JP2005209837A - ステージ循環装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 循環路中で循環する複数のステージの露光準備に要する時間を短縮する。
【解決手段】 レーザー露光装置１０に備えられたステージ部材循環定装置１１では、ステージ部材２０（３０）が上昇している間にローダ８０が基板材料２００をロードする。また、ステージ部材２０（３０）が下降している間にアンローダが基板材料をアンロードする。このため、ロード、アンロードの時間を削減でき、露光準備に要する時間を短縮できる。
【選択図】 図１９

Description

本発明は、ローダによって搭載物が搭載され、アンローダによって前記搭載物が降ろされる複数のステージが、昇降して高さを変え、すれ違うことができる高さで水平移動して循環するステージ循環装置、及び、ステージ循環装置に搭載された搭載物に画像を形成する画像形成装置に関する。

従来からステージに搭載されたプリント基板等の搭載物を露光して画像を形成する画像露光装置では、複数のステージを上段と下段との間で昇降させて高さを変えさせ、上段と下段ですれ違うように水平移動させて循環させることによって、連続して露光を行う方法が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１、２では、ステージを停止させてロード、アンロードを行っていたので、露光準備に多くの時間を要していた。このため、前のステージ上の基板の露光が終了するまでに、次のステージの露光準備を完了させることができず、連続して露光を行うことができなかった。

ここで、ロード、アンロードを高速で行えば、露光準備の時間を短縮できるが、ロード、アンロードを高速で行えば、ステージに加わる振動が大きくなり、この振動が露光中のステージに伝搬して画像のブレやズレが発生する。

また、ステージに押圧力を加えずに基板をステージにロードすれば、ロードを高速で行うこともできるが、基板の反りを矯正できず、基板を吸着ステージに密着させることができないという問題があった。
特願２００３−１９１１１６号 特願２００３−１９１１１８号

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、露光等の準備に要する時間を短縮すると共に、基板をステージに密着させるだけの必要な押圧力を搭載物とステージに加え、更にそのうえでステージに加わる振動を低減することを目的とする。

請求項１に記載のステージ循環装置は、ローダによって搭載物が搭載され、アンローダによって前記搭載物が降ろされる複数のステージが、昇降して高さを変え、すれ違うことができる高さで水平移動して循環するステージ循環装置であって、前記ローダは、前記ステージが昇降している間に前記搭載物を前記ステージに搭載すること特徴とする。

請求項１に記載のステージ循環装置では、複数のステージがローダによって搭載物を搭載され、アンローダによってその搭載物を降ろされる。この複数のステージは、昇降して高さを変え、すれ違うことができる高さで水平移動して循環する。

ここで、ローダは、ステージが昇降している間に搭載物をステージに搭載する。これによって、ロードに要する時間を削減でき、露光等の準備に要する時間を短縮できる。また、これに伴ってロードを高速で行う必要がなくなるので、ローダからステージに加えられる振動を抑制できる。

請求項２に記載のステージ循環装置は、請求項１に記載のステージ循環装置であって、前記アンローダは、前記ステージが昇降している間に前記搭載物を前記ステージから降ろすことを特徴とする。

請求項２に記載のステージ循環装置では、アンローダが、ステージが昇降している間に搭載物をステージから降ろす。これによって、アンロードに要する時間を削減でき、露光等の準備に要する時間を短縮できる。また、これに伴ってアンロードを高速で行う必要がなくなるので、アンローダからステージに加えられる振動を抑制できる。

請求項３に記載のステージ循環装置は、請求項１又は２に記載のステージ循環装置であって、前記ステージには負圧を発生して前記搭載物を前記ステージに吸着固定する負圧発生孔が形成され、前記ローダは、前記搭載物を保持する保持手段と、前記保持手段を伸縮可能に支持し、前記ステージの昇降路に沿って前記保持手段を昇降させる昇降手段と、前記保持手段に弾性力を付与し、前記搭載物を前記ステージに押圧すると弾性収縮して前記搭載物を前記ステージへ押圧する押圧力を徐々に増加させる支持手段と、を備え、前記負圧発生孔が前記搭載物を前記ステージに密着させるために必要な値まで前記押圧力を増加する速度を、前記押圧力によって前記ステージに発生する振動の振幅を限界値以下に抑制できる制御速度とすることを特徴とする。

請求項３に記載のステージ循環装置では、昇降手段が、伸縮可能に支持した保持手段をステージの昇降路に沿って昇降させる。支持手段は、保持手段に弾性力を付与し、保持手段に保持された搭載物をステージに押圧すると、弾性収縮して搭載物をステージへ押圧する押圧力を徐々に増加させる。

ここで、この押圧力は、負圧発生孔が搭載物をステージに密着させるために必要な値まで増加されるが、この押圧力を増加する速度は、押圧力によってステージに発生する振動の振幅を限界値以下に抑制できる制御速度とされている。この限界値とは、例えば露光装置において、露光工程への影響を許容できるステージの振動の振幅である。

即ち、搭載物をステージに密着させるために必要な押圧力を搭載物とステージに加えることができ、その上でステージに加わる振動を許容量以下に抑制できる。

請求項４に記載のステージ循環装置は、請求項３に記載のステージ循環装置であって、前記ローダは、前記必要な値まで押圧力を増加した後、前記押圧力を前記必要な値から低減する速度を前記制御速度とすることを特徴とする。

請求項４に記載のステージ循環装置では、搭載物がステージに吸着固定された後、ローダが押圧力を上記必要な値から低減する速度が、押圧力によってステージに発生する振動の振幅の限界値以下に抑制できる制御速度とされている。このため、ローダが搭載物とステージへの押圧を止める際に、ステージに加わる振動を許容量以下にできる。

請求項５に記載のステージ循環装置は、請求項３又は４に記載のステージ循環装置であって、前記搭載物が前記ステージに固定されると前記保持手段の保持力を解除することを特徴とする。

請求項５に記載のステージ循環装置では、搭載物がステージに吸着固定されると保持手段の保持力が解除されるので、保持手段をステージから離間させる際に搭載物がステージから浮き上がることがない。

請求項６に記載の画像形成装置は、請求項１乃至５の何れかに記載のステージ循環装置を備え、前記ステージが水平移動する際に前記ステージに搭載された前記搭載物に画像を形成する画像形成手段を有することを特徴とする。

請求項６に記載の画像形成装置では、ステージが水平移動する際に、画像形成手段がステージに搭載された搭載物に画像を形成する。ステージ循環装置は、画像形成工程の準備に要する時間を短縮できるので、複数のステージを連続して画像形成工程に送ることができる。

また、ステージに加わる振動が許容量以下に抑制されているので、搭載物に良好に画像を形成できる。

請求項７に記載の画像形成装置は、請求項６に記載の画像形成装置であって、前記画像形成手段は、空間変調素子であることを特徴とする。

請求項７に記載の画像形成装置では、空間変調素子による画像形成工程に連続してステージを送ることができる。また、ステージに加わる振動が許容量以下に抑制されているので、空間変調素子によって良好に画像を形成できる。

本発明は上記構成にしたので、露光準備に要する時間を短縮できると共に、基板をステージに密着させるだけの必要な押圧力を搭載物とステージに加えることができ、更にそのうえでステージに加わる振動を許容量以下に抑制できる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１、図２は本発明のステージ循環装置１１と画像形成手段としての露光ヘッド１００等を備えるレーザー露光装置１０を示す概略斜視図である。本発明に係るレーザー露光装置１０は、プリント配線基板の材料となる薄肉プレート状の基板材料２００を、所定の速度で搬送しながら、画像情報により変調されたレーザービームＢによって露光し、その基板材料２００に、配線パターンに対応する画像（潜像）を形成するものである。

そこで、説明の便宜上、図１の矢印Ｘで表す方向を基板材料２００の「搬送方向」とし、それを基準に「上流側」及び「下流側」の表現をする。また、それとは反対方向を基板材料２００の「復帰方向」とする。更に、矢印Ｘと直交する方向を矢印Ｙで表し、レーザー露光装置１０における「幅方向」とする。

