JP7079983B2 - キャリブレーションシステム及び描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板にパターンを描画する露光用の光ビームを出射する露光ヘッドをキャリブレーションするキャリブレーションシステム及び描画装置に関する。

近年、自動車や航空機等の輸送機において使用される電子機器の数は増加の一途を辿っている。これに伴い、電子機器への電源供給や信号の送受信に用いられるワイヤーハーネスの数も増加している。その一方で、輸送機においては軽量化や内部の省スペース化が要請されており、ワイヤーハーネスの増加に伴う重量増やスペース増が問題になっている。

このような問題から、輸送機で用いられるワイヤーハーネスを、長尺のシート状をなすフレキシブルプリント回路基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）により代替することも検討されている。

長尺のシート状の基板に対するパターン形成技術として、例えば特許文献１には、所定のパターンに対応するエネルギビームを長尺のシート材に照射しつつ該シート材を長尺方向に平行な第１軸に沿って走査移動させる走査露光により、上記シート材の表面の複数の領域にパターンを形成するパターン形成装置が開示されている。このパターン形成装置においては、マスクに形成されたパターンの像をシート材に投影することにより露光を行っている。

また、特許文献２には、基板を長尺方向に搬送させつつ、基板の長尺方向と直交する幅方向に分割された複数の領域ごとに所定のパターンを描画する描画装置が開示されている。この特許文献２においては、マスクを用いない直描方式（ラスタースキャン方式）で露光を行っている。

非特許文献１には、ロールトゥロール（Roll To Roll）方式でフィルム搬送を停止することなく連続的に搬送しながら処理を行うために、アライメント計測、重ね合わせ露光、ワーク交換を並列に行う技術が開示されている。

特開２０１１－２２５８３号公報 特開２０１７－１０２３８５号公報

鬼頭義昭、他、「ロールトゥロール方式高精度ダイレクトウェブ露光装置の開発」、映像情報メディア学会誌、第７１巻、第１０号、第Ｊ２３０～Ｊ２３５頁（２０１７）、一般社団法人映像情報メディア学会、２０１７年９月８日採録

例えば自動車において使用されるワイヤーハーネスをＦＰＣで代替するためには、数ｍ（例えば６ｍ以上）の連続した配線パターンを基板に形成する必要がある。しかしながら、特許文献１、２には、フレキシブル・ディスプレイやフレキシブル・センサーといった比較的小型の電子デバイス用のパターンの形成技術しか開示されていない。そのため、特許文献１、２に開示された技術を利用して連続した長尺の配線パターンを形成するためには、１つのパターンを露光するごとに、露光済みのパターンとの位置合わせを行い繋ぎ合わせる必要があり、手間と時間がかかり非効率である。これに対し、非特許文献１には、搬送装置で停止を行うことなく連続的に露光を行うことが可能で、且つマスクによるパターンサイズの制限がないため、長い連続パターンの作製が可能である旨記載されている。

ところで、自動車や航空機など高度な安全性が要求される機器においては、輸送機を構成する１つひとつの部品について高い信頼性を担保するため、トレーサビリティが必要とされている。そのため、パターン形成された基板に関しては、当該基板へのパターン形成工程において、露光用のビームを出射する露光ヘッドのキャリブレーションを定期的に行い、キャリブレーションデータを保存しておかなくてはならない。

この点に関し、特許文献１、２のように、基板上の複数の領域にパターンを間欠的に形成する場合、パターン形成の合間に、同じ基板上のスペースを利用してキャリブレーションを行うことも考えられる。しかしながら、非特許文献１のように、基板上に連続的にパターン形成を行う場合、露光装置に基板をセットした状態では、途中でキャリブレーションを行うことができない。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、長尺のシート状の基板に対して連続的にパターンを形成する場合に、パターンを描画する露光用のビームを出射する露光ヘッドのキャリブレーションを随時行うことができるキャリブレーションシステム及び描画装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様であるキャリブレーションシステムは、長尺のシート状をなし、長手方向に沿って搬送される基板に露光用のビームを照射する少なくとも１つの露光ヘッドをキャリブレーションするキャリブレーションシステムであって、前記少なくとも１つの露光ヘッドを支持する露光ヘッド支持部であって、露光時に、前記少なくとも１つの露光ヘッドからそれぞれ出射した前記ビームを前記基板上の所定の少なくとも１つの露光領域にそれぞれ入射させる位置に配置されるように構成された露光ヘッド支持部と、前記ビームを受光する受光面を有し、該受光面に入射した前記ビームの少なくとも照射位置及び照射強度を検出する光センサを含む少なくとも１つのセンサユニットと、前記少なくとも１つのセンサユニットを支持するセンサユニット支持部であって、露光時に、前記少なくとも１つのセンサユニットに含まれる光センサの受光面が、前記少なくとも１つの露光領域における露光面とそれぞれ平行となるように、前記少なくとも１つのセンサユニットを支持すると共に、前記露光ヘッド支持部に対してスライド移動が可能となるように取り付けられたセンサユニット支持部と、前記露光ヘッド支持部と前記センサユニット支持部とのうち少なくとも露光ヘッド支持部を移動させるように構成された移動機構と、前記移動機構の動作を制御するように構成された制御部と、を備え、前記制御部は、キャリブレーション時に、前記露光ヘッド支持部を移動させることにより、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射する前記ビームの光路上に、前記少なくとも１つのセンサユニットを配置可能な空間を形成すると共に、前記露光ヘッド移動部に対して前記センサユニット支持部を相対的にスライド移動させることにより、前記受光面を、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射する前記ビームが露光時に入射する前記露光面に対応する位置に配置するように構成されているものである。

