JP2005010468A - パターン描画装置およびパターン描画方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】周期性を有するパターンを効率よく描画するパターン描画装置を提供する。
【解決手段】パターン描画装置では、光源ユニットから出射される複数の光ビームが、光学系により基板上においてＸ方向に関して一定の照射ピッチで配列される複数の照射領域６１のそれぞれへと導かれる。照射領域群の大きさはズームレンズにより拡大または縮小され、照射ピッチが変更される。周期パターンの描画時には、パターンのＸ方向に関する周期に最も近くなる所定の基準ピッチの倍数を求めて周期をこの倍数で除することにより、基板上の描画単位領域６２のＸ方向のピッチＰよりも大きい指定ピッチが求められる。そして、照射領域群の照射ピッチを指定ピッチに変更し、照射領域群の主走査に同期して複数の光ビームのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、効率よく周期パターンが描画される。
【選択図】 図７
【解決手段】パターン描画装置では、光源ユニットから出射される複数の光ビームが、光学系により基板上においてＸ方向に関して一定の照射ピッチで配列される複数の照射領域６１のそれぞれへと導かれる。照射領域群の大きさはズームレンズにより拡大または縮小され、照射ピッチが変更される。周期パターンの描画時には、パターンのＸ方向に関する周期に最も近くなる所定の基準ピッチの倍数を求めて周期をこの倍数で除することにより、基板上の描画単位領域６２のＸ方向のピッチＰよりも大きい指定ピッチが求められる。そして、照射領域群の照射ピッチを指定ピッチに変更し、照射領域群の主走査に同期して複数の光ビームのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、効率よく周期パターンが描画される。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画するパターン描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパターン描画装置では、基板上に設定される複数の描画単位領域（すなわち、描画されるパターンの寸法や位置を定める最小単位となる領域）のピッチにて光の照射領域を所定の副走査方向に配列して照射領域群を配列方向に垂直な主走査方向に走査し、各照射領域に光ビームをＯＮ／ＯＦＦ制御しつつ照射することにより基板上にパターンが描画される。
【０００３】
図１は従来のパターン描画装置において互いに異なる周期を有する複数のパターンをそれぞれ描画する様子を説明するための図である。なお、図１の上段では描画単位領域９１１をＸ方向に並ぶ１列分のみ示しており、前述のように照射領域群の副走査方向（Ｘ方向）に関するピッチは描画単位領域群のＸ方向のピッチ（以下、「単位ピッチ」という。）に等しい。従来のパターン描画装置では、例えば、図１の上段および中段に示すように連続する６つの照射領域への光ビームの照射をＯＮとし、（＋Ｘ）側に隣接する１８の照射領域への光ビームの照射をＯＦＦとするＯＮ／ＯＦＦ周期を繰り返すことにより、単位ピッチの２４倍の周期にて単位ピッチの６倍の線幅の線状パターン要素９１２が描画される。同様に、単位ピッチの２５倍の周期を有するパターンを描画する際には、図１の下段に示すように互いに隣接する線状パターン要素９１３間に、光ビームの照射がＯＦＦとされる１９の照射領域が設けられる。
【０００４】
このように、従来のパターン描画装置では、光ビームのアドレサビリティを単位ピッチに一致させることにより、パターンの描画毎にその周期が細かく変更される場合であっても、単位ピッチを変更の最小単位として互いに異なる周期を有する複数のパターンをそれぞれ描画することが実現される。
【０００５】
なお、特許文献１では、プリズムを利用することにより光源からの複数の光ビームの照射領域群を傾斜して配列することなく主走査方向に垂直な方向に関して照射領域群のピッチを変更する手法が開示されている。また、特許文献２では、ズームレンズを有する光学系を介して複数の光ビーム群を変倍して感光材料上へと導き、感光材料上における一の光ビーム群の照射領域間を他の光ビーム群のそれぞれにより補間して高精度にパターンを描画する技術が開示されている。さらに、非特許文献１では、ガラス基板上に貼り付けられたドナーフィルムに赤外光ビームを照射することによりドナーフィルムをガラス基板上に転写し、液晶表示装置用のカラーフィルタを作製する技術が紹介されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６２−２２６１１７号公報
