦点調整が行われる。これにより、露光装置10では、基板材料20上に適正なピントで画像露光を施すことができる。   At this time, the control unit 30 performs focus adjustment by controlling the autofocus unit 56 of each exposure head 34 based on the distance D measured by the distance sensor 40. Thereby, the exposure apparatus 10 can perform image exposure on the substrate material 20 with an appropriate focus.

また、露光装置10では、基板材料20への露光が終了して、移動ステージ16が原位置に戻ると(図7(E)参照)、排出搬送手段24によって基板材料20を排出し、次の基板材料20が移動ステージ16上に載置されると(図7(A)参照)、この基板材料20に対する画像露光を開始する。   Further, in the exposure apparatus 10, when the exposure to the substrate material 20 is completed and the moving stage 16 returns to the original position (see FIG. 7E), the substrate material 20 is discharged by the discharge conveyance unit 24, and the next When the substrate material 20 is placed on the moving stage 16 (see FIG. 7A), image exposure on the substrate material 20 is started.

ところで、基板材料20に高精細な露光画像を形成するためには、正確な焦点調整が必要であり、このためには、距離センサ40によって距離Drを正確に計測する必要がある。このような距離センサ40は、レンジ幅が狭く、計測レンジが限られていると共に、ホールド機能を備えることにより、距離Drが、計測レンジを外れた基板材料20に対しては、適正な距離Dを出力することが困難となっている。
ここで、露光装置10に設けている制御ユニット30は、基板材料20の露光処理に合わせて距離センサ40を制御しており、図8から図10を参照しながら、露光装置10でこの距離センサ40を用いるときの制御を説明する。
By the way, in order to form a high-definition exposure image on the substrate material 20, accurate focus adjustment is necessary. For this purpose, the distance Dr needs to be accurately measured by the distance sensor 40. Such a distance sensor 40 has a narrow range width, a limited measurement range, and a hold function, so that the distance Dr is an appropriate distance D for the substrate material 20 out of the measurement range. Is difficult to output.
Here, the control unit 30 provided in the exposure apparatus 10 controls the distance sensor 40 in accordance with the exposure processing of the substrate material 20, and this distance sensor is used in the exposure apparatus 10 with reference to FIGS. 8 to 10. The control when 40 is used will be described.

図8には、制御ユニット30で実行される距離センサ40の制御(距離計測制御)の一例を示している。このフローチャートは、例えば、露光装置10の電源スイッチがオンされて基板材料20への走査露光が可能となるか、又は、走査露光を行うための装置の立ち上げが開始されると実行され、露光装置10の電源スイッチがオフされるか、基板材料20への走査露光の終了又は中断(例えば、露光装置10のスタンバイ状態)されることにより終了する。   FIG. 8 shows an example of the control (distance measurement control) of the distance sensor 40 executed by the control unit 30. This flowchart is executed when, for example, the power switch of the exposure apparatus 10 is turned on to enable scanning exposure to the substrate material 20, or when the start-up of the apparatus for performing scanning exposure is started, exposure is performed. The process is terminated when the power switch of the apparatus 10 is turned off or when the scanning exposure to the substrate material 20 is terminated or interrupted (for example, in a standby state of the exposure apparatus 10).

図8のフローチャートでは、最初のステップ100で、距離センサ40の作動を開始する。このときにレーザー光源部62の発光を開始する(ステップ102)。すなわち、図9に示されるように、距離センサ40に基板材料20が対向されるのに先立って、距離センサ40がオンされると共に、レーザー光源部62の発光が開始される。   In the flowchart of FIG. 8, the operation of the distance sensor 40 is started in the first step 100. At this time, the laser light source unit 62 starts to emit light (step 102). That is, as shown in FIG. 9, prior to the substrate material 20 facing the distance sensor 40, the distance sensor 40 is turned on and light emission of the laser light source unit 62 is started.