上記キャリブレーションシステムにおいて、前記移動機構は、前記露光ヘッド支持部の一端側を回転軸として他端側を持ち上げることにより前記空間を形成するように構成された露光ヘッド移動部と、前記露光ヘッド支持部に対して前記センサユニット支持部をスライド移動させるように構成されたスライド移動部と、を含んでも良い。

上記キャリブレーションシステムにおいて、前記センサユニット支持部は、前記基板を搬送する搬送機構に対して固定された位置に設けられ、前記移動機構は、前記露光ヘッド支持部を、前記スライド移動が可能な方向に平行移動させるように構成されていても良い。

上記キャリブレーションシステムにおいて、前記移動機構は、前記露光ヘッド支持部を鉛直方向に平行移動させることにより前記空間を形成する露光ヘッド移動部と、前記露光ヘッド支持部に対して前記センサユニット支持部をスライド移動させるスライド移動部と、を含んでも良い。

上記キャリブレーションシステムにおいて、前記制御部は、前記少なくとも１つの露光ヘッドから前記受光面に向けて前記ビームを出射させ、前記センサユニットから出力された検出信号に基づき、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射した前記ビームの前記受光面における照射位置及び照射強度を表すデータを生成するように構成され、前記照射位置及び照射強度を表すデータをキャリブレーションデータとして記憶するように構成された記憶部をさらに備えても良い。

上記キャリブレーションシステムにおいて、前記記憶部は、前記少なくとも１つの露光領域に対する前記ビームの基準照射位置及び基準照射強度を表す基準データをさらに記憶するように構成され、前記制御部は、前記キャリブレーションデータ及び前記基準データに基づき、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射したビームの照射位置及び照射強度が所定の基準値の範囲に収まるか否かを判定するように構成された判定部を有するものであっても良い。

上記キャリブレーションシステムにおいて、前記制御部は、前記判定部による判定結果に基づき、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射したビームの照射位置及び照射強度の少なくともいずれかが前記基準値の範囲に収まらない場合、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射したビームの照射位置及び照射強度の少なくともいずれかを補正するための補正値データを生成するように構成され、前記記憶部は、前記補正値データをさらに記憶するように構成されていても良い。

上記キャリブレーションシステムにおいて、前記少なくとも１つの露光ヘッドの各々は、前記レーザ光を出力する光源と、前記レーザ光をビーム状に成形する光学系と、ビーム状に成形された前記レーザ光を走査するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転させる駆動部と、を有し、前記制御部は、前記補正値データに基づいて、前記光源の出力と、前記駆動部の動作との少なくともいずれかを制御することにより、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射する前記ビームの照射強度と照射位置との少なくともいずれかを補正するように構成されていても良い。

本発明の別の態様である描画装置は、上記キャリブレーションシステムと、前記露光ヘッド支持部に支持された少なくとも１つの露光ヘッドと、円筒状をなし、外周面において前記基板を支持すると共に、円筒の中心軸回りに回転することにより前記基板を搬送する搬送ドラムと、を備えるものである。

本発明によれば、キャリブレーション時に、露光ヘッド支持部を移動させることにより、露光ヘッドから出射するビームの光路上にセンサユニットを配置可能な空間を形成すると共に、露光ヘッド移動部に対してセンサユニット支持部を相対的にスライド移動させることにより、露光ヘッドから出射するビームが露光時に入射する露光面に対応する位置に光センサの受光面を配置するので、この受光面におけるビームの照射位置及び照射強度を検出することで、基板上の露光領域に入射するビームの照射位置及び照射強度に関する情報を取得することができる。従って、長尺のシート状の基板に対して連続的にパターンを形成する場合であっても、搬送ドラムに基板をセットしたままの状態で、随時キャリブレーションを行うことが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーションシステムを含む描画装置の概略構成を示す模式図である。 図１に示す描画装置の平面図である。 図１に示す描画ユニットを拡大して示す模式図である。 露光ヘッドの内部の概略構成を示す模式図である。 露光ヘッドの内部の概略構成を示す模式図である。 露光ヘッドの内部の概略構成を示す模式図である。 図３に示す露光ヘッドを基板側から見た模式図である。 パターンが形成された基板を示す模式図である。 図３に示す描画ユニットにおいて、露光ヘッド支持部を移動させた状態を示す模式図である。 図７に示す描画ユニットに対して、センサユニットを移動させた状態を示す模式図である。 図８に示す露光ヘッドを基板側から見た模式図である。 図１に示す制御装置の概略構成を示すブロック図である。 キャリブレーション時における描画装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るキャリブレーションシステムを含む描画ユニットの概略構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係るキャリブレーションシステムを含む描画ユニットの概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態に係るキャリブレーションシステム及び描画装置について、図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

以下の説明において参照する図面は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示しているに過ぎない。即ち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーションシステムを含む描画装置の概略構成を示す模式図である。図２は、同描画装置の平面図である。図１及び図２に示すように、描画装置１は、長尺のシート状をなす基板２を搬送する搬送システム３と、基板２に露光用のビームＬを照射することによりパターンを形成する描画ユニット４と、搬送システム３及び描画ユニット４の動作を制御する制御装置５とを備える。

本実施形態においては、フレキシブルプリント回路基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）を処理対象の基板２としている。ＦＰＣは、ポリイミド等の絶縁性を有する樹脂製のベースフィルムに銅等の金属箔を貼り合わせた、可撓性を有する回路基板である。基板２は、例えば数ｍ～数十ｍの帯状に成形されたＦＰＣであり、巻出しリール３１にロール状に巻かれた状態から巻き出され、搬送システム３により搬送されて描画ユニット４によりパターンが形成された後、巻取りリール３２に巻き取られる。このように、帯状のワークをロールから巻き出し、所定の処理を施した後でロールに巻き取る搬送方式のことを、ロールトゥロール（Roll to Roll）方式という。