【特許文献２】
特公平５−１２８９８号公報
【非特許文献１】
エラン・エリツア（Ｅｒａｎ Ｅｌｉｚｕｒ）、外１名、「フラット・パネル・ディスプレイ製造におけるサーマル・リソグラフィ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）」，２００２ＳＩＤ国際シンポジウム技報ダイジェスト（２００２ ＳＩＤ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ），［ＣＤ−ＲＯＭ］，（米国），ＳＩＤ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ），２００２年５月，第３３巻（Ｖｏｌｕｍｅ ＸＸＸＩＩＩ），第２号（Ｎｕｍｂｅｒ ＩＩ），ｐ．１０５５−１０５７
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、プラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置等の平面表示装置（フラットパネルディスプレイ）において画面サイズや解像度を多様に変更したものが生産されるため、平面表示装置製造用のガラス基板上に形成されるパターンの周期も細かくかつ多様に変更される。したがって、図１に示す手法により周期パターンを描画する場合に、周期の変更のための描画単位領域を小さくする必要が生じ、一度の主走査によりパターンを描画できる領域も小さくなって平面表示装置の生産性が低下してしまう。
【０００８】
一方、パターン描画毎に描画単位領域の大きさが変更される場合には、ズームレンズを利用して照射領域群の大きさを変更し、そのピッチを変更後の描画単位領域のピッチに一致させる手法も考えられる。この場合、描画単位領域が比較的大きい（すなわち、粗く設計されたパターンである）ときには高速にパターンを描画することも可能であるが、描画単位領域が小さい（すなわち、細かく設計されたパターンである）ときには、やはり効率よく周期パターンを描画することができない。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、周期性を有するパターンを効率よく描画することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画するパターン描画装置であって、個別にＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な複数の光ビームを出射する光源ユニットと、前記光源ユニットからの複数の光ビームを、感光材料上において第１の方向にに関して一定の照射ピッチで配列される複数の照射領域へとそれぞれ導く光学系と、前記複数の照射領域を前記感光材料に対して前記第１の方向に垂直な第２の方向に相対的に移動する移動機構と、描画されるパターンの前記第１の方向に関する周期に最も近くなる所定の基準ピッチの倍数を求めて前記周期を前記倍数で除することにより、前記感光材料上に設定されている描画単位領域群の前記第１の方向に関するピッチよりも大きい指定ピッチを求める演算部と、前記照射ピッチを前記指定ピッチへと変更するピッチ変更部とを備える。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン描画装置であって、前記第２の方向への前記複数の照射領域の移動が完了する毎に、前記指定ピッチに応じた距離だけ前記複数の照射領域を前記感光材料に対して前記第１の方向に相対的に移動するもう１つの移動機構をさらに備える。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターン描画装置であって、前記複数の光ビームを、前記第２の方向への前記複数の照射領域の移動に同期して個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する照射制御部をさらに備える。