［露光装置の概要］
まず、最初に、レーザー露光装置１０の概要を説明する。図１、図２で示すように、レーザー露光装置１０は、基板材料２００を表面（上面）に吸着して保持しながら搬送方向へ移動する所定厚さの側面視略「Ｌ」字状ステージ部材を２基備えている。この２基のステージ部材２０、３０は、共に同じ構成であるが、説明の便宜上、搬送方向に向かって左側をステージ部材２０、右側をステージ部材３０とする。また、基板材料２００は、ステージ部材２０上に吸着保持されている方を基板材料２００Ａ、ステージ部材３０上に吸着保持されている方を基板材料２００Ｂ等として説明する場合がある。

各ステージ部材２０、３０は、それぞれ搬送手段としてのリニア走行体４０、６０に昇降自在に片持ち支持されており、各リニア走行体４０、６０はステージ部材２０、３０が内側に来るように隣接して搬送方向及び復帰方向へ移動可能に支持されている。したがって、各リニア走行体４０、６０がすれ違うときには、内側にあるステージ部材２０、３０が互いに干渉しないように、例えば一方のステージ部材２０を上方位置に、他方のステージ部材３０を下方位置にそれぞれ昇降移動させるようにしている。つまり、各ステージ部材２０、３０は、上方位置にて搬送方向へ移動し、それに吸着保持された基板材料２００が露光され、その基板材料２００が取り除かれた後、下方位置にて復帰方向へ移動し、元の初期位置（基板材料２００がロードされる搭載位置）に復帰するようになっている。

リニア走行体４０、６０は基台１２上に移動可能に支持され、その基台１２の搬送方向両側には一対の側壁１４が立設されている。そして、その側壁１４の上部には画像位置検出装置１８０を構成するＣＣＤカメラ１８２（アライメントカメラ）を取り付けるゲート１８が幅方向に架設されている。そして更に、そのゲート１８と所定間隔を隔てた下流側の側壁１４の上部には複数個の露光ヘッド１００を取り付けるゲート１６が幅方向に架設されている。

露光ヘッド１００は、そのゲート１６を通過する基板材料２００に向かってレーザービームＢを照射できるように下向き状態で固定されており、ＣＣＤカメラ１８２は、そのゲート１８を通過する基板材料２００の位置（描画領域）検出用のアライメントマーク（図示省略）を撮像できるように下向き状態で、かつ幅方向へ往復移動自在に設けられている。

したがって、このレーザー露光装置１０は、主に次のように動作する。まず、基板材料２００Ａがローダ８０によってステージ部材２０の載置面２２Ａ上に載置される。そして、その載置面２２Ａ上に吸着保持された状態で搬送されながら、ＣＣＤカメラ１８２によりアライメントマークが撮像されて、その位置（描画領域）が検出され、更に、その検出結果に基づいて、所定の描画領域が露光ヘッド１００により露光される。露光が終了すると、基板材料（プリント配線基板）２００Ａは、ステージ部材２０上からアンローダ９０によって取り除かれる。

一方、このとき、すでにステージ部材３０は、次の基板材料２００Ｂを載置面３２Ａ上に吸着保持した状態で搬送され、ＣＣＤカメラ１８２により位置を検出されて露光が開始されている。すなわち、先に基板材料（プリント配線基板）がアンロードされたステージ部材３０は、ステージ部材２０上の基板材料２００Ａが露光されている間に、そのステージ部材２０の下方を通って初期位置（搭載位置）に復帰移動し、次の基板材料２００Ｂがロードされて、ＣＣＤカメラ１８２により位置検出される工程まで進むように構成されている。

このように、レーザー露光装置１０は、各ステージ部材２０、３０が交互に循環移動することにより、基板材料２００の露光が順次絶え間なく行われる構成になっており、露光ヘッド１００の稼働率、即ちプリント配線基板の製造効率が向上されるようになっている。

ここで、レーザー露光装置１０では、ステージ部材２０、３０が搬送方向上流端部の昇降区間で上昇している間にローダ８０が基板材料２００をステージ部材２０、３０に搭載し、ステージ部材２０、３０が搬送方向下流端部の昇降区間で下降している間にアンローダ９０が基板材料２００をステージ部材２０、３０から降ろす。これによって、露光工程が終了したステージの露光準備に要する時間が短縮され、プリント配線基板の製造効率が一層向上されている。なお、詳細は後述する。

以上がレーザー露光装置１０の概要であり、以下、各部の構成について詳細に説明する。

［露光ヘッドの構成］
まず、図６乃至図１８を基に露光ヘッド１００の構成について詳細に説明する。上記したように、露光ヘッド１００は、レーザー露光装置１０の幅方向に架設されたゲート１６の上部に垂設され、その真下の露光位置をステージ部材２０に吸着保持されて搬送されて来た基板材料２００が通過するときに、その基板材料２００の被露光面２０２に対して、上方から画像情報に基づいて変調されたレーザービームＢを照射して露光し、その被露光面２０２にプリント配線基板の配線パターンに対応する画像（潜像）を形成するようになっている。

ここで、基板材料２００の上面部は、感光材料により薄膜状の感光性塗膜が成膜された被露光面２０２となっており、被露光面２０２は潜像（画像）形成後に、エッチング等の所定の処理を受けることにより、潜像に対応する配線パターンが形成されるようになっている。なお、感光性塗膜は、基板材料２００に液状の感光材料を塗布して乾燥硬化させるか、予めフィルム状に成膜された感光材料をラミネートすることによって形成される。

露光ヘッド１００は、図６、図７で示すように、ｍ行ｎ列（例えば３行５列）の略マトリックス状に複数（例えば１４個）配列されて構成されており、図示のものは、基板材料２００の幅との関係で、３行目には４個の露光ヘッド１００が配置されている。なお、以下、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド１００_mnと表記する。

露光ヘッド１００による露光エリア１０２は、副走査方向が短辺となる矩形状とされている。したがって、ステージ部材２０が搬送方向へ移動することにより（露光ヘッド１００が相対的に副走査方向へ移動することにより）、基板材料２００における被露光面２０２上の描画領域２０４には露光ヘッド１００毎に帯状の露光済み領域２０６が順次形成される。なお、以下、ｍ行目のｎ列目に配列された個々の露光ヘッド１００による露光エリア１０２を示す場合は、露光エリア１０２_mnと表記する。

また、図７で示すように、帯状の露光済み領域２０６が副走査方向と直交する方向（主走査方向）に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド１００は、それぞれ配列方向に所定間隔（露光エリアの長辺の自然数倍、本実施形態では２倍）ずらして配置されている。このため、１行目の露光エリア１０２₁₁と露光エリア１０２₁₂との間の露光できない部分は、２行目の露光エリア１０２₂₁と３行目の露光エリア１０２₃₁とにより露光することができる。

各露光ヘッド１００₁₁〜１００_mnは、図８で示すように、入射された光ビームを画像情報に応じて各画素毎に変調する空間光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、「ＤＭＤ」という）１０６を備えている。ＤＭＤ１０６は、図示するように、ＳＲＡＭセル（メモリーセル）１０８上に、画素（ピクセル）を構成する多数の（例えば６００個×８００個）の微小ミラー（以下、「マイクロミラー」という）１１０が格子状に配列されて一体的に構成されたミラーデバイスであり、マイクロミラー１１０の表面には、反射率が９０％以上となるように、アルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。そして、各マイクロミラー１１０は、ヒンジ及びヨークを含む支柱（図示省略）によって支持されている。

したがって、ＤＭＤ１０６のＳＲＡＭセル１０８にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー１１０が、対角線を中心としてＤＭＤ１０６が配置された基部側に対して±α°（例えば±１０°）の範囲で傾けられる。つまり、画像信号に応じてＤＭＤ１０６のマイクロミラー１１０の傾きが制御されることにより、ＤＭＤ１０６に入射された光がそれぞれのマイクロミラー１１０の傾き方向へ反射される。ちなみに、図９（Ａ）はマイクロミラー１１０がＯＮ状態である＋α°に傾いた状態を示し、図９（Ｂ）はマイクロミラー１１０がＯＦＦ状態である−α°に傾いた状態を示している。また、ＯＦＦ状態のマイクロミラー１１０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。