搬送システム３には、巻出しリール３１を回転可能に支持する回転軸３１ａと、巻き取りリール３２を回転可能に支持する回転軸３２ａと、搬送ドラム３３と、搬送ドラム３３の上流側（図の左側）及び下流側（図の右側）にそれぞれ設けられたテンションプーリ３４、３５と、複数の案内ローラ３６、３７とが設けられている。

搬送ドラム３３は、全体として円筒形状を有し、駆動源から供給される回転駆動力により回転する回転軸３３ａに支持されている。搬送ドラム３３は、外周面３３ｂの略上半分の領域において基板２を支持すると共に、自身が回転することにより基板２を搬送する。また、搬送ドラム３３には、搬送ドラム３３の回転量を測定するエンコーダ３３ｃが設けられている。

以下においては、搬送ドラム３３の上端部における基板２の搬送方向をｘ方向、搬送ドラム３３の上端部に接する平面（水平面）においてｘ方向と直交する方向をｙ方向（即ち、基板２の幅方向）、ｘｙ平面と直交する方向（鉛直方向）をｚ方向（下向きが正）とする。

２つのテンションプーリ３４、３５は、搬送ドラム３３よりも下方に、上下方向に移動可能に設置されている。詳細には、各テンションプーリ３４、３５は、上下方向に移動可能な回転軸３４ａ、３５ａに回転可能に支持されている。各回転軸３４ａ、３５ａには、当該回転軸３４ａ、３５ａを下方に向けて付勢するテンション調整機構が連結されている。このテンション調整機構によって回転軸３４ａ、３５ａを介してテンションプーリ３４、３５を下方に付勢することにより、搬送ドラム３３に巻き掛けられた基板２を、所定のテンションがかかった状態で搬送することができる。

各案内ローラ３６は、回転軸３６ａに回転可能に支持されており、巻出しリール３１から巻き出された基板２を上流側のテンションプーリ３４に案内する。各案内ローラ３７は、回転軸３７ａに回転可能に支持されており、パターン形成処理がなされた基板２を下流側のテンションプーリ３５から巻き取りリール３２に案内する。

なお、搬送システム３の構成としては、ロールトゥロール方式で基板２を搬送し、且つ、搬送ドラム３３の外周面３３ｂに支持された基板２に対してパターン形成処理を施すことができれば、図１及び図２に示す構成に限定されない。また、巻出しリール３１から基板２が巻き出された後、搬送ドラム３３に至るまでの間、又は、搬送ドラム３３から基板２が搬出された後、巻取りリール３２に巻き取られるまでの間に、さらに別の処理を行うユニット（前処理ユニット、後処理ユニット等）を設けても良い。なお、搬送システム３には、通常、基板搬送時の蛇行を防ぐため、基板２の端部位置を検出し、巻出し装置又は巻取り装置を微動させるエッジ・ポジション・コントロール（Edge Position Control：ＥＰＣ）装置が設けられる。

図３は、図１に示す描画ユニット４を拡大して示す模式図である。図３に示すように、描画ユニット４は、露光用のビームＬを出射する露光ヘッド４１と、調整ステージ４２と、露光ヘッド支持部４３と、露光ヘッド移動部４４と、センサユニット４５と、センサユニット支持部４６と、センサユニット移動部４７とを備える。露光ヘッド支持部４３の内側には露光ヘッド４１が取り付けられる支持ステージ４８が固定されている。このうち、露光ヘッド支持部４３、露光ヘッド移動部４４、センサユニット４５、センサユニット支持部４６、及びセンサユニット移動部４７、並びに、後述する制御装置５が、本実施形態に係るキャリブレーションシステムを構成する。

露光ヘッド４１は、搬送ドラム３３に支持された基板２に向けてビームＬを照射することにより、回路や配線等のパターンを基板２に直接描画する。図４Ａ～図４Ｃは、露光ヘッドの内部の概略構成を示す模式図である。

図４Ａ～図４Ｃに示すように、露光ヘッド４１の内部には、レーザ光を出力するレーザ光源４１１と、ビーム成形光学系４１２と、反射ミラー４１３、４１５と、ポリゴンミラー４１４と、ｆθレンズ４１６とが設けられている。また、ポリゴンミラー４１４には、該ポリゴンミラー４１４を回転軸４１４ａ回りに回転させる駆動装置が設けられている。

ビーム成形光学系４１２は、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズ、光量調整用のフィルタ、偏光フィルタ等の光学素子を含み、レーザ光源４１１から出力されたレーザ光をスポット状のビーム形状を有するビームＬに成形する。反射ミラー４１３は、ビーム成形光学系４１２により成形されたビームＬを、ポリゴンミラー４１４の方向に反射する。ポリゴンミラー４１４は、回転軸４１４ａ回りに回転し、反射ミラー４１３の方向から入射したビームＬを、ｘｙ平面内において複数の方向に反射する。反射ミラー４１５は、ポリゴンミラー４１４により反射されたビームＬを、入射方向と直交する方向（図３のビーム出射口４１ａ参照）に反射し、ｆθレンズ４１６に入射させる。ｆθレンズ４１６は、入射したビームＬを、搬送ドラム３３の外周面に支持された基板２の露光面Ｐ１、Ｐ２（図３参照）において結像させる。このような露光ヘッド４１においては、ポリゴンミラー４１４の回転を制御することにより、露光ヘッド４１から出射するビームＬを、所定の走査範囲ＳＲにおいて一次元的に走査することができる（図４Ｂ及び図４Ｃ参照）。