また、距離センサ40は、オンされることにより、距離演算部66から距離Dが出力される。このときに、図10(A)に示されるように、距離センサ40では、計測値がホールドされておらず、また、基板材料20も対向していないので、距離Dとして、最大値である距離(D+α)が出力される。 Further, when the distance sensor 40 is turned on, the distance D is output from the distance calculation unit 66. At this time, as shown in FIG. 10 (A), the distance sensor 40 does not hold the measured value and the substrate material 20 is not opposed, so the distance D is the maximum distance. (D 0 + α) is output.

制御ユニット30は、基板材料20が移動ステージ16上に載置されて保持されると、移動ステージ16の計測方向への移動を開始する。これにより、距離センサ40には、移動ステージ16の上面、移動ステージ16上の基板材料20の上面が順に対向される。   When the substrate material 20 is placed and held on the moving stage 16, the control unit 30 starts moving the moving stage 16 in the measurement direction. Thereby, the upper surface of the moving stage 16 and the upper surface of the substrate material 20 on the moving stage 16 are opposed to the distance sensor 40 in this order.

ここで、図8のフローチャートでは、ステップ104で距離センサ40によって距離Dを計測するタイミングとなったか否かを確認し、距離センサ40に基板材料20の先端が対向されるタイミングで、ステップ104で肯定判定してステップ106へ移行し、距離センサ40から出力される距離Dの読込みが開始される。   Here, in the flowchart of FIG. 8, it is confirmed whether or not it is time to measure the distance D by the distance sensor 40 in step 104, and the timing at which the tip of the substrate material 20 is opposed to the distance sensor 40 is step 104. The determination is affirmative and the routine proceeds to step 106 where reading of the distance D output from the distance sensor 40 is started.

図9及び図10(A)に示されるように、距離センサ40は、移動ステージ16の上面までの距離Dsが、計測レンジを外れている。これにより、距離センサ40は、移動ステージ16に対する相対位置が、位置Y、Yを過ぎても、距離Dとして、距離(D+α)を出力する。 As shown in FIGS. 9 and 10A, in the distance sensor 40, the distance Ds to the upper surface of the moving stage 16 is out of the measurement range. Accordingly, the distance sensor 40 outputs the distance (D 0 + α) as the distance D even if the relative position with respect to the moving stage 16 passes the positions Y 0 and Y 1 .

この後、移動ステージ16に対する距離センサ40の相対位置が位置Yに達し、かつ、距離Drが有効レンジ内であると、距離センサ40から出力される距離Dは、距離Dr(例えば、距離D、(D−α)<D<(D+α))となる。 Thereafter, the relative position of the distance sensor 40 for the movable stage 16 has reached the position Y 2, and the distance Dr is the effective range within a distance D which is output from the distance sensor 40, distance Dr (e.g., the distance D 1 , (D 0 −α) <D 1 <(D 0 + α)).

また、基板材料20が距離センサ40に対向されている間は、距離センサ40が、対向される基板材料20の表面までの距離Drに応じた距離D(D=D)が出力され、この距離Dが、制御ユニット30に読み込まれる。 Further, while the substrate material 20 is opposed to the distance sensor 40, the distance sensor 40 outputs a distance D (D = D 1 ) corresponding to the distance Dr to the surface of the opposed substrate material 20. The distance D is read into the control unit 30.

図8のフローチャートでは、ステップ108で基板材料20が、距離センサ40に対向する位置を過ぎて、距離計測を終了するタイミングとなったか否かを確認し、基板材料20の後端が距離センサ40に対向する位置(例えば、図9の位置Y)を通過すると、ステップ108で肯定判定してステップ110へ移行し、距離Dの読込みを終了する。なお、制御ユニット30では、距離Dの読込みを終了すると、読み込んだ距離Dに基いて、露光ヘッド34の焦点距離FDの調整用のデータを作成する。 In the flowchart of FIG. 8, it is confirmed in step 108 whether or not the substrate material 20 has passed the position facing the distance sensor 40 and it is time to end the distance measurement, and the rear end of the substrate material 20 is the distance sensor 40. Is passed (for example, the position Y 3 in FIG. 9), an affirmative determination is made in step 108, the process proceeds to step 110, and the reading of the distance D is terminated. When the reading of the distance D is completed, the control unit 30 creates data for adjusting the focal length FD of the exposure head 34 based on the read distance D.