また、ＤＭＤ１０６は、上記したように、マイクロミラー１１０を多数個（例えば８００個）長手方向に配列してなるマイクロミラー列が、多数組（例えば６００組）短手方向に配列されて構成されているが、更にその短手方向の辺（短辺）が副走査方向と所定角度θ（例えば１°〜５°）をなすように、僅かに傾斜させられて配置されている。図１０（Ａ）はＤＭＤ１０６を傾斜させない場合の各マイクロミラー１１０による反射光像（露光ビーム）１０４の走査軌跡を示し、図１０（Ｂ）はＤＭＤ１０６を所定角度θ傾斜させた場合の反射光像（露光ビーム）１０４の走査軌跡を示している。このように、ＤＭＤ１０６を傾斜させると、各マイクロミラー１１０による露光ビームの走査軌跡（走査線）のピッチＰ₂を、ＤＭＤ１０６を傾斜させない場合の走査線のピッチＰ₁より狭くすることができるので、解像度を大幅に向上させることができる。

そして更に、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上が重ねて露光（多重露光）されることになるため、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。したがって、主走査方向に配列された複数の露光ヘッド１００間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。なお、ＤＭＤ１０６の傾斜角度θは微小であるので、ＤＭＤ１０６を傾斜させた場合の走査幅Ｗ₂と、ＤＭＤ１０６を傾斜させない場合の走査幅Ｗ₁とは略同一である。また、ＤＭＤ１０６を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらした千鳥状に配置しても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、露光ヘッド１００を駆動制御する制御装置（図示省略）には、画像情報処理部（図示省略）とミラー駆動制御部（図示省略）とが組み込まれている。画像情報処理部では、レーザー露光装置１０全体を制御するコントローラー（図示省略）から入力された配線パターンに対応する画像情報に基づいて、各露光ヘッド１００毎にＤＭＤ１０６の制御すべき領域内の各マイクロミラー１１０を駆動制御する制御信号を生成する。そして、ミラー駆動制御部では、画像情報処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド１００毎にＤＭＤ１０６の各マイクロミラー１１０の角度をＯＮ状態又はＯＦＦ状態に制御するようになっている。

また、図１１で示すように、ＤＭＤ１０６の光入射側には、光ファイバーの出射端部（発光点）が露光エリア１０２の長辺方向と対応する方向に沿って１列に配列されたレーザー出射部１１４を備えたファイバーアレイ光源１１２と、ファイバーアレイ光源１１２から出射されたレーザー光を補正してＤＭＤ１０６上に集光させるレンズ系１２０と、レンズ系１２０を透過したレーザー光をＤＭＤ１０６に向けて反射するミラー１１６とが順に配置されている。そして、ＤＭＤ１０６の光反射側には、ＤＭＤ１０６で反射されたレーザー光を基板材料２００の被露光面２０２上に結像するレンズ系１２２、１２４が、ＤＭＤ１０６と被露光面２０２とが共役な関係となるように配置されている。

レンズ系１２０は、図１２で示すように、ファイバーアレイ光源１１２から出射されたレーザー光を平行光化する１対の組合わせレンズ１２６と、平行光化されたレーザー光の光量分布が均一になるように補正する１対の組合わせレンズ１２８と、光量分布が補正されたレーザー光をＤＭＤ１０６上に集光する集光レンズ１１８とで構成されている。組合わせレンズ１２８は、レーザー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、光軸から離れた部分は光束を縮め、更に、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ー光を補正するようになっている。

また、ファイバーアレイ光源１１２は、図１３（Ａ）で示すように、複数（例えば６個）のレーザーモジュール１３０を備えており、各レーザーモジュール１３０には、マルチモード光ファイバー１３２の一端が結合されている。マルチモード光ファイバー１３２の他端には、コア径がマルチモード光ファイバー１３２と同一で、かつクラッド径がマルチモード光ファイバー１３２より小さい光ファイバー１３４が結合され、図１３（Ｃ）で示すように、光ファイバー１３４の出射端部（発光点）が副走査方向と直交する主走査方向に沿って１列に配列されることによって、レーザー出射部１１４が構成されている。なお、図１３（Ｄ）で示すように、光ファイバー１３４の出射端部（発光点）を主走査方向に沿って２列に配列することも可能である。

光ファイバー１３４の出射端部は、図１３（Ｂ）で示すように、表面が平坦な２枚の支持板１３６に挟み込まれて固定されている。また、光ファイバー１３４の光出射側には、光ファイバー１３４の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板１３８が配置されている。保護板１３８は、光ファイバー１３４の端面と密着させて配置してもよく、光ファイバー１３４の端面が密封されるように配置してもよい。光ファイバー１３４の出射端部は、光密度が高く、集塵しやすく、劣化しやすいが、保護板１３８を配置することにより、端面への塵埃の付着を防止することができるとともに、劣化を遅らせることができる。

また、図１３（Ｂ）で示すように、クラッド径が小さい光ファイバー１３４の出射端を隙間なく１列に配列するために、クラッド径が大きい部分で隣接する２本のマルチモード光ファイバー１３２の間にマルチモード光ファイバー１３２を積み重ね、積み重ねられたマルチモード光ファイバー１３２に結合された光ファイバー１３４の出射端が、クラッド径が大きい部分で隣接する２本のマルチモード光ファイバー１３２に結合された２本の光ファイバー１３４の出射端間に挟まれるように配列されている。これは、クラッド径が大きいマルチモード光ファイバー１３２のレーザー光出射側の先端部分に、長さ１〜３０ｃｍのクラッド径が小さい光ファイバー１３４を同軸的に結合する、例えば光ファイバー１３４の入射端面を、マルチモード光ファイバー１３２の出射端面に、両方の中心軸が一致するように融着することにより得ることができる。

なお、マルチモード光ファイバー１３２及び光ファイバー１３４としては、ステップインデックス型光ファイバー、グレーテッドインデックス型光ファイバー、複合型光ファイバーの何れも使用可能であり、図１４で示すように、光ファイバー１３４のコア１３４Ａの径は、マルチモード光ファイバー１３２のコア１３２Ａの径と同じ大きさになっている。すなわち、光ファイバー１３４は、クラッド径＝６０μｍ、コア径＝２５μｍであり、マルチモード光ファイバー１３２は、クラッド径＝１２５μｍ、コア径＝２５μｍである。そして、マルチモード光ファイバー１３２の入射端面コートの透過率が９９．５％以上になっている。

また、図示しないが、長さが短くてクラッド径が大きい光ファイバーに、クラッド径が小さい光ファイバーを融着させた短尺光ファイバーを、フェルールや光コネクター等を介してマルチモード光ファイバー１３２の出射端に結合してもよい。このように、光コネクター等を用いて、短尺光ファイバー（クラッド径が小さい光ファイバー）を、マルチモード光ファイバー１３２に着脱可能に構成すると、クラッド径が小さい光ファイバーが破損した場合等には、その部分の交換が容易にできるようになるので、露光ヘッド１００のメンテナンスに要するコストを低減することができる。なお、以下では、光ファイバー１３４を、マルチモード光ファイバー１３２の出射端部と称する場合がある。

レーザーモジュール１３０は、図１５で示す合波レーザー光源（ファイバー光源）によって構成されている。この合波レーザー光源は、ヒートブロック１４０上に配列固定された複数（例えば７個）のチップ状の横マルチモード、又はシングルモードのＵＶ系半導体レーザーＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、ＬＤ５、ＬＤ６、ＬＤ７と、ＵＶ系半導体レーザーＬＤ１〜ＬＤ７の各々に対応して設けられたコリメーターレンズ１４２、１４４、１４６、１４８、１５０、１５２、１５４と、１つの集光レンズ１５６と、１本のマルチモード光ファイバー１３２とで構成されている。つまり、コリメーターレンズ１４２〜１５４及び集光レンズ１５６によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバー１３２とによって合波光学系が構成されている。

したがって、露光ヘッド１００において、ファイバーアレイ光源１１２の合波レーザー光源を構成するＵＶ系半導体レーザーＬＤ１〜ＬＤ７の各々から発散光状態で出射したレーザービームＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７の各々は、まず、対応するコリメーターレンズ１４２〜１５４によって平行光化される。そして、平行光化されたレーザービームＢ１〜Ｂ７は、集光レンズ１５６によって集光され、マルチモード光ファイバー１３２のコア１３２Ａの入射端面に収束する。