再び図３を参照すると、調整ステージ４２は、露光ヘッド４１のｘ方向及びｙ方向における位置と、鉛直方向に対する角度を手動で微調整するために設けられている。
露光ヘッド支持部４３は、露光ヘッド４１から出射したビームＬが、基板２の所定の露光領域に入射するように、露光ヘッド４１及び調整ステージ４２を支持する。

図５は、露光ヘッド４１を基板２側から見た平面図である。図５に示すように、４つの露光ヘッド４１は、露光ヘッド支持部４３の内側に設けられた支持ステージ４８に、調整ステージ４２を介して取り付けられている。４つの露光ヘッド４１は、基板２の幅方向（ｙ方向）において、隣り合うビームＬの走査範囲ＳＲ（図４Ｃ参照）が端部において僅かに重なり合うか、或いは、隙間なく隣接するように配置されている。これにより、基板２の幅方向において、４つのビームＬにより隙間なく走査することが可能となる。

なお、図２及び図５においては、描画ユニット４に４つの露光ヘッド４１を設けているが、露光ヘッド４１の数はこれに限定されない。露光ヘッド４１の数は、１つ以上であれば良く、基板２の幅や、露光ヘッド４１の走査範囲ＳＲ及び出力等に応じて適宜決定することができる。

図６は、描画ユニット４によりパターンが形成された基板２を示す模式図である。図５に示すように、各露光ヘッド４１から出射したビームＬを基板２の幅方向に走査しつつ、搬送ドラム３３により基板２を搬送することで、基板２に２次元的な露光パターン２１が形成される。このように、ビームＬを基板２に照射し、直接描画を行いながら基板２を搬送することで、長尺の基板２に対して切れ目なく連続的な露光パターン２１を形成することができる。

また、基板２においては、各露光ヘッド４１による露光領域を予め設定することができる。そこで、各露光ヘッド４１の露光領域内に、個々の製品（パターン）を識別する識別記号（ＩＤ）２２を描画しても良い。識別記号２２を、ロット番号、描画装置番号、露光ヘッド番号、露光日付及び時刻等のデータと紐付けて管理することにより、高度なトレーサビリティを確保することができる。

再び図３を参照すると、露光ヘッド移動部４４及びセンサユニット移動部４７は、キャリブレーション時に露光ヘッド支持部４３及びセンサユニット支持部４６を移動させる移動機構である。露光ヘッド支持部４３は、端部に形成された軸孔に配置された回転軸４４ａを介して、露光ヘッド移動部４４に回転可能に取り付けられている。

図７は、露光ヘッド支持部４３を移動させた状態を示す模式図である。図７に示すように、露光ヘッド支持部４３を、一端側に設けられた回転軸４４ａを軸として他端側を回転させるように持ち上げることにより、露光ヘッド支持部４３を移動させることができる。このように露光ヘッド支持部４３を移動させると、露光ヘッド４１から出射したビームＬの光路上に、後述するセンサユニット支持部４６を配置可能な空間が生じる。

センサユニット４５は、露光ヘッド４１から出射するビームＬのキャリブレーションに用いられる。センサユニット４５は、ビームＬを受光する２次元の受光面を有し、該受光面に対するビームＬの少なくとも照射位置及び照射強度を検出する位置検出素子（ＰＳＤ）等の光センサと、該光センサに電源を供給すると共に、該光センサから出力された信号を送信するための回路が形成されたセンサ基板とを有する。本実施形態においては、４つの露光ヘッド４１から出射するビームＬをそれぞれ検出するために、４つのセンサユニット４５が設けられている。

センサユニット支持部４６は、センサユニット４５を支持すると共に、後述するセンサユニット移動部４７を介して、露光ヘッド支持部４３にスライド移動可能に支持されている。詳細には、センサユニット支持部４６は、露光時には、各センサユニット４５に設けられた光センサの受光面（平面Ｐ１’、Ｐ２’参照）が、対応する露光ヘッド４１の露光領域における露光面Ｐ１、Ｐ２と平行になるように、センサユニット４５を支持している。ここで、本明細書において、露光面Ｐ１、Ｐ２とは、搬送ドラム３３の外周面３３ｂに支持された基板２の表面に入射するビームＬの入射点（照射位置）に接する面のことである。

センサユニット移動部４７は、センサユニット支持部４６を露光ヘッド支持部４３に対してスライド移動させる。図８は、図７に示す描画ユニット４に対して、センサユニット支持部４６を移動させた状態を示す模式図である。センサユニット移動部４７は、露光ヘッド支持部４３に固定されたスライドレール４７ａに取り付けられている。センサユニット移動部４７をスライドレール４７ａに沿って移動させることにより、センサユニット移動部４７に支持されたセンサユニット支持部４６も平行移動する。図８に示すように、センサユニット支持部４６を移動させると、センサユニット４５に設けられた光センサの受光面が、対応する露光ヘッド４１から出射するビームＬが露光時に入射する露光面Ｐ１、Ｐ２に対応する位置に配置される。

図９は、図８に示す露光ヘッド４１を基板側から見た模式図である。図９に示すように、各センサユニット４５のセンサ基板４５２には、２つの光センサ４５１が配置されている。これらの光センサ４５１の位置は、各光センサ４５１の中心線が走査範囲ＳＲの端部のラインと重なるように設定されている。このように、１つの露光ヘッド４１をキャリブレーションを行うセンサユニット４５に対し、２つの光センサ４５１を設けることにより、ビームＬの照射位置のｘ方向における僅かなズレを検出することが可能となる。

図１０は、制御装置５の概略構成を示すブロック図である。制御装置５は、描画装置１の各部の動作を統括的に制御する装置であり、外部インタフェース５１と、記憶部５２と、制御部５３とを備える。