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記ピッチ変更部が、前記光学系に含まれるレンズを移動して前記複数の照射領域を拡大または縮小する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記複数の照射領域の前記第２の方向への移動により前記第２の方向へと伸びる複数の線状のパターン要素が描画され、前記複数の線状のパターン要素のそれぞれが、前記第１の方向に関して連続して並ぶ２以上の照射領域に照射される光ビームにより描画される。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記感光材料が、平面表示装置製造用の基板に付与されたものである。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画するパターン描画方法であって、描画されるパターンの第１の方向に関する周期に最も近くなる所定の基準ピッチの倍数を求めて前記周期を前記倍数で除することにより、感光材料上に設定されている描画単位領域群の前記第１の方向に関するピッチよりも大きい指定ピッチを求める工程と、前記感光材料上に配列される複数の照射領域の前記第１の方向に関する照射ピッチを前記指定ピッチに変更する工程と、前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記複数の照射領域を移動する工程と、前記複数の照射領域を移動する工程と並行して、前記複数の照射領域のうち選択されたものへと光ビームを照射する工程とを有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の一の実施の形態に係るパターン描画装置１の構成を示す図である。パターン描画装置１は、平面表示装置製造用のガラス基板（以下、「基板」という。）９上に付与された感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画する装置であり、例えば、基板９が液晶表示装置用のカラーフィルタのガラス基板である場合には、基板９上へのドナーフィルムの貼付（すなわち、感光材料の付与）および周期パターンの描画がドナーフィルムの色を変えつつ繰り返される。
【００１８】
パターン描画装置１は、感光材料が付与された基板９が載置されるステージ２、ステージ２を図２中のＸ方向へと移動するステージ移動機構３１、複数の光ビームを基板９に向けて出射するヘッド部４、ヘッド部４を図２中のＹ方向へと移動するヘッド移動機構３２、並びに、入力部５９が接続された制御ユニット５を備える。
【００１９】
ヘッド部４は、後述する構成により独立変調可能な複数の光ビームを出射し、複数の光ビームはそれぞれ対応する基板９上の複数の照射領域に照射される。また、ヘッド部４はリニアモータであるヘッド移動機構３２の移動体側に固定され、制御ユニット５がヘッド移動機構３２を制御することにより照射領域群が感光材料上を主走査方向（図２中のＹ方向）へと連続的に移動する。
【００２０】
ステージ２はステージ移動機構３１の移動体側に固定されており、照射領域群の主走査方向に対して垂直な副走査方向（Ｘ方向）に間欠的に移動する。すなわち、ヘッド移動機構３２による照射領域群の主走査が完了する毎に、ステージ移動機構３１は基板９をＸ方向に移動し、照射領域群が基板９上における次の主走査の開始位置へと副走査する。
【００２１】
図３は、ヘッド部４の構成、および、制御ユニット５の機能構成を示す図である。ヘッド部４は、図示省略の複数の半導体レーザにそれぞれカップリングされた複数の光ファイバが配列される（すなわち、マルチビーム光源である）光源ユニット４１を有し、光源ユニット４１により個別にＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な複数の光ビームが出射される。複数の光ビームは、レンズ群４３１およびレンズ４３２を有する光学系４３により基板９へと導かれ、感光材料上に配列される複数の照射領域へとそれぞれ照射される。光学系４３はズームレンズとなっており、レンズ群４３１やレンズ４３２、あるいは、レンズ群４３１の一部のレンズが所定の光軸に沿って移動することにより、感光材料上の照射領域群の大きさが拡大または縮小される。
【００２２】
制御ユニット５は、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成される演算部５１を有し、演算部５１から後述するパターン描画時に利用される情報が制御部５２に出力される。制御部５２は、ヘッド移動機構３２、光源ユニット４１、光学系４３の駆動部およびステージ移動機構３１にそれぞれ接続された主走査制御部５２１、照射制御部５２２、倍率制御部５２３および副走査制御部５２４を有する。パターン描画装置１では、制御部５２が演算部５１からの入力情報に基づいてパターン描画装置１の各構成を制御することにより基板９の感光材料上に周期性を有するパターンが描画される。