図9及び図10(A)に示されるように、距離センサ40では、移動ステージ16に対する相対位置が位置Yに達するまでは、距離Drが計測レンジ内であれば、距離Drが距離Dとして出力される。 As shown in FIGS. 9 and FIG. 10 (A), the in distance sensor 40, until the relative position with respect to the moving stage 16 reaches the position Y 3, if the distance Dr is within the measurement range, the distance Dr is a distance D Is output.

これに対して、移動ステージ16に対する距離センサ40の相対位置が、基板材料20の端部に対応する位置Yを過ぎると、距離センサ40によって計測される距離Drが急激に大きくなる(距離Ds、Ds>(D+α))。これにより、距離センサ40から出力される距離D(計測値)がホールドされる。距離センサ40では、計測値がホールドされると、出力される距離Dが有効レンジ内となっている。すなわち、位置Yに対応する基板材料20の距離DrがDであると、距離センサ40の出力が、この距離Dに保持される。 In contrast, the relative position of the distance sensor 40 for the movable stage 16, past the position Y 3 corresponding to the end portion of the substrate material 20, the distance Dr increases sharply, which is measured by the distance sensor 40 (distance Ds , Ds> (D 0 + α)). Thereby, the distance D (measurement value) output from the distance sensor 40 is held. In the distance sensor 40, when the measurement value is held, the output distance D is within the effective range. That is, the distance Dr of the substrate material 20 corresponding to the position Y 3 is When it is D 1, the output of the distance sensor 40 is held in this distance D 1.

一方、図8のフローチャートでは、ステップ112で、基板材料20への露光が開始されたか否かを確認する。制御ユニット30は、計測移動の終了した移動ステージ16が、走査移動を開始することにより、基板材料20が露光ヘッドユニット28に対して所定位置に達すると、光源ユニット26から発せられる光ビームが露光ヘッドユニット28の各露光ヘッド34へ送出すると共に、画像データに基づいて生成した変調信号を各露光ヘッド34へ出力する。   On the other hand, in the flowchart of FIG. 8, it is confirmed in step 112 whether or not the exposure to the substrate material 20 has been started. When the substrate stage 20 reaches a predetermined position with respect to the exposure head unit 28 when the movable stage 16 that has finished the measurement movement starts scanning movement, the control unit 30 exposes the light beam emitted from the light source unit 26. Along with sending to each exposure head 34 of the head unit 28, a modulation signal generated based on the image data is outputted to each exposure head 34.

これにより、基板材料20への走査露光が開始される。また、制御ユニット30は、基板材料20が露光ヘッドユニット28に対向する位置を過ぎると、基板材料20への走査露光を終了する。   Thereby, the scanning exposure to the substrate material 20 is started. Further, when the substrate material 20 passes a position facing the exposure head unit 28, the control unit 30 ends the scanning exposure on the substrate material 20.

ここで、基板材料20への走査露光が開始されると、ステップ112で肯定判定されてステップ114へ移行する。このステップ114では、距離センサ40のレーザー光源部62をオフする。すなわち、レーザー光源部62の発光を停止する。   Here, when scanning exposure to the substrate material 20 is started, an affirmative determination is made in step 112 and the routine proceeds to step 114. In step 114, the laser light source 62 of the distance sensor 40 is turned off. That is, the light emission of the laser light source unit 62 is stopped.

また、ステップ116では、走査露光が終了したか否かを確認し、走査露光が終了すると、ステップ116で肯定判定してステップ118へ移行する。このステップ118では、次ぎの基板材料20に対する距離計測に先立って、レーザー光源部62の発光を再開する。   In step 116, it is confirmed whether or not the scanning exposure is completed. When the scanning exposure is completed, an affirmative determination is made in step 116 and the process proceeds to step 118. In this step 118, the light emission of the laser light source 62 is resumed prior to the distance measurement for the next substrate material 20.