マルチモード光ファイバー１３２のコア１３２Ａの入射端面に収束したレーザービームＢ１〜Ｂ７は、そのコア１３２Ａに入射して光ファイバー内を伝搬し、１本のレーザービームＢに合波される。ＵＶ系半導体レーザーＬＤ１〜ＬＤ７は、発振波長及び最大出力がすべて同じであり、このときの結合効率が、例えば８５％であるとすると、ＵＶ系半導体レーザーＬＤ１〜ＬＤ７の各出力が３０ｍＷの場合には、出力約１８０ｍＷ（＝３０ｍＷ×０．８５×７）の合波レーザービームＢを得ることができる。

こうして、マルチモード光ファイバー１３２の出射端部に結合された光ファイバー１３４から合波レーザービームＢが出射されるが、例えば図１１、図１３（Ｃ）で示すように、６本の光ファイバー１３４がアレイ状に配列された（高輝度の発光点が主走査方向に沿って１列に配列された）レーザー出射部１１４の場合には、その出力は約１Ｗ（＝１８０ｍＷ×６）の高出力となる。なお、合波レーザー光源を構成するＵＶ系半導体レーザーの個数は７個に限定されるものではない。

また、以上のような合波レーザー光源（ＵＶ系半導体レーザー）は、図１６、図１７で示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ１６０内に収納されている。パッケージ１６０は、その開口を閉塞可能なパッケージ蓋１６２を備えており、脱気処理をした後に封止ガスを注入し、パッケージ１６０の開口をパッケージ蓋１６２で閉じることにより、パッケージ１６０とパッケージ蓋１６２とにより形成される閉空間（封止空間）内に、上記の合波レーザー光源が気密封止されるようになっている。

パッケージ１６０の底面にはベース板１６４が固定されており、このベース板１６４の上面には、ヒートブロック１４０と、集光レンズ１５６を保持する集光レンズホルダー１５８と、マルチモード光ファイバー１３２の入射端部を保持するファイバーホルダー１６６とが取り付けられている。マルチモード光ファイバー１３２の出射端部は、パッケージ１６０の壁面に形成された開口からパッケージ１６０外に引き出されている。

また、ヒートブロック１４０の側面にはコリメーターレンズホルダー１６８が取り付けられており、コリメーターレンズ１４２〜１５４が保持されている。パッケージ１６０の横壁面には開口が形成され、この開口を通してＵＶ系半導体レーザーＬＤ１〜ＬＤ７に駆動電流を供給する配線１７０がパッケージ１６０外に引き出されている。なお、図１６、図１７においては、図の煩雑化を避けるために、複数のＵＶ系半導体レーザーのうち、ＵＶ系半導体レーザーＬＤ７にのみ符号を付し、複数のコリメーターレンズのうち、コリメーターレンズ１５４にのみ符号を付している。

また、コリメーターレンズ１４２〜１５４の取り付け部分の正面形状を図１８で示す。コリメーターレンズ１４２〜１５４の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を、平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメーターレンズ１４２〜１５４は、例えば樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって得ることができる。そして、コリメーターレンズ１４２〜１５４は、長さ方向がＵＶ系半導体レーザーＬＤ１〜ＬＤ７の発光点の配列方向（図の左右方向）と直交するように、かつ発光点の配列方向に密接配置されている。

また、ＵＶ系半導体レーザーＬＤ１〜ＬＤ７としては、発光幅が２μｍの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々、例えば１０°、３０°の状態で各々レーザービームＢ１〜Ｂ７を発するレーザーが用いられている。これらＵＶ系半導体レーザーＬＤ１〜ＬＤ７は、活性層と平行な方向に発光点が１列に並ぶように配設されている。したがって、各発光点から発せられたレーザービームＢ１〜Ｂ７は、細長形状の各コリメーターレンズ１４２〜１５４に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向（長さ方向と直交する方向）と一致する状態で入射することになる。

また、集光レンズ１５６は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメーターレンズ１４２〜１５４の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ１５６も、例えば樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより得ることができる。

［画像位置検出装置の構成］
次に、画像位置検出装置１８０について説明をする。画像位置検出装置１８０は、上記したように、レーザー露光装置１０の幅方向に架設されたゲート１８に、その幅方向に沿って移動自在に取り付けられたＣＣＤカメラ１８２と、アライメント制御部（図示省略）を含んで構成されている。ＣＣＤカメラ１８２は、２次元ＣＣＤを撮像素子として備えるとともに、撮像時の光源として１回の発光時間が極めて短いストロボを備えており、このストロボの発光時のみ撮像が可能となるように、各ＣＣＤ素子の受光感度が設定されている。アライメント制御部は、ＣＣＤカメラ１８２からの画像信号を処理し、ＣＣＤカメラ１８２により撮像されたアライメントマークの位置に対応する位置情報を上記コントローラーへ出力するようになっている。

また、ＣＣＤカメラ１８２は、ホルダー１８４に下向き状態で保持されており、このホルダー１８４が、ゲート１８の下部に平行に配設されたガイドプレート１８６に移動可能に支持されている。したがって、ＣＣＤカメラ１８２は、そのガイドプレート１８６に沿って幅方向に往復移動可能であり、基板材料２００の異なる領域を撮像可能になっている。つまり、ＣＣＤカメラ１８２は、撮像対象となる基板材料２００に形成されたアライメントマークの位置等に応じて、その位置の調整が可能とされている。なお、ＣＣＤカメラ１８２は図示の１台に限定されるものではなく、複数台設けて適宜位置に固定配置してもよい。

一方、基板材料２００の被露光面２０２上には、予め配線パターンに対応する潜像が形成される描画領域２０４が設定されており、この描画領域２０４に対応する複数のアライメントマークが搬送方向に沿って形成されている。そして、ＣＣＤカメラ１８２は、その真下の撮像位置（読取位置）を、ステージ部材２０に吸着保持されて所定の速度で搬送されて来る基板材料２００が通過する際に、所定のタイミングでストロボを発光させ、このストロボからの光の反射光を受光することにより、基板材料２００におけるアライメントマークを含む撮像範囲をそれぞれ撮像するようになっている。

アライメントマークは、基板材料２００の被露光面２０２に、円形の貫通孔又は凹部を設けることにより形成されており、これによって、ステージ部材２０上の基板材料２００の位置（描画領域）が検出されるようになっている。なお、アライメントマークは貫通孔や凹部ではなく、基板材料２００の被露光面２０２に予め形成されている配線パターンであるランド等を利用してもよい。

［ステージ部材及び循環手段の構成］
次に、ステージ部材２０、３０及びその循環手段の構成について、図１乃至図５を基に詳細に説明する。ステージ部材２０、３０は、上面（表面）が基板材料２００を載置するための平面状の載置面２２Ａ、３２Ａとされたステージ本体２２、３２と、そのステージ本体２２、３２の外方側端部に上方に向かって一体的に立設されたガイド壁２４、３４とで、鉛直方向よりも水平方向が長い側面視略「Ｌ」字状に形成されている。

そして、ガイド壁２４、３４の外面両端部には上下方向に沿って、かつ全長に亘って断面視略逆「凹」形状のガイド溝が形成された一対のレール２６、３６が突設されている。また、ステージ本体２２、３２の内部は空洞になっており、載置面２２Ａ、３２Ａには、基板材料２００を負圧によって吸着するためのエアー吸引用の小孔２２Ｂ、３２Ｂが多数穿設されている。従って、ステージ部材２０、３０には、負圧を発生させるための電源ライン又は空気配管を備えたケーブルベア（図示省略）が接続される。

即ち、ステージ部材２０、３０がエアー吸引用の真空ポンプ等の真空発生装置（図示省略）を具備している場合は、その真空発生装置駆動用の電源ラインを備えたケーブルベアとなり、真空発生装置を具備していない場合は、別途設置される真空ポンプ等の真空発生装置（図示省略）と接続する空気配管を備えたケーブルベアとなる。なお、このケーブルベアはステージ部材２０、３０の移動に追従可能となるように、フレキシブルなチューブ等で構成されるのが好ましいが、ステージ部材２０、３０を一体に支持するリニア走行体４０、６０は、同一平面上を搬送方向及び復帰方向に往復移動するだけなので、ステージ部材２０、３０に対するケーブルベアの取付構造が簡略で済み、そのケーブルベアが絡まるような不具合も起きない。