【００２３】
図４は、基板９上における照射領域群および描画単位領域群を重ねて示す図であり、図４では照射領域６１を破線にて示し、基板９上の描画単位領域６２を実線にて示している。前述のように、照射領域群はヘッド部４に対して固定された領域であり、描画単位領域群は基板９上に設定された描画の単位となる領域であり、ヘッド部４が基板９に対して相対的に移動することにより、照射領域群が描画単位領域群上を移動する。
【００２４】
描画単位領域６２はＸ方向（副走査方向）にピッチＰ（以下、「単位ピッチＰ」と呼ぶ。）、Ｙ方向（主走査方向）にピッチＲにて配列される。また、照射領域群は光学系４３の倍率に応じた大きさとされ、副走査方向に関して一定の照射ピッチ（すなわち、互いに隣接する２つの照射領域６１のＸ方向に関する中心間距離）にて配列される。なお、図４では照射領域群および描画単位領域群の一部のみが図示されている。
【００２５】
図５は、パターン描画装置１による周期性を有するパターンを描画する動作の流れを示す図である。ここで、描画されるパターンは、主走査方向へと伸びる複数の線状パターン要素が主走査方向に垂直な副走査方向に一定間隔にて配列される周期パターンであるものとし、以下、副走査方向に関してある周期を有するパターンの描画動作について説明した後に、他の周期を有するパターンの描画動作について説明する。
【００２６】
パターン描画装置１において周期パターンが描画される際には、まず、描画すべきパターンが複数の描画単位領域６２に分割されて各描画単位領域６２に対して「１」または「０」の画素値を対応付けた２値のビットマップデータ（以下、「描画データ」という。）が準備され、入力部５９を介して演算部５１へと入力される（ステップＳ１１）。具体例として、Ｙ方向に伸びるとともに描画単位領域６２の単位ピッチＰの６倍の幅（以下、「基準線幅」という。）を有する複数の線状パターン要素が単位ピッチＰの２４倍の周期にて配列されるパターンを示す描画データが準備されるものとする。
【００２７】
演算部５１は、まず、基準となる照射ピッチ（予め定められたデフォルトの照射ピッチであり、以下、「基準ピッチ」という。）の倍数であってパターン周期に最も近いものを求め、パターン周期をこの倍数で除することにより、パターン描画時における照射領域群の照射ピッチ（以下、「指定ピッチ」という。）を求める（ステップＳ１２）。そして、指定ピッチが制御部５２へと入力され、倍率制御部５２３により光学系４３が制御されて照射領域群の照射ピッチが指定ピッチに変更される（ステップＳ１３）。
【００２８】
図６は、指定ピッチに変更後の照射領域群と描画単位領域群との関係を説明するための図であり、図６の上段では基板９上に配列された複数の照射領域６１、および、複数の描画単位領域６２（但し、Ｘ方向に並ぶ１列分のみ）を示している。図６の場合、ステップＳ１２において基準ピッチの４倍がパターン周期（単位ピッチＰの２４倍）に最も近いと判定され、ステップＳ１３により図６の上段に示すように、照射ピッチが単位ピッチＰの６倍（すなわち、単位ピッチＰの２４倍を４で除した指定ピッチ）にされた照射領域群が基板９上に配列される。
【００２９】
続いて、照射領域群の１回の主走査によりパターンが描画される基板９上の掃引領域（ｓｗａｔｈ）における主走査開始位置に予め配置された照射領域群が、主走査制御部５２１の制御により主走査方向へと移動を開始する（ステップＳ１４）。そして、照射領域群が主走査するのに並行して照射制御部５２２により光源ユニット４１が制御され、基板９上の照射領域群のうち選択されたものへと光ビームが照射される（ステップＳ１５）。
【００３０】
具体的には、図６の上段に示す照射領域群のうちＸ方向に連続して並ぶ画素値が「１」とされた描画単位領域６２の集合（すなわち、図６の上段において平行斜線を付して示す描画単位領域６２の集合であり、以下、「対象描画領域群」と呼ぶ。）上を通過する照射領域６１が、光ビームを照射すべき照射領域６１として選択されて光ビームの照射が行われる。対象描画領域群はＹ方向に関して連続して並んでおり、照射領域群が主走査方向（Ｙ方向）に連続して移動することにより基板９上にて光ビームが掃引され、図６の下段に示すようにＹ方向に伸びる複数の線状パターン要素９１がＸ方向に関して単位ピッチＰの２４倍の周期（ピッチ）にて描画される。なお、線状パターン要素９１の幅は基準線幅（すなわち、単位ピッチＰの６倍の幅）に等しい。