なお、ステップ120では、露光装置10での露光処理(走査露光)が継続されるか否かを確認し、継続されるときには、ステップ120で肯定判定してステップ104へ移行し、露光処理が終了されるときには、ステップ120で否定判定してステップ122へ移行し、距離センサ40をオフ(レーザー光源部62もオフ)する。また、ここでは、レーザー光源部62の発光を開始した後に、露光処理が終了されるか否かを確認したが、レーザー光源部62の発光開始に先立って、露光処理が継続されるか否かを確認するものであっても良い。   In step 120, it is confirmed whether or not the exposure process (scanning exposure) in the exposure apparatus 10 is continued. When the exposure process is continued, an affirmative determination is made in step 120 and the process proceeds to step 104 to complete the exposure process. When the determination is made, a negative determination is made at step 120 and the routine proceeds to step 122 where the distance sensor 40 is turned off (the laser light source 62 is also turned off). Here, it is confirmed whether or not the exposure process is terminated after the light emission of the laser light source unit 62 is started. However, whether or not the exposure process is continued prior to the start of the light emission of the laser light source unit 62. It may be a thing to confirm.

図10(A)に示されるように、距離センサ40は、レーザー光源部62が発光停止(オフ)すると、レーザー光が受光部64で受光されなくなり、ホールド設定部70が、距離Dのホールドを解除(オフ)する。また、距離センサ40は、走査露光が終了すると、レーザー光源部62の発光が開始される(オン)。   As shown in FIG. 10A, in the distance sensor 40, when the laser light source unit 62 stops emitting light (off), the laser beam is not received by the light receiving unit 64, and the hold setting unit 70 holds the distance D. Cancel (turn off). Further, when the scanning exposure is completed, the distance sensor 40 starts light emission of the laser light source unit 62 (ON).

距離センサ40では、ホールド解除されることにより、距離Dの保持が解除される。また、レーザー光源部62が発光を停止していることにより、距離演算部66からは、距離Dとして計測レンジ内の最大値(D+α)が出力される。さらに、距離センサ40は、レーザー光源部62の発光が開始されても、ホールド解除状態が継続される。 In the distance sensor 40, the hold of the distance D is released by releasing the hold. Further, since the laser light source unit 62 stops emitting light, the distance calculation unit 66 outputs the maximum value (D 0 + α) within the measurement range as the distance D. Further, the distance sensor 40 is kept in the hold release state even when the light emission of the laser light source unit 62 is started.

これにより、次に基板材料20が距離センサ40に対向される位置に達し、この基板材料20の距離Drが距離センサ40の有効レンジ内(例えばD、(D−α)<D<(D+α))であると、距離センサ40は、距離Drを距離D(D=D)として出力する。 As a result, the substrate material 20 then reaches a position facing the distance sensor 40, and the distance Dr of the substrate material 20 is within the effective range of the distance sensor 40 (for example, D 2 , (D 0 −α) <D 2 < If it is (D 0 + α)), the distance sensor 40 outputs the distance Dr as a distance D (D = D 2 ).

このときに、レーザー光源部62の発光停止が、露光中の比較的短い時間であり、また、次の基板材料20に対する距離計測を開始するまでの時間が十分にあるので、距離センサ40では、レーザー光が安定し、正確な距離計測が可能となっている。   At this time, the light emission stop of the laser light source unit 62 is a relatively short time during exposure, and there is sufficient time until the distance measurement for the next substrate material 20 is started. The laser beam is stable and accurate distance measurement is possible.

一方、図10(B)に示されるように、距離センサ40がホールド解除されていないと、図10(B)に二点鎖線で示すように、有効レンジ内の距離Dが継続して出力される。これにより、次に距離計測を行う基板材料20の距離Drが、有効レンジを外れていても、有効レンジ内の距離D(ここでは、D=D)が制御ユニット30に読み込まれる。制御ユニット30は、読み込んだ距離Dが有効レンジ内となっていることにより、この距離Dに基いて光ビームの焦点調整を行う。 On the other hand, as shown in FIG. 10B, if the distance sensor 40 is not released from the hold, the distance D within the effective range is continuously output as shown by a two-dot chain line in FIG. 10B. The Thereby, even if the distance Dr of the substrate material 20 to be measured next is out of the effective range, the distance D within the effective range (here, D = D 1 ) is read into the control unit 30. Since the read distance D is within the effective range, the control unit 30 adjusts the focus of the light beam based on the distance D.