外部インタフェース５１は、各種外部機器を当該制御装置５に接続するためのインタフェースである。制御装置５に接続される外部機器としては、例えば、露光ヘッド４１、エンコーダ３３ｃ、搬送システム３を駆動する基板搬送駆動装置６１、露光ヘッド移動部４４を駆動する露光ヘッド用駆動装置６２、センサユニット移動部４７を駆動するセンサユニット用駆動装置６３、キーボードやマウスなどの入力デバイス６４、液晶モニタ等の表示デバイス６５、パターンデータ等を当該制御装置５に読み込むためのデータ読込装置６６等が挙げられる。

記憶部５２は、ディスクドライブ又はＲＯＭ、ＲＡＭなどの半導体メモリ等のコンピュータ読取可能な記憶媒体を用いて構成される。記憶部５２は、オペレーティングシステムプログラムやドライバプログラムの他、当該制御装置５に所定の動作を実行させるためのプログラムや、該プログラムの実行中に使用される各種データ及び設定情報等を記憶する。詳細には、記憶部５２は、上述した各種プログラムを記憶するプログラム記憶部５２１と、描画ユニット４に描画させるパターンのデータを記憶するパターンデータ記憶部５２２と、ビームＬの照射位置及び照射強度の基準データを記憶する基準データ記憶部５２３と、露光ヘッド４１のキャリブレーションデータを記憶するキャリブレーションデータ記憶部５２４と、キャリブレーションデータに基づいて露光ヘッド４１を調整するための補正データを記憶する補正データ記憶部５２５とを含む。

基準データ記憶部５２３は、搬送ドラム３３の外周面３３ｂに支持された基板２の露光領域に対して適正な露光が行われるように設定されたビームＬの照射位置及び照射強度（即ち、基準照射位置及び基準照射強度）を、基準データとして記憶する。また、基準データ記憶部５２３は、基準照射位置及び基準照射強度に基づいて設定される所定の基準値を記憶しても良い。ここで、基準値とは、基準照射位置及び基準照射強度に対し、実際に照射されるビームＬに許容される誤差を含んだ照射位置及び照射強度のことである。補正データ記憶部５２５に記憶される補正データは、ビームＬの照射位置及び照射強度の少なくともいずれかが基準値の範囲に収まらない場合に生成されるデータであり、当該ビームＬの照射位置及び照射強度の少なくともいずれかを補正するためのデータである。

制御部５３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアを用いて構成され、プログラム記憶部５２１に記憶されているプログラムを読み込んで実行することにより、制御装置５及び描画装置１の各部へのデータ転送や指示を行い、描画装置１の動作を統括的に制御して、基板２へのパターン形成処理を実行させる。また、制御部５３は、プログラム記憶部５２１に記憶されたキャリブレーションプログラムを実行することにより、露光ヘッド４１のキャリブレーションを定期的に行い、キャリブレーションデータを記憶すると共に、キャリブレーションデータに基づいて露光ヘッド４１の調整を行う。

詳細には、制御部５３がキャリブレーションプログラムを実行することにより実現される機能部には、描画制御部５３１と、キャリブレーション制御部５３２と、判定部５３３と、補正部５３４とが含まれる。

描画制御部５３１は、描画データ記憶部５２２からパターンデータを読み出し、各露光ヘッド４１におけるビームＬの走査及び搬送システム３による基板２の搬送速度等の制御データを生成し、露光ヘッド４１及び基板搬送駆動装置６１に出力する。これにより、搬送システム３によって基板２が所定の速度で搬送されつつ、各露光ヘッド４１から出射したビームＬが基板２の所定の露光領域に照射され、幅方向に走査される。このようにして、基板２に２次元的なパターンが連続的に形成される。

キャリブレーション制御部５３２は、所定のタイミングで露光ヘッド４１をキャリブレーションするための制御を行うと共に、光センサ４５１の受光面におけるビームＬの照射位置及び照射強度の測定値（キャリブレーション値）を表すデータ（キャリブレーションデータ）を生成する。

判定部５３３は、キャリブレーションデータ及び基準データ記憶部５２３に記憶された基準データに基づき、キャリブレーション値が基準値内に収まっているか否かを判定する。

補正部５３４は、キャリブレーション値が基準値内に収まっていない場合に、ビームＬの照射位置及び照射強度を補正するための補正データを生成し、該補正データに基づいて各部を制御する。
なお、このような制御装置５は、１つのハードウェアにより構成しても良いし、複数のハードウェアを組み合わせて構成しても良い。

次に、本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーション方法について説明する。図１１は、描画装置１のキャリブレーション動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０において、制御装置５は各露光ヘッド４１に対し、基板２へのビームＬの照射を停止させる。
続くステップＳ１１において、制御装置５は搬送システム３に対し、基板２の搬送を停止させる。

続くステップＳ１２において、制御装置５は露光ヘッド用駆動装置６２を駆動し、露光ヘッド移動部４４により露光ヘッド支持部４３を移動させる（図７参照）。これにより、露光ヘッド４１の下方に、センサユニット４５を配置可能な空間が生じる。

続くステップＳ１３において、制御装置５はセンサユニット用駆動装置６３を駆動し、センサユニット移動部４７によりセンサユニット支持部４６をスライド移動させる（図８参照）。これにより、各露光ヘッド４１から出射するビームＬが露光時に入射する露光面Ｐ１、Ｐ２に対応する位置（平面Ｐ１’、Ｐ２’参照）に、当該露光ヘッド４１に対応するセンサユニット４５に設けられた光センサ４５１の受光面が配置される。

続くステップＳ１４において、制御装置５は、各露光ヘッド４１に対し、光センサ４５１の受光面にビームＬを照射させる。これにより、各光センサ４５１は、受光面に入射したビームＬの照射位置及び照射強度を検出し、検出信号を出力する。