リニア走行体４０、６０は、底板４２、６２と、その底板４２、６２の外方側端部に上方に向かって一体的に立設されたガイド壁４４、６４とで、水平方向よりも鉛直方向が長い側面視略「Ｌ」字状に形成されており、そのガイド壁４４、６４の内面両端部に一対のガイドレール４６、６６が上下方向に沿って、かつ全長に亘って突設されている。そして、このガイドレール４６、６６にガイド溝が摺動可能に嵌合されて、ステージ部材２０、３０がリニア走行体４０、６０に一体に片持ち支持されている。

また、ガイドレール４６、６６の間にはボールネジ４８、６８が平行に配設され、そのボールネジ４８、６８の一方の端部（例えば下端部）には、ボールネジ４８、６８を正逆回転可能なモーター（図示省略）が取り付けられている。一方、ガイド壁２４、３４のレール２６、３６の間には、内部にネジ山を有する筒状部材２８、３８が上下方向に沿って一体的に突設されており、その筒状部材２８、３８にボールネジ４８、６８が螺合した状態で挿通されている。したがって、モーターが正逆回転駆動することにより、ガイド壁２４、３４、即ちステージ部材２０、３０が、ガイド壁４４、６４のガイドレール４６、６６に沿って昇降移動自在となる構成である。

また、底板４２、６２の下面で、かつ四隅の近傍には、搬送方向に沿って断面視略逆「凹」形状のガイド溝が形成されたレール５２、７２が一体的に突設されており、そのガイド溝が、所定厚さの平板状基台１２の上面に突設された一対のガイドレール５４、７４に摺動可能に嵌合されている。ガイドレール５４、７４は、図示するように、基台１２上の所定位置に隣接して２組、それぞれ搬送方向（復帰方向）に沿って、かつ略全長に亘って並設されており、それぞれのガイドレール５４、７４の間（内側）には、ボールネジ５６、７６が所定長さ平行に配設されている。ボールネジ５６、７６の両端部近傍はそれぞれ一対の支持部（図示省略）によって支持され、その上流側（又は下流側でもよいが）の端部には、それぞれ正逆回転可能なモーター５０、７０が取り付けられている。

一方、底板４２、６２の下面略中央には、内部にネジ山を有する筒状部材（図示省略）が、搬送方向（復帰方向）に沿って一体的に突設されており、この筒状部材にボールネジ５６、７６が螺合した状態で挿通されている。したがって、モーター５０、７０が正逆回転駆動することにより、リニア走行体４０、６０がガイドレール５４、７４に沿って搬送方向及び復帰方向に所定の速度（例えば露光時にあっては３０ｍｍ／ｓ）で離合可能（すれ違い可能）に移動可能となる構成である。なお、上記モーター５０、７０は、図示しない搬送制御部から出力される駆動パルス信号により回転駆動するように構成されており、その搬送制御部は上記コントローラーに接続されている。また、リニア走行体４０、６０を走行させる手段は図示のボールネジ５６、７６等に限定されるものではなく、リニアモーター等によって走行させるように構成してもよい。

また、図示するように、リニア走行体４０、６０は、片持ち支持したステージ部材２０、３０を対向させた状態で搬送方向及び復帰方向へ移動するようになっており、上記したように、ステージ本体２２、３２の幅方向の長さが、底板４２、６２の幅方向の長さよりも長く形成されている（互いに内方側に向かって張り出し、平面視で各ステージ部材２０、３０のステージ本体２２、３２が同一エリア内を移動するようになっている）。したがって、各リニア走行体４０、６０がすれ違うときには、ステージ本体２２、３２が互いに干渉しないように、ステージ部材２０、３０は上方位置と下方位置にずれて移動するようになっている。

すなわち、ステージ部材２０、３０は、ＣＣＤカメラ１８２によるアライメント処理と、露光ヘッド１００による露光処理が行われるときには、基板材料２００を載置面２２Ａ、３２Ａ上に搭載しているため、上方位置にて搬送方向へ移動し、取出位置から搭載位置へ復帰移動するときには、基板材料２００は載置面２２Ａ、３２Ａ上から取り除かれているため、下方位置にて復帰方向へ移動するようになっている。このように、各ステージ部材２０、３０が上下に移動して、互いの干渉が回避されるようになっていると、レーザー露光装置１０の幅方向をコンパクトに構成できる（設置スペースを低減できる）利点がある。

また、このように、ステージ部材２０、３０が上方位置に上昇してから、ＣＣＤカメラ１８２によるアライメント処理が行われるようになっていると、ステージ部材２０、３０を上昇させたときの基板材料２００の位置ずれが、そのＣＣＤカメラ１８２による測定時に補正することができる。したがって、描画領域２０４に対する位置合わせを高精度に行うことができる。

また、ステージ部材２０、３０が上方位置に上昇して、露光ヘッド１００による露光処理が行われるため、基板材料２００の厚さに応じて、その基板材料２００の被露光面２０２と露光ヘッド１００との焦点距離を調節することが可能となる。すなわち、基板材料２００の厚さに拘わらず、基板材料２００の被露光面２０２と露光ヘッド１００との距離が一定となるように、ステージ部材２０、３０の昇降量を調整することができるので、厚さの異なる基板材料２００毎に、露光ヘッド１００の取付高さ位置を変更するような焦点距離調整が不要となる。また、ステージ部材２０、３０は、リニア走行体４０、６０と常に一体に走行するので、その移動は精度よく行われる。

［ロード、アンロード工程］
図１に示すように、ローダ８０は、基板材料２００の４隅を吸着する吸着部材８２を備える。この吸着部材（吸着保持手段）８２の内部は空洞で、この内部には真空ポンプ（図示省略）が接続されている。また、吸着部材８２の吸着面には多数の小孔（図示省略）が形成されており、この小孔から負圧が発生している。

また、吸着部材８２は、ガイドプレート８４に搬送方向及び復帰方向へ移動可能に支持された昇降装置（昇降手段）８３の下端部に伸縮可能に支持されている。ガイドプレート８４は、供給コンベア８６上からステージ部材２０、３０の初期位置（搭載位置）上まで延出している。即ち、吸着部材８２は、供給コンベア８６上で基板材料２００を吸着保持して初期位置上まで移動する。

また、昇降装置８３は、ガイドプレート８４に移動可能に支持された軸受部と、この軸受部に摺動可能に支持された軸部とで構成される昇降部８３Ａを備える。この昇降部８３Ａの下端部には矩形状の支持プレート８３Ｂが取り付けられている。また、この支持プレート８３Ｂの４隅からは伸縮軸８３Ｃが垂下されている。

図１９、図２０に示すように、伸縮軸８３Ｃは、支持プレート８３Ｂに軸方向の一端部を取り付けられた軸受部８３Ｄと、この軸受部８３Ｄに摺動可能に支持された軸部８３Ｅとで構成されている。そして、吸着部材８２は、この軸部８３Ｅの下端部に取り付けられている。

また、圧縮コイルバネ８５（支持手段）の一端部が軸受部８３Ｄの下端部に取り付けられ、他端部が吸着部材８２の上部に取り付けられ、軸部８３Ｅがこの圧縮コイルバネ８５に挿入されている。即ち、吸着部材８２は、圧縮コイルバネ８５によって軸受部８３Ｄに揺動可能に支持されている。

また、図１に示すように、アンローダ９０もローダ８０とほぼ同様の構成で、ステージ部材２０、３０の搬送方向下流端部の昇降位置で露光が終了した基板材料２００を吸着保持してレーザー露光装置１０の搬送方向下流側の排出コンベア９６へアンロードする。

以下、ロード、アンロードの方法について説明する。

図１９、図２０に示すように、ローダ８０は、ステージ部材２０、３０が搬送方向上流端部の昇降区間で下段から上段へ上昇している間に基板材料２００をステージ部材２０、３０にロードする。ここで、ローダ８０は、基板材料２００の反りを矯正して基板材料２００をステージ部材２０、３０に密着させるために、基板材料２００をステージ部材２０、３０に押圧する。