したがって、露光ヘッド34から基板材料20に照射される光ビームに所謂ピントずれが生じ、基板材料20に形成される露光画像の品質が低下してしまう。   Therefore, a so-called focus shift occurs in the light beam applied to the substrate material 20 from the exposure head 34, and the quality of the exposure image formed on the substrate material 20 is degraded.

これに対して、図10(A)に示されるように、予め距離センサ40のホールドオフを行うことにより、次に距離計測を行う基板材料20の距離Dが有効レンジを外れていると、図10(A)に二点鎖線で示すように、この基板材料20が通過しても、距離センサ40は、有効レンジを外れた距離D(ここでは、D=D+α)を出力する。 On the other hand, as shown in FIG. 10A, when the distance D of the substrate material 20 to be measured next is out of the effective range by holding off the distance sensor 40 in advance, As indicated by a two-dot chain line in FIG. 10 (A), even if the substrate material 20 passes, the distance sensor 40 outputs a distance D (D = D 0 + α here) outside the effective range.

これにより、制御ユニット30では、基板材料20が通過しても、距離センサ40から有効レンジ内の距離Dが出力されないことから、基板材料20の距離Drが距離センサ40の有効レンジから外れていることを的確に認識することができる。したがって、基板材料20に光ビームのピントずれが生じた画像が露光されてしまうのを確実に防止することができる。   Thereby, in the control unit 30, even if the substrate material 20 passes, the distance D within the effective range is not output from the distance sensor 40, so the distance Dr of the substrate material 20 is out of the effective range of the distance sensor 40. Can be recognized accurately. Therefore, it is possible to surely prevent the substrate material 20 from being exposed to an image in which the light beam is out of focus.

なお、露光装置10は、ステージ高さ調整部68を備えているので、制御ユニット30は、適正な距離Drが検出されなかったときに、ステージ高さ調整部68によって移動ステージ16の高さを変えて、再度、基板材料20の距離計測を行い、有効レンジ内の距離Dが得られたときに、このときの距離Dに基いて基板材料20への画像露光を行うものであっても良い。   Since the exposure apparatus 10 includes the stage height adjustment unit 68, the control unit 30 adjusts the height of the moving stage 16 by the stage height adjustment unit 68 when the appropriate distance Dr is not detected. Alternatively, the distance measurement of the substrate material 20 is performed again, and when the distance D within the effective range is obtained, the image exposure to the substrate material 20 may be performed based on the distance D at this time. .

また、本実施の形態では、基板材料20に対して露光処理を行うときに、レーザー光源部62の発光停止を行うようにしたが、レーザー光源部62の発光停止のタイミング及び時間は、これに限るものではない。   In the present embodiment, when the substrate material 20 is subjected to the exposure process, the light emission of the laser light source unit 62 is stopped. However, the timing and time of the light emission stop of the laser light source unit 62 are not limited to this. It is not limited.

レーザー光源部62の発光停止タイミングは、基板材料20の距離計測が終了し、次の基板材料20の距離計測を開始する間であれば、任意のタイミングを適用することができる。このときに、レーザー光源部62が発光を開始してから、基板材料20の距離計測が行われるまでの間で、レーザー光が安定されるタイミング及び時間であることが好ましく、また、基板材料20に対する距離計測が終了したことが明確に判断できる時点から、該当基板材料20の露光が終了するまでの間で、レーザー光源部62の発光停止(ホールド設定部70でのホールド解除)が行われることがより好ましい。   The light emission stop timing of the laser light source 62 can be any timing as long as the distance measurement of the substrate material 20 is completed and the distance measurement of the next substrate material 20 is started. At this time, it is preferable that the timing and time at which the laser light is stabilized after the laser light source unit 62 starts to emit light until the distance measurement of the substrate material 20 is performed. The light emission stop of the laser light source unit 62 (hold release in the hold setting unit 70) is performed from the time when it is possible to clearly determine that the distance measurement has been completed until the exposure of the substrate material 20 is completed. Is more preferable.