続くステップＳ１５において、制御装置５のキャリブレーション制御部５３２は、各光センサ４５１から出力された検出信号に基づき、各光センサ４５１に照射されたビームＬの照射位置及び照射強度の測定値を表すデータ（キャリブレーションデータ）を生成し、キャリブレーションデータ記憶部５２４に保存する。

続くステップＳ１６において、判定部５３３は、ステップＳ１５において生成されたキャリブレーションデータを、基準データ記憶部５２３に記憶された基準データと対比し、各露光ヘッド４１から出射されたビームＬの照射位置及び照射強度が基準値以内であるか否かを判定する。詳細には、判定部５３３は、ビームＬの基準照射位置に対する照射位置の測定値の差分（Δｘ，Δｙ）を算出すると共に、基準照射強度に対する照射強度の測定値の差分を算出する。そして、照射位置の差分（Δｘ，Δｙ）及び照射強度の差分が所定の閾値以下であるか否かを判定する。

ビームＬの照射位置及び照射強度が基準値以内である場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、即ち、差分が閾値以下である場合、動作はステップＳ１８に移行する。
他方、ビームＬの照射位置及び照射強度が基準値を超える場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、即ち、差分が閾値を超える場合、補正部５３４は、各露光ヘッド４１の位置及び出力を補正するための補正データを生成し、補正データ記憶部５２５に保存する（ステップＳ１７）。この際、補正部５３４は、補正データを表示デバイス６６に表示させても良い。詳細には、補正部５３４は、差分Δｘに関して、搬送ドラム３３に設けられたエンコーダ３３ｃの信号（図３のΔθ参照）を用いて設定される描画開始ポイントに対し、出力開始位置のパラメータ（ビームＬの出力を開始する際のθの値）を補正する。また、補正部５３４は、差分Δｙに関して、ポリゴンミラー４１４（図４Ａ参照）を介して出射するビームＬの基準となる描画開始ポイントに対し、出力開始位置のパラメータ（ビームＬの出力を開始する際のポリゴンミラーの初期位置）を補正する。さらに、補正部５３４は、照射強度に関して、描画制御部５３１において各露光ヘッド４１に対する出力パラメータを補正する。

続くステップＳ１８において、制御装置５はセンサユニット用駆動装置６３を駆動し、センサユニット移動部４７によりセンサユニット支持部４６を露光ヘッド４１から離れる方向にスライド移動させる。

続くステップＳ１９において、制御装置５は露光ヘッド用駆動装置６２を駆動し、露光ヘッド移動部４４により露光ヘッド支持部４３を移動させ、元の露光時における位置に戻す。その後、描画装置１におけるキャリブレーション動作は終了する。キャリブレーションの終了後、描画動作を再開すると、ステップＳ１７において補正されたパラメータに基づいて各部が動作し、補正された状態のビームの照射位置及び照射強度で描画を行うことができる。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、搬送ドラム３３により基板２を搬送しつつ、各露光ヘッド４１から出射したビームＬを基板２に直接照射しながらビームＬを幅方向に走査するので、基板２に２次元的な露光パターンを切れ目なく連続的に形成することができる。従って、数ｍ～数十ｍに及ぶ長尺の基板に対しても、効率良く連続パターンを形成することができ、スループットを向上させることが可能となる。

また、本発明の第１の実施形態によれば、各露光ヘッド４１の露光領域に、当該露光ヘッド４１で識別記号を描画しておくことにより、パターン又は配線レベルで高度なトレーサビリティを確保することができる。

また、本発明の第１の実施形態によれば、各露光ヘッド４１に光源が設けられているので、十分な照射強度でパターン形成を行うことが可能となる。

また、本発明の第１の実施形態によれば、キャリブレーション時に露光ヘッド支持部４５に対してセンサユニット支持部４６をスライド移動させることにより、露光ヘッドから出射するビームＬが露光時に入射する露光面Ｐ１、Ｐ２に対応する位置に、光センサ４５１の受光面を精度良く配置することができる。従って、搬送ドラム３３に支持された基板２の代わりに、光センサ４５１にビームＬを照射することで、高精度なキャリブレーションを行うことができる。従って、長尺の基板２に対して連続的なパターンを形成する場合であっても、搬送ドラム３３に基板２を支持させたまま、随時キャリブレーションを行うことが可能となる。

また、本発明の第１の実施形態によれば、露光ヘッド支持部４３を、回転軸４４ａを軸として、端部を回転させるように持ち上げることにより移動させるので、省スペース且つ低コストで、キャリブレーションシステムを構成することが可能となる。

上記第１の実施形態においては、ビームＬのキャリブレーション値が基準値の範囲に収まるか否かを判定し、キャリブレーション値が基準値の範囲に収まらない場合には、補正を行うための各種処理を実行した。しかしながら、キャリブレーションを行い、単にキャリブレーションデータを保存しておくだけでも良い。また、キャリブレーション値の判定結果や判定結果に基づく補正データを保存しておくだけでも良い。

また、上記第１の実施形態においては、露光ヘッド４１の位置及び傾きを調整ステージ４２により手動で微調整することとしたが、調整ステージ４２の代わりに電気的に制御可能な調整ステージを設け、キャリブレーションの結果に基づいて露光ヘッド４１の位置及び傾きを自動調整することとしても良い。