また、図２１に示すように、アンローダ９０は、搬送方向下流端部の昇降区間でステージ部材２０、３０が上段から下段へ下降している間に露光が終了した基板材料２００をステージ部材２０、３０からアンロードする。

図２１（Ａ）に示すように、アンローダ９０は、下降しているステージ部材２０、３０に向ってステージ部材２０、３０の下降速度Ｖ_Dよりも速い速度Ｖ_D´で下降して接近し、図２１（Ｂ）に示すように、ステージ部材２０、３０上の基板材料２００を吸着保持して上昇する。この際、吸着部材８２が基板材料２００に接触すると圧縮コイルバネ８５が収縮して吸着部材８２から基板材料２００とステージ部材２０、３０に加わる押圧力を吸収する。

ここで、アンロード工程では、ロード工程のように基板材料２００をステージ部材２０、３０に押圧する必要がないので、吸着部材８２の下降速度Ｖ_D´を、できるだけステージ部材２０、３０の下降速度Ｖ_Dに近づけることによって、吸着部材８２から基板材料２００とステージ部材２０、３０に加わる押圧力を小さくし、ステージ部材２０、３０に発生する振動を小さくすることが望ましい。

そして、ロード工程では、上述したように吸着部材８２によって基板材料２００をステージ部材２０、３０に押圧しなければならない反面、吸着部材８２から基板材料２００とステージ部材２０、３０に加わる押圧力によってステージ部材２０、３０に発生する振動を抑えなければならない。

以下、ロード工程でのローダ８０、ステージ部材２０、３０の駆動方法について説明する。

図１９（Ａ）に示すように、ローダ８０は、基板材料２００を保持した状態で昇降可能範囲の最下位にて、ステージ部材２０、３０が昇降区間まで復帰するのを待機する。ここで、ローダ８０の昇降ストロークはステージ部材２０、３０の昇降ストロークと同等の長さとされ、ローダ８０の昇降可能範囲の最下位は、水平移動するステージ部材２０、３０と干渉しない位置とされている。

そして、図１９（Ｂ）に示すように、ステージ部材２０、３０が昇降区間に復帰したことが検出されると、ステージ部材２０、３０を速さＶ_Uで、ローダ８０を速さＶ_U´で上昇させる。ここで、Ｖ_U＞Ｖ_U´であり、徐々にステージ部材２０、３０がローダ８０に接近する。

そして、図１９（Ｃ）に示すように、ステージ部材２０、３０と基板材料２００が接触し、ローダ８０から基板材料２００とステージ部材２０、３０に押圧力Ｆが加わる。すると、図１９（Ｄ）に示すように、逃げ機構が作動し、圧縮コイルバネ８５が弾性収縮して押圧力Ｆを吸収する。これによって、ローダ８０から基板材料２００とステージ部材２０、３０に加わる押圧力は、徐々に増加する。

そして、ステージ部材２０、３０とローダ８０をそのまま速さＶ_U＞Ｖ_U´で上昇させ、図２０（Ａ）に示すように、押圧力Ｆが規定値Ｆ_MAX（基板材料２００をステージ部材２０、３０に密着させるために必要な押圧力）に到達した時点で、ローダ８０とステージ部材２０、３０の速度を所定時間（τ´―τ、図２２のグラフ参照）等しく（Ｖ_U＝Ｖ_U´）し、その間にステージ部材２０、３０の載置面２２Ａ、３２Ａの小孔２２Ｂ、３２Ｂから基板材料２００を吸引し、基板材料２００をステージ部材２０、３０に吸着する。

ここで、押圧力Ｆを規定値Ｆ_MAXまで急激に増加させると基板材料２００からステージ部材２０、３０に大きな振動が加わってしまう。このため、押圧力Ｆの増加速度Ｖ_Fを定める必要がある。以下、増加速度Ｖ_Fの設定方法について説明する。

増加速度Ｖ_Fは、圧縮コイルバネ８５の弾性係数をＫ、ローダ８０とステージ部材２０、３０との相対速度をＶ（＝Ｖ_U−Ｖ_U´）とすると、Ｖ_F＝ＫＶ（＝（ＫＸ）´、Ｘ：圧縮コイルバネ８５の収縮長）で規定される。

この増加速度Ｖ_Fを、押圧力Ｆによってステージ部材２０、３０に発生する振動の振幅Ａ_p-pを限界値Ａ_p-p´以下に抑制できる速度とする。ここで、限界値とは、発生しても許容できる振動の振幅を指す。即ち、この限界値Ａ_p-p´の振動がロード中のステージ部材２０、３０から露光中のステージ部材２０、３０へ伝搬しても露光工程に及ぶ影響は殆ど無く、許容できる程度である。なお、本実施形態では、限界値Ａ_p-p´は１μｍ程度である。

そして、振動振幅Ａ_p-pは、基板材料２００とステージ部材２０、３０に加わる力を図２２のグラフに示すように、台形状のプロファイルにすることで、過渡振動の計算式（１）で規定される。
Ａ_p-p＝（４Ｆ_MAX／Ｋ_sωτ）｛｜ｓｉｎ（ωτ／２）｜｝…（１）
Ｋ_s：ステージ部材２０、３０の弾性係数
ω：ステージ部材２０、３０の固有振動数
τ：押圧力Ｆを規定値Ｆ_MAXまで立ち上げる時間（図２２のグラフ参照）
ここで、Ｆ_MAXは、上述したように、基板材料２００の反りを矯正できる程度の力が必要であり、固定値である。また、Ｋ_Sは、できるだけ大きくなるように設計するが、限度のある固定値である。また、ωは、ステージ部材２０、３０、リニア走行体４０、６０の重量や弾性係数等から決まる固定値である。さらに、τは、増加速度Ｖを制御することで、変更可能な制御変数である。

なお、本実施形態では、Ｋ_S＝１．７×１０⁷［Ｎ／ｍ］、ω＝５３０［ｒａｄ／ｓ］、Ｆ_MAX＝６０［Ｎ］として、この条件での立ち上げ時間τと振動振幅Ａ_p-pとの関係を図２３のグラフに示している。

図２３のグラフからτ＝０．０５［Ｓ］の時の振動振幅Ａ_p-pが、τ＝０の時の振動振幅Ａ_p-pの１割程度に減少していることがわかる。また、τ＝０．０５［Ｓ］の時の振動振幅Ａ_p-pは、限界値Ａ_p-p´である１μｍより小さいことがわかる。即ち、立ち上げ時間τの下限値が、τ＝０．０５［Ｓ］となり、４本の圧縮コイルバネ８５の弾性係数Ｋ´の合計値Ｋの上限値が、Ｋ＝６０Ｎ／ｍｍ（Ｋ´＝１５Ｎ／ｍｍ）となる。なお、本実施形態では、弾性係数Ｋ´＝２〜５Ｎ／ｍｍの圧縮コイルバネ８５を用いている。

ここで、規定値Ｆ_MAXは（２）式を満たす。
Ｆ_MAX＝ＫＸ_MAX＝６０×Ｘ_MAX＝６０…（２）
Ｘ_MAX：規定値Ｆ_MAXを基板材料２００とステージ部材２０、３０に加えた時の圧縮コイルバネ８５の収縮長
即ち、Ｘ_MAX＝１ｍｍとなり、基板材料２００がステージ部材２０、３０に接触してから０．０５［Ｓ］の間にステージ２０、３０をローダ８０に対して相対的に１ｍｍ上昇させれば良い。従って、相対速度Ｖは、Ｖ＝Ｘ／τ＝１／０．０５＝２０［ｍｍ／ｓ］となり、押圧力Ｆの増加速度Ｖ_Fは、Ｖ_F＝ＫＶ＝６０×２０＝１２００［Ｎ／ｓ］となる。

これによって、基板材料２００をステージ部材２０、３０に密着できると共に、ステージ部材２０、３０の振動振幅Ａ_p-pを露光中のステージ部材２０、３０に伝搬しても問題がない程度まで低減できる。