一方、本実施の形態では、レーザー光源部62の発光停止を行うことにより、距離Dのホールドを解除する距離センサ40を用いたが、ホールド解除は、これに限るものではない。   On the other hand, in the present embodiment, the distance sensor 40 that releases the hold of the distance D by stopping the light emission of the laser light source unit 62 is used, but the release of the hold is not limited to this.

例えば、距離センサは、ホールド設定部70が制御ユニット30に接続され、制御ユニット30のホールド解除信号によって、ホールド設定部70が距離Dのホールドを解除可能な構成であっても良い。このときには、基板材料20の距離計測が終了してから、次の基板材料20に対する距離計測を開始するまでの間の任意のタイミングで、制御ユニット30がホールド解除信号を、距離センサのホールド設定部70に入力すれば良い。これにより、レーザー光源部62の発光停止を行うことなく、基板材料20に対する距離Drの誤検出が生じるのを防止することができる。   For example, the distance sensor may be configured such that the hold setting unit 70 is connected to the control unit 30 and the hold setting unit 70 can release the hold of the distance D by a hold release signal of the control unit 30. At this time, the control unit 30 sends the hold release signal to the hold setting unit of the distance sensor at an arbitrary timing after the distance measurement of the substrate material 20 is finished and before the distance measurement for the next substrate material 20 is started. 70 may be entered. Thereby, it is possible to prevent erroneous detection of the distance Dr with respect to the substrate material 20 without stopping the light emission of the laser light source unit 62.

また、距離センサ40が、受光部64でのレーザー光の受光が停止することにより、ホールド設定部70が、計測値のホールドを解除する構成であるときは、レーザー光源部62の発光停止を行わずに、シャッタ機構を設けて、レーザー光源部62から発光されるレーザー光を遮るか、受光部64に受光されるレーザー光を遮る構成を適用することができる。   In addition, when the distance sensor 40 is configured to cancel the hold of the measurement value when the light receiving unit 64 stops receiving the laser beam, the laser light source unit 62 stops the light emission. Instead, a configuration in which a shutter mechanism is provided to block the laser light emitted from the laser light source unit 62 or to block the laser light received by the light receiving unit 64 can be applied.

なお、以上説明した本実施の形態は、本発明が適用される距離センサの構成を限定するものではない。本発明は、高精度での距離計測を可能とするために、レンジ幅が狭く計測レンジが限られていると共に、計測距離が急激に変化したときに直前の有効レンジ内の距離を保持する保持手段を備えた任意の構成の距離センサに適用することができる。   In addition, this Embodiment demonstrated above does not limit the structure of the distance sensor to which this invention is applied. In order to enable distance measurement with high accuracy, the present invention has a narrow range width and a limited measurement range, and maintains a distance within the previous effective range when the measurement distance changes rapidly. The present invention can be applied to a distance sensor having an arbitrary configuration provided with means.

また、以上説明した本実施の形態では、露光装置10を例に説明したが、本発明は、これに限らず、高精度での距離計測を可能とするために、レンジ幅が狭く計測レンジが限られていると共に、計測距離が急激に変化したときに直前の有効レンジ内の距離を保持する保持手段を備えた距離センサを用い、距離センサと露光対象との相対移動によって露光対象の距離計測を行う任意の構成の露光装置に適用することができる。   Further, in the present embodiment described above, the exposure apparatus 10 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the range width is narrow and the measurement range is narrow in order to enable distance measurement with high accuracy. Using a distance sensor with a holding means that holds the distance within the previous effective range when the measurement distance changes abruptly, the distance measurement of the exposure object is performed by relative movement between the distance sensor and the exposure object. The present invention can be applied to an exposure apparatus having an arbitrary configuration.