また、上記第１の実施形態においては、光センサ４５１の受光面におけるビームＬの照射位置及び照射強度を検出することとしたが、これらに加えて、ビームＬの照射範囲（ビーム径及びビーム形状）を検出し、キャリブレーションデータとして保存しても良い。この場合、光センサ４５１により検出されたビーム径に基づいて、露光ヘッド４１の位置（露光面Ｐ１、Ｐ２との距離）を補正することにより、ピント調整を行っても良い。また、光センサ４５１により検出されたビーム形状に基づいて、露光ヘッド４１の傾き（露光面Ｐ１、Ｐ２とビームＬとのなす角度）を補正しても良い。

（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態に係るキャリブレーションシステムを含む描画ユニットを示す模式図である。本実施形態に係るキャリブレーションシステムにおいては、センサユニット４５の位置を固定し、キャリブレーション時に、露光ヘッド４１を支持する露光ヘッド支持部４３を水平面内で平行に移動させることにより、露光ヘッド４１から出射したビームＬを光センサに入射させる。

詳細には、本実施形態に係るキャリブレーションシステムは、露光ヘッド支持部４３Ａと、センサユニット４５と、センサユニット支持部４６と、センサユニット固定部７０と、露光ヘッド支持部４３Ａを移動させる移動機構として、スライドレール７２が設けられた梁７１と、露光ヘッド支持部４３Ａをスライドレース７２に沿って移動させる駆動部７３とを含む。なお、露光ヘッド支持部４３Ａに支持された露光ヘッド４１とセンサユニット４５との相対的な位置関係については、第１の実施形態と同様である。

キャリブレーションを行う際には、露光ヘッド支持部４３Ａをスライド移動させ、露光ヘッド４１を、ビームＬがセンサユニット４５に設けられた光センサの受光面に入射する位置に移動させる。これにより、露光ヘッド４１から出射するビームの光路上に空間を形成する工程と、該空間にセンサユニット４５を配置する工程とが同時に行われる。

本発明の第２の実施形態によれば、露光ヘッド支持部４３Ａをスライド移動させるだけでキャリブレーション可能な状態となるので、キャリブレーションを高速且つ高精度に行うことが可能となる。

（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３の実施形態に係るキャリブレーションシステムを含む描画ユニットを示す模式図である。本実施形態に係るキャリブレーションシステムにおいては、露光ヘッド４１を支持する露光ヘッド支持部４３を、鉛直面内において平行に移動させる。

詳細には、本実施形態に係るキャリブレーションシステムは、露光ヘッド支持部４３Ｂと、センサユニット４５と、センサユニット支持部４６と、センサユニット移動部４７と、露光ヘッド支持部４３Ｂを移動させる移動機構８０とを含む。この移動機構８０は、ラック８２が設けられた支柱８１と、ラック８２と歯合するピニオンを回転させることにより露光ヘッド支持部４３Ｂを上下方向に移動させる駆動部８３とを含む。なお、露光ヘッド支持部４３Ｂに支持された露光ヘッド４１とセンサユニット４５との相対的な位置関係については、第１の実施形態と同様である。

キャリブレーションを行う際には、露光ヘッド支持部４３Ｂを鉛直上向きに平行移動させることにより、露光ヘッド４１と基板２との間にセンサユニット４５を配置可能な空間を形成する。そして、センサユニット移動部４７によりセンサユニット支持部４６をスライド移動させることにより、露光ヘッド４１から出射するビームＬが光センサの受光面に入射する位置にセンサユニット４６を配置する。

以上説明した本発明は、上記第１～第３の実施形態に限定されるものではなく、上記第１～第３の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上記第１～第３の実施形態に示した全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成しても良いし、上記第１～第３の実施形態及に示した構成要素を適宜組み合わせて形成しても良い。

１…描画装置、２…基板、３…搬送システム、４…描画ユニット、５…制御装置、２１…露光パターン、３３…搬送ドラム、４１…露光ヘッド、４１ａ…ビーム出射口、４２…調整ステージ、４３、４３Ａ、４３Ｂ…露光ヘッド支持部、４４…露光ヘッド移動部、４５…センサユニット、４６…センサユニット支持部、４７…センサユニット移動部、４７ａ、７２…スライドレール、４８…支持ステージ、５１…外部インタフェース、５２…記憶部、５３…制御部、６１…基板搬送駆動装置、６２…露光ヘッド用駆動装置、６３…センサユニット用駆動装置、６４…入力デバイス、６５…表示デバイス、６６…データ読込装置、６６…表示デバイス、７０…センサユニット固定部、７１…梁、７３、８３…駆動部、８０…移動機構、８１…支持柱、８２…ラック、４１１…レーザ光源、４１２…ビーム成形光学系、４１３、４１５…反射ミラー、４１４ａ…回転軸、４１４…ポリゴンミラー、４１６…ｆθレンズ、４５１…光センサ、４５２…センサ基板、５２１…プログラム記憶部、５２２…描画データ記憶部、５２３…基準データ記憶部、５２４…キャリブレーションデータ記憶部、５２５…補正データ記憶部、５３１…描画制御部、５３２…キャリブレーション制御部、５３３…判定部、５３４…補正部、５３５…判定部

Claims (9)