このようにして基板材料２００がステージ部材２０、３０に吸着されると、図２０（Ｂ）に示すように、ローダ８０の吸着部材８２の真空吸着を解除し、ローダ８０の上昇速度Ｖ_U´をステージ部材２０、３０の上昇速度Ｖ_Uよりも速くし（Ｖ_U´＞Ｖ_U）、基板材料２００とステージ部材２０、３０への押圧力Ｆを徐々に解除する。

ここで、図２２のグラフに示すように、押圧力Ｆを減少させる速度Ｖ_F´は、押圧力を増加する速度Ｖ_Fと同様の速度とする。即ち、押圧力Ｆの減少を開始してからτ＝０．０５［Ｓ］経過後に押圧力Ｆが０になるように、速度Ｖ_F´を設定する。

従って、押圧力Ｆを解除することによってステージ部材２０、３０に加わる振動を低減でき、基板材料２００に露光ムラが発生することを防止できる。

そして、図２０（Ｃ）に示すように、圧縮コイルバネ８５が伸びきった時点で押圧力Ｆ＝０となり、その後、図２０（Ｄ）に示すように、ローダ８０がステージ部材２０、３０から離脱される。そして、ステージ部材２０、３０を上段まで上昇させる。これによって、露光準備が終了する。

なお、ステージ２０、３０が上昇している間にローダ８０が基板材料２００をステージ２０、３０にロードするとしたが、基板材料２００のステージ２０、３０へのロードは、ステージ２０、３０が下降している間に行うようにしても良い。

また、ステージ２０、３０が下降している間にアンローダ９０が基板材料２００をステージ２０、３０からアンロードするとしたが、基板材料２００のアンロードは、ステージ２０、３０が上昇している間に行うようにしても良い。

［露光装置の動作］
以上のような構成のレーザー露光装置１０において、次に、その一連の動作を主に図１、図４、図５を参照しながら説明する。まず、供給コンベア８６によって順次供給されてくる基板材料２００Ａが、図示しないストッパにより停止させられると共に位置決めされ、ローダ８０の吸着部材８２によって四隅が吸着される。そして、ローダ８０は、供給コンベア８６上から、昇降区間を上昇中のステージ部材２０の載置面２２Ａ上に基板材料２００Ａを載置する。

このとき、ステージ部材２０にはケーブルベアを介して真空ポンプ等により負圧が供給されているので、載置面２２Ａに穿設された多数の小孔２２Ｂからエアーが吸引されており、基板材料２００Ａが載置面２２Ａ上に密着状態で固定される。

こうして、基板材料２００Ａがステージ部材２０の載置面２２Ａ上に吸着保持され、上方位置に保持されると、搬送制御部からの駆動パルス信号によりモーター５０が駆動してボールネジ５６が回転する。すると、リニア走行体４０が、ガイドレール５４に沿って搬送方向へ所定の速度で移動し、まず、基板サイズに応じて所定位置まで移動したＣＣＤカメラ１８２によって、基板材料２００Ａの搬送方向に沿って設けられたアライメントマークが撮像され、基板材料２００Ａの描画領域２０４の位置が検出される。

すなわち、基板材料２００ＡのアライメントマークがＣＣＤカメラ１８２の撮像位置（読取位置）に達したら、ストロボを発光させ、ＣＣＤカメラ１８２によって被露光面２０２におけるアライメントマークを含む撮像領域を撮像する。そして、ＣＣＤカメラ１８２により得られた撮像情報はアライメント制御部へ出力される。アライメント制御部は、撮像情報をアライメントマークの走査方向及び幅方向に沿った位置に対応する位置情報に変換し、この位置情報をコントローラーへ出力する。

コントローラーは、アライメント制御部からのアライメントマークの位置情報に基づき、描画領域２０４に対応して設けられたアライメントマークの位置を判断し、このアライメントマークの位置から、描画領域２０４の走査方向及び幅方向に沿った位置と、描画領域２０４の走査方向に対する傾き量をそれぞれ判断する。つまり、コントローラーは、ステージ部材２０上の基板材料２００Ａの位置を判断するとともに、画像情報に基づいて、基板材料２００Ａにおける各アライメントマークの位置を判断し、その描画領域２０４を判断する。

そして、コントローラーは、描画領域２０４の走査方向に沿った位置に基づいて描画領域２０４に対する露光開始のタイミングを算出するとともに、描画領域２０４の幅方向に沿った位置及び走査方向に対する傾き量に基づいて、配線パターンに対応する画像情報に対する変換処理を実行し、変換処理した画像情報をフレームメモリー内に格納する。

ここで、変換処理の内容としては、座標原点を中心として画像情報を回転させる座標変換処理、幅方向に対応する座標軸に沿って画像情報を平行移動させる座標変換処理が含まれる。更に必要に応じて、コントローラーは、描画領域２０４の幅方向及び走査方向に沿った伸長量及び縮長量に対応させて画像情報を伸長又は縮長させる変換処理を実行する。

このようにして得られた変換処理後の画像情報及び描画領域２０４の位置情報は、ステージ部材２０に関連付けられてコントローラーのフレームメモリー内に一時記憶され、基板材料２００Ａがステージ部材２０上から（レーザー露光装置１０から）次の工程へ搬送するための図示しない搬送装置へ送り出された後に、フレームメモリー内から消去される。なお、本実施形態におけるアライメント処理時間は１秒である。

さて、アライメントマークが撮像された基板材料２００Ａは、ステージ部材２０（リニア走行体４０）が更に搬送方向に移動することにより、ゲート１６に垂設されている露光ヘッド１００の露光位置へ供給される。そして、所定の速度（例えば３０ｍｍ／ｓ）で移動しながら、ＣＣＤカメラ１８２による撮像を基にアライメント制御部によって位置検出された描画領域２０４が、配線パターンに応じた画像情報に基づいて露光され、基板材料２００Ａの描画領域２０４に配線パターン等の潜像（画像）が形成される。すなわち、基板材料２００Ａがステージ部材２０と共に搬送方向へ移動されることにより、相対的に露光ヘッド１００が復帰方向へ副走査されるので、基板材料２００Ａには、各露光ヘッド１００毎に帯状の露光済み領域２０６（図６、図７参照）が順次形成される。

ここで、その露光処理工程を具体的に説明すると、まず、コントローラーが、ステージ部材２０上の基板材料２００Ａの位置を判断し、フレームメモリー内に格納された描画領域２０４の位置情報に基づいて、描画領域２０４の先端が露光位置に達するタイミングを判断する。そして、その描画領域２０４の先端が露光位置に達するタイミングに同期して露光開始信号を画像情報処理部１５へ出力する。これにより、画像情報処理部１５は、フレームメモリーに記憶された画像情報を複数ライン分ずつ順次読み出し、読み出した画像情報に基づいて各露光ヘッド１００毎に制御信号を生成する。そして、ミラー駆動制御部１７は、その生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド１００毎にＤＭＤ１０６のマイクロミラー１１０の各々をＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態に制御する。

こうして、ＤＭＤ１０６のマイクロミラー１１０がＯＮ・ＯＦＦ制御されたら、ファイバーアレイ光源１１２からＤＭＤ１０６にレーザー光が照射され、ＯＮ状態のマイクロミラー１１０に反射されたレーザー光が、レンズ系１２２、１２４により基板材料２００Ａの被露光面２０２上に結像される。つまり、ファイバーアレイ光源１１２から出射されたレーザー光が画素毎にＯＮ・ＯＦＦされて、基板材料２００Ａの描画領域２０４がＤＭＤ１０６の使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア）で露光される。なお、ここで言う画像情報は、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り、本実施形態における露光ヘッド１００による露光処理時間は１５秒となっている。

一方、ステージ部材３０は、ステージ部材２０上の基板材料２００Ａの露光処理が開始される時に露光処理が終了され、ステージ部材２０上の基板材料２００Ａの露光処理が終了されるまでの間に露光準備をしている。