本実施の形態に適用した露光装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exposure apparatus applied to this Embodiment. 露光装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of exposure apparatus. 基板材料に対する露光ヘッドの配列の一例を示す要部の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the principal part which shows an example of the arrangement | sequence of the exposure head with respect to board | substrate material. (A)及び(B)は露光ヘッドの光学系の一例を示す概略図である。(A) And (B) is the schematic which shows an example of the optical system of an exposure head. 本実施の形態に適用した距離センサの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the distance sensor applied to this Embodiment. 実際の距離に対する距離センサが出力される距離を示す線図である。It is a diagram which shows the distance by which the distance sensor is output with respect to the actual distance. (A)〜(B)は、移動ステージの移動を示す概略図であり、(A)は移動開始前の原位置、(B)は距離計測時、(C)は距離計測終了時、(D)は走査露光時、(E)は走査露光の終了時を示している。(A)-(B) is a schematic diagram showing movement of the moving stage, (A) is the original position before the start of movement, (B) is during distance measurement, (C) is at the end of distance measurement, (D ) Shows the scanning exposure time, and (E) shows the scanning exposure end time. 距離センサを用いた計測制御の一例を示し流れ図である。It is a flowchart which shows an example of the measurement control using a distance sensor. 距離計測時の移動ステージ及び基板材料に対する距離センサの相対位置を示す概略図である。It is the schematic which shows the relative position of the distance sensor with respect to the moving stage and board | substrate material at the time of distance measurement. (A)は、本実施の形態に係る距離センサの制御を示すタイミングチャート、(B)はホールド解除を行われないときの一例を示すタイミングチャートである。(A) is a timing chart which shows control of the distance sensor which concerns on this Embodiment, (B) is a timing chart which shows an example when hold release is not performed.

符号の説明Explanation of symbols

10 露光装置
12 基台
16 移動ステージ(移動手段)
18 ステージ駆動部(移動手段)
20 基板材料(露光対象、計測対象)
26 光源ユニット
28 露光ヘッドユニット(露光制御手段、距離計測制御手段、調整制御手段、保持解除手段)
30 制御ユニット
34 露光ヘッド
40 距離センサ
56 オートフォーカスユニット(焦点調整手段)
62 レーザー光源部
64 受光部
66 距離演算部(保持手段)
70 ホールド設定部(保持手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exposure apparatus 12 Base 16 Moving stage (moving means)
18 Stage drive unit (moving means)
20 Substrate material (exposure target, measurement target)
26 Light source unit 28 Exposure head unit (exposure control means, distance measurement control means, adjustment control means, holding release means)
30 Control Unit 34 Exposure Head 40 Distance Sensor 56 Autofocus Unit (Focus Adjustment Unit)
62 Laser light source part 64 Light receiving part 66 Distance calculation part (holding means)
70 Hold setting section (holding means)

Claims (4)