1. 長尺のシート状をなし、長手方向に沿って搬送される基板に露光用のビームを照射する少なくとも１つの露光ヘッドをキャリブレーションするキャリブレーションシステムであって、
   前記少なくとも１つの露光ヘッドを支持する露光ヘッド支持部であって、露光時に、前記少なくとも１つの露光ヘッドからそれぞれ出射した前記ビームを前記基板上の所定の少なくとも１つの露光領域にそれぞれ入射させる位置に配置されるように構成された露光ヘッド支持部と、
   前記ビームを受光する受光面を有し、該受光面に入射した前記ビームの少なくとも照射位置及び照射強度を検出する光センサを含む少なくとも１つのセンサユニットと、
   前記少なくとも１つのセンサユニットを支持するセンサユニット支持部であって、露光時に、前記少なくとも１つのセンサユニットに含まれる光センサの受光面が、前記少なくとも１つの露光領域における露光面とそれぞれ平行となるように、前記少なくとも１つのセンサユニットを支持すると共に、前記露光ヘッド支持部に対してスライド移動が可能となるように取り付けられたセンサユニット支持部と、
   前記露光ヘッド支持部と前記センサユニット支持部とのうち少なくとも露光ヘッド支持部を移動させるように構成された移動機構と、
   前記移動機構の動作を制御するように構成された制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、キャリブレーション時に、前記露光ヘッド支持部を移動させることにより、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射する前記ビームの光路上に、前記少なくとも１つのセンサユニットを配置可能な空間を形成すると共に、前記露光ヘッド支持部に対して前記センサユニット支持部を相対的にスライド移動させることにより、前記受光面を、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射する前記ビームが露光時に入射する前記露光面に対応する位置に配置するように構成されている、キャリブレーションシステム。
2. 前記移動機構は、
   前記露光ヘッド支持部の一端側を回転軸として他端側を持ち上げることにより前記空間を形成するように構成された露光ヘッド移動部と、
   前記露光ヘッド支持部に対して前記センサユニット支持部をスライド移動させるように構成されたスライド移動部と、
   を含む、請求項１に記載のキャリブレーションシステム。
3. 長尺のシート状をなし、長手方向に沿って搬送される基板に露光用のビームを照射する少なくとも１つの露光ヘッドをキャリブレーションするキャリブレーションシステムであって、
   前記少なくとも１つの露光ヘッドを支持する露光ヘッド支持部であって、露光時に、前記少なくとも１つの露光ヘッドからそれぞれ出射した前記ビームを前記基板上の所定の少なくとも１つの露光領域にそれぞれ入射させる位置に配置されるように構成された露光ヘッド支持部と、
   前記露光ヘッド支持部を移動させるように構成された移動機構であって、スライドレールが設けられた梁を含む移動機構と、
   前記ビームを受光する受光面を有し、該受光面に入射した前記ビームの少なくとも照射位置及び照射強度を検出する光センサを含む少なくとも１つのセンサユニットと、
   前記梁に対して固定された位置に設けられ、前記少なくとも１つのセンサユニットを支持するセンサユニット支持部であって、露光時に、前記少なくとも１つのセンサユニットに含まれる光センサの受光面が、前記少なくとも１つの露光領域における露光面とそれぞれ平行となるように、前記少なくとも１つのセンサユニットを支持するセンサユニット支持部と、
   前記移動機構の動作を制御するように構成された制御部と、
   を備え、
   前記移動機構は、前記露光ヘッド支持部を、前記スライドレールに沿ってスライド移動が可能な方向に平行移動させるように構成され、
   前記制御部は、キャリブレーション時に、前記露光ヘッド支持部を前記センサユニット支持部に対して相対的にスライド移動させることにより、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射する前記ビームの光路上に、前記少なくとも１つのセンサユニットを配置可能な空間を形成すると共に、前記受光面を、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射する前記ビームが露光時に入射する前記露光面に対応する位置に配置するように構成されている、キャリブレーションシステム。
   
4. 前記移動機構は、
   前記露光ヘッド支持部を鉛直方向に平行移動させることにより前記空間を形成する露光ヘッド移動部と、
   前記露光ヘッド支持部に対して前記センサユニット支持部をスライド移動させるスライド移動部と、
   を含む、請求項１に記載のキャリブレーションシステム。
5. 前記制御部は、前記少なくとも１つの露光ヘッドから前記受光面に向けて前記ビームを出射させ、前記センサユニットから出力された検出信号に基づき、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射した前記ビームの前記受光面における照射位置及び照射強度を表すデータを生成するように構成され、
   前記照射位置及び照射強度を表すデータをキャリブレーションデータとして記憶するように構成された記憶部をさらに備える、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のキャリブレーションシステム。
6. 前記記憶部は、前記少なくとも１つの露光領域に対する前記ビームの基準照射位置及び基準照射強度を表す基準データをさらに記憶するように構成され、
   前記制御部は、前記キャリブレーションデータ及び前記基準データに基づき、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射したビームの照射位置及び照射強度が所定の基準値の範囲に収まるか否かを判定するように構成された判定部を有する、
   請求項５に記載のキャリブレーションシステム。
7. 前記制御部は、前記判定部による判定結果に基づき、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射したビームの照射位置及び照射強度の少なくともいずれかが前記基準値の範囲に収まらない場合、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射したビームの照射位置及び照射強度の少なくともいずれかを補正するための補正値データを生成するように構成され、
   前記記憶部は、前記補正値データをさらに記憶するように構成されている、
   請求項６に記載のキャリブレーションシステム。
8. 前記少なくとも１つの露光ヘッドの各々は、
   レーザ光を出力する光源と、
   前記レーザ光をビーム状に成形する光学系と、
   ビーム状に成形された前記レーザ光を走査するポリゴンミラーと、
   前記ポリゴンミラーを回転させる駆動部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記補正値データに基づいて、前記光源の出力と、前記駆動部の動作との少なくともいずれかを制御することにより、前記少なくとも１つの露光ヘッドから出射する前記ビームの照射強度と照射位置との少なくともいずれかを補正するように構成されている、
   請求項７に記載のキャリブレーションシステム。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載されたキャリブレーションシステムと、
   前記露光ヘッド支持部に支持された少なくとも１つの露光ヘッドと、
   円筒状をなし、外周面において前記基板を支持すると共に、円筒の中心軸回りに回転することにより前記基板を搬送する搬送ドラムと、
   を備える描画装置。
   

Images