即ち、ステージ部材３０は、露光処理が終了されると、搬送方向下流端部の昇降区間で最下位まで下降し、この間にアンローダ９０によって基板材料２００Ｂをアンロードされる。そして、モータ７０がボールネジ５６を搬送時とは反対の方向に回転駆動することにより、ステージ部材３０は最下位で搬送方向上流端部の昇降区間へ水平移動する。そして、最上位へ上昇する。この間にローダ８０によって基板材料２００Ｂを載置面３２Ａ上に載置される。このとき、基板材料２００Ｂは、ステージ部材３０の小孔３２Ｂからエアーが吸引されていることによる負圧作用で、その載置面３２Ａ上に吸着保持される。

こうして、基板材料２００Ｂが搭載され、ステージ部材３０が最上位まで上昇すると、搬送制御部からの駆動パルス信号によりモーター７０が駆動してボールネジ７６が回転する。すると、リニア走行体６０がガイドレールに沿って搬送方向へ所定の速度で移動し、ゲート１８に取り付けられたＣＣＤカメラ１８２によって、基板材料２００Ｂの四隅に設けられたアライメントマークが撮像され、基板材料２００Ｂの描画領域２０４の位置が検出される。つまり、ステージ部材２０の露光開始から終了するまでの１５秒で、ステージ部材３０の露光準備が完了するようになっている。

他方、基板材料２００Ａの露光が終了すると、ステージ部材２０は搬送方向下流端部の昇降区間で下方位置に下降する。この間、ステージ部材２０の真空ポンプ等による負圧が解除されるとともに、ステージ部材２０の載置面２２Ａ上から基板材料（プリント配線基板）２００Ａがアンローダ９０によって取り出される。すなわち、アンローダ９０の吸着部材８２によって基板材料２００Ａの四隅が吸着され、ガイドプレート９４に沿ってステージ部材２０上から排出コンベア９６上へ搬送される。そして、その基板材料（プリント配線基板）２００Ａは、次の工程へ図示しない搬送装置によって搬送される。

また、基板材料２００Ａが取り除かれたステージ部材２０（リニア走行体４０）は、モーター５０がボールネジ５６を搬送時とは反対の方向に回転駆動することにより、元の初期位置（搭載位置）へ復帰移動する。そして、上記動作を繰り返し行い、基板材料２００Ｂのアライメント処理が行われたステージ部材３０も、露光処理以下、上記動作を繰り返し行うものである。

以上、上記実施形態では、ステージ部材２０、３０を停止させることなくロード、アンロードを行うようにしたので、露光準備に要する時間を短縮できる。本実施形態のステージ循環装置１１の構成で、ステージ部材２０、３０の昇降と同時にロード、アンロードを行わない場合は、図２４の表に示すように、露光準備に要する時間は１９秒となるが、ステージ部材２０、３０の昇降と同時にロード、アンロードを行うことによって、露光準備に要する時間が１４秒に短縮される。

ここで、露光に要する時間は１５秒なので、一方のステージの露光が終了するまでに他方のステージの露光準備を終了させることができる。即ち、一方のステージの露光が終了するのと同時に他方のステージの露光を開始できるので、連続露光の高速化が達成される。

なお、上記実施形態では、本発明に係るステージ循環装置を、ステージ循環装置１１を備えるレザー露光装置１０を例に取って説明したが、これに限らず、検査装置等、ステージを高速で循環させる必要がある装置に適用可能である。また、本発明に係るステージ循環装置を備える画像形成装置の一例として、プリント配線基板の素材となる基板材料２００を露光するレーザー露光装置１０について説明をしたが、本発明に係る画像形成装置は、基板材料２００を露光するレーザー露光装置１０に限定されるものではなく、ＰＳ板、ＣＴ刷板等の感光性印刷板、感光紙等の感光材料を露光する露光装置等にも適用できる。

また、デジタル露光を行うレーザー露光装置１０に限定されるものではなく、マスク露光を行うレーザー露光装置にも適用できる。また、これらを露光するための光ビームとしては、レーザービーム以外に可視光線、Ｘ線等も用いることができる。更に、本発明に係る画像形成装置は、インクジェット方式の画像形成装置やディスプレイ製造装置にも適用できる。

本実施形態のレーザー露光装置とローダ及びアンローダを示す概略斜視図である。 本実施形態のレーザー露光装置の構成を示す概略斜視図である。 本実施形態のレーザー露光装置の構成を示す要部概略正面図である。 本実施形態のレーザー露光装置の工程を示す概略模式図である。 本実施形態のレーザー露光装置のタクトを示す説明図である。 露光ヘッドを示す概略斜視図である。 （Ａ）は基板材料に形成される露光済み領域を示す説明図、（Ｂ）は露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す説明図である。 デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）の構成を示す部分拡大図である。 （Ａ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図、（Ｂ）はＤＭＤの動作を説明するための説明図である。 （Ａ）はＤＭＤを傾斜配置しない場合の露光ビームの走査線を示す概略平面図、（Ｂ）はＤＭＤを傾斜配置する場合の露光ビームの走査線を示す概略平面図である。 露光ヘッドの構成を示す概略斜視図である。 （Ａ）は露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）の概略側面図である。 （Ａ）はファイバーアレイ光源の構成を示す概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図、（Ｃ）はレーザー出射部における発光点の配列を示す説明図、（Ｄ）はレーザー出射部における発光点の配列を示す説明図である。 マルチモード光ファイバーの構成を示す説明図である。 合波レーザー光源の構成を示す概略平面図である。 レーザーモジュールの構成を示す概略平面図である。 レーザーモジュールの構成を示す概略側面図である。 レーザーモジュールの構成を示す概略正面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、ステージ循環装置のロード方法を示す概略側面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、ステージ循環装置のロード方法を示す概略側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、ステージ循環装置のアンロード方法を示す概略側面図である。 ステージ循環装置のローダの押圧力の増加を示すグラフである。 ステージ循環装置のローダの押圧力の立ち上げ時間とステージに発生する振動の相関関係を示すグラフである。 本実施形態のレーザー露光装置の各処理に要する時間をまとめた表である。

符号の説明

１０ レーザー露光装置（画像形成装置）
１１ ステージ循環装置
２０、３０ ステージ部材（ステージ）
２２Ｂ、３２Ｂ 小孔（負圧発生孔）
８０ ローダ
８２ 吸着部材（吸着保持手段）
８３ 昇降装置（昇降手段）
８５ 圧縮コイルバネ（支持手段）
９０ アンローダ
１００ 露光ヘッド（画像形成手段）
１０６ ＤＭＤ（空間変調素子）
２００ 基板材料（搭載物）

Claims (7)

1. ローダによって搭載物が搭載され、アンローダによって前記搭載物が降ろされる複数のステージが、昇降して高さを変え、すれ違うことができる高さで水平移動して循環するステージ循環装置であって、
   前記ローダは、前記ステージが昇降している間に前記搭載物を前記ステージに搭載すること特徴とするステージ循環装置。
2. 前記アンローダは、前記ステージが昇降している間に前記搭載物を前記ステージから降ろすことを特徴とする請求項１に記載のステージ循環装置。
3. 前記ステージには負圧を発生して前記搭載物を前記ステージに吸着固定する負圧発生孔が形成され、
   前記ローダは、
   前記搭載物を保持する保持手段と、
   前記保持手段を伸縮可能に支持し、前記ステージの昇降路に沿って前記保持手段を昇降させる昇降手段と、
   前記保持手段に弾性力を付与し、前記搭載物を前記ステージに押圧すると弾性収縮して前記搭載物を前記ステージへ押圧する押圧力を除々に増加させる支持手段と、を備え、
   前記負圧発生孔が前記搭載物を前記ステージに密着させるために必要な値まで前記押圧力を増加する速度を、前記押圧力によって前記ステージに発生する振動の振幅を限界値以下に抑制できる制御速度とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ循環装置。
4. 前記ローダは、前記必要な値まで押圧力を増加した後、前記押圧力を前記必要な値から低減する速度を前記制御速度とすることを特徴とする請求項３に記載のステージ循環装置。
5. 前記搭載物が前記ステージに固定されると前記保持手段の保持力を解除することを特徴とする請求項３又は４に記載のステージ循環装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のステージ循環装置を備え、
   前記ステージが水平移動する際に前記ステージに搭載された前記搭載物に画像を形成する画像形成手段を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 前記画像形成手段は、空間変調素子であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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