支持体の表面に感光層が形成された露光対象を走査しながら光ビームを照射して露光するときに、露光対象までの距離に応じて焦点距離を調整する露光装置において、
計測対象までの距離が予め設定された所定範囲であるときに、光源で発光されて計測対象へ照射されるレーザー光の反射光を受光部で受光することにより計測対象までの距離を計測可能であり、かつ、計測対象の端部で計測値が変化して前記計測範囲を外れたときに前記所定範囲で最前の計測値を保持すると共に、計測値が前記所定範囲を超えている間は、該計測値の保持を継続する保持手段が形成された距離センサを用い、
前記露光対象を前記計測対象として前記焦点位置を調整するための距離を計測する距離計測方法であって、
前記露光対象が前記距離センサの光照射位置を通過するのに先立って、前記光源からの発光を開始して、
前記露光対象が前記距離センサの光照射位置を通過するときに、露光対象までの距離を計測し、
次の前記露光対象に対する距離の計測に先立って、前記保持手段による前記計測値の保持解除を行う、
ことを特徴とする距離計測方法。
In an exposure apparatus that adjusts the focal length according to the distance to the exposure target when performing exposure by irradiating a light beam while scanning the exposure target having the photosensitive layer formed on the surface of the support,
When the distance to the measurement target is within a predetermined range, the distance to the measurement target can be measured by receiving the reflected light of the laser light emitted from the light source and applied to the measurement target. And while the measurement value changes at the end of the measurement target and deviates from the measurement range, while holding the foremost measurement value in the predetermined range, while the measurement value exceeds the predetermined range, Using a distance sensor formed with holding means for continuing to hold the measurement value,
A distance measurement method for measuring a distance for adjusting the focal position with the exposure object as the measurement object,
Prior to the exposure object passing through the light irradiation position of the distance sensor, light emission from the light source is started,
When the exposure object passes the light irradiation position of the distance sensor, measure the distance to the exposure object,
Prior to the measurement of the distance to the next exposure target, the measurement value is released by the holding unit.
A distance measuring method characterized by this.
前記距離センサが、前記光源の発光が停止されることにより前記保持手段による前記計測値の保持が解除されるときに、前記次の前記露光対象に対する距離の計測に先立って、前記光源の発光を停止する、ことを特徴とする請求項1に記載の距離計測方法。   The distance sensor emits light from the light source prior to the measurement of the distance to the next exposure object when the holding of the measurement value by the holding unit is released by stopping the light emission of the light source. The distance measuring method according to claim 1, wherein the distance measuring method is stopped. 前記光源の発光停止による前記計測値の保持解除を、前記距離センサの計測結果に基づいた前記露光対象への露光中に行う、ことを特徴とする請求項2に記載の距離計測方法。   The distance measurement method according to claim 2, wherein holding release of the measurement value by stopping light emission of the light source is performed during exposure of the exposure target based on a measurement result of the distance sensor. 露光対象へ露光光となる光ビームを照射可能な露光ヘッドと、
前記露光ヘッドに設けられて前記光ビームの焦点位置の調整が可能な焦点調整手段と、
レーザー光を発する光源、光源から発せられて前記露光対象で反射されたレーザー光を受光する受光部、受光部で受光された前記レーザー光から露光対象の表面までの距離を演算すると共に演算した距離が予め設定された有効範囲内であるときに演算された距離を出力する距離演算部及び、前記距離演算部で演算された距離が有効範囲を外れたときに直前の有効範囲内の距離が出力されるように保持する保持手段を含む距離センサと、
前記露光ヘッド及び前記処理センサに対して前記露光対象を相対移動する移動手段と、
前記移動手段によって前記露光対象が前記露光ヘッドに対向されながら移動されるときに、露光対象へ露光すべき画像の画像データに基づいて露光ヘッドから照射される前記光ビームを制御して露光処理を行う露光制御手段と、
前記露光対象への前記露光処理に先立って前記移動手段によって前記距離センサに対向されながら移動される露光対象に対する距離を距離センサによって計測する距離計測制御手段と、
前記露光対象に前記露光処理を行うときに、前記距離計測制御手段が前記距離センサによって計測した前記距離に基づいて前記焦点調整手段を作動して、前記光ビームの焦点位置が露光対象の表面となるように調整する調整制御手段と、
前記距離計測手段が前記距離センサによる前記距離の計測が終了してから前記露光対象への画像露光が終了するまでの間に前記保持手段による前記距離センサが出力する前記距離の保持を解除する保持解除手段と、
を含むことを特徴とする露光装置。
An exposure head capable of irradiating an exposure target with a light beam as exposure light;
A focus adjusting means provided in the exposure head and capable of adjusting a focal position of the light beam;
A light source that emits laser light, a light receiving unit that receives laser light emitted from the light source and reflected by the exposure target, and a distance that is calculated and calculated from the laser light received by the light receiving unit to the surface of the exposure target A distance calculation unit that outputs a distance calculated when is within the preset effective range, and a distance within the previous effective range is output when the distance calculated by the distance calculation unit is outside the effective range A distance sensor including holding means for holding
Moving means for moving the exposure object relative to the exposure head and the processing sensor;
When the exposure object is moved while facing the exposure head by the moving means, the light beam emitted from the exposure head is controlled based on the image data of the image to be exposed to the exposure object to perform an exposure process. Exposure control means to perform,
Distance measurement control means for measuring a distance to the exposure object moved while being opposed to the distance sensor by the moving means prior to the exposure processing on the exposure object;
When the exposure process is performed on the exposure target, the distance measurement control unit operates the focus adjustment unit based on the distance measured by the distance sensor, so that the focal position of the light beam is the surface of the exposure target. Adjustment control means for adjusting so that
Holding that releases the holding of the distance output by the distance sensor by the holding means after the distance measuring means finishes measuring the distance by the distance sensor and ends image exposure to the exposure target. Release means,
An exposure apparatus comprising:
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