【００３１】
照射領域群が描画終了位置に到達すると、光源ユニット４１からの光ビームの照射が停止され、その後照射領域群の主走査の停止位置にてヘッド部４の移動が停止する（ステップＳ１６）。続いて、副走査制御部５２４によりステージ移動機構３１が制御され、ステージ２が副走査方向へと移動して照射領域群が次の掃引領域の主走査開始位置へと移される（ステップＳ１７，Ｓ１８）。このとき、照射領域群の副走査方向への相対移動距離は、副走査方向に並ぶ照射領域６１の数量と指定ピッチとを乗じた距離として求められる。なお、次の主走査は前回の主走査とは反対の方向に行われる。
【００３２】
パターン描画装置１では、ステップＳ１４〜Ｓ１６が終了する毎に照射領域群を副走査方向へと移動し（ステップＳ１７，Ｓ１８）、これらの動作が繰り返されることにより、基板９上の広範囲に亘って単位ピッチＰの２４倍の周期で線状パターン要素９１が描画される。
【００３３】
次に、他の周期を有するパターンの描画動作について説明する。まず、前述の例と同様に、描画データが制御ユニット５へと入力される（ステップＳ１１）。
ここでは、基準線幅の線状パターン要素が、単位ピッチＰの２５倍の周期にて配列されるパターンの描画データが準備されるものとする。
【００３４】
続いて、演算部５１により、基準ピッチの倍数であってパターン周期に最も近いものが求められる。ここで、図６の場合と同様に、基準ピッチの４倍がパターン周期に最も近いと判定されると、パターン周期をこの倍数で除することにより単位ピッチＰの（２５／４）倍のピッチが指定ピッチとして求められ（ステップＳ１２）、指定ピッチに基づいて光学系４３が制御されることにより、照射領域群の照射ピッチが指定ピッチに変更される（ステップＳ１３）。
【００３５】
図７は、指定ピッチに変更後の照射領域群と描画単位領域群との関係を説明するための図であり、図６に対応する図である。図７の上段に示すように、照射領域６１はＸ方向の照射ピッチが単位ピッチＰの（２５／４）倍である指定ピッチにて配列される。
【００３６】
パターン描画装置１では、前述のパターン描画動作と同様に、照射領域群の主走査に同期して光源ユニット４１が制御されることにより、対象描画領域群（図７の上段において平行斜線を付して示す描画単位領域６２の集合）上を通過する照射領域６１に光ビームが照射され、図７の下段に示す複数の線状パターン要素９１がＸ方向に関して単位ピッチＰの２５倍の周期にて描画される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。このとき、図７の線状パターン要素９１の幅は単位ピッチＰの（２５／４）倍となり、単位ピッチＰの２４倍の周期にて描画されたパターン（図７の下段において符号９１ａを付して示す複数の線状パターン要素により形成されるパターン）の基準線幅より（２５／２４）倍だけ僅かに太くなる。
【００３７】
そして、照射領域群への光ビームの照射が終了して照射領域群の主走査方向への移動が停止すると（ステップＳ１６）、照射領域群が指定ピッチに応じた距離だけ副走査して次の掃引領域の描画開始位置へと移動する（ステップＳ１７，Ｓ１８）。パターン描画装置１では、これらの動作が繰り返されることにより、基板９上に多数の線状パターン要素９１が単位ピッチＰの２５倍の周期にて描画される。
【００３８】
以上のように、図２のパターン描画装置１では、演算部５１により副走査方向に関する周期に最も近くなる基準ピッチの倍数を求めて周期をこの倍数で除することにより照射領域群の指定ピッチが求められる。なお、指定ピッチは描画単位領域群の副走査方向に関する単位ピッチＰよりも大きくされる。そして、基板９上の照射領域群が変倍されることにより照射領域群の副走査方向に関する照射ピッチが指定ピッチに変更され、主走査方向への照射領域群の走査に同期して照射制御部５２２により複数の光ビームが個別にＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００３９】
これにより、パターン描画装置１では１回の主走査にて描画される領域の幅を広くしつつ、基準線幅におよそ等しい線幅（または、許容範囲内と考えられる線幅）を有する線状パターン要素９１を所望の周期にて描画することができる。その結果、周期性を有するパターンを効率よくかつ適切に描画することができ、平面表示装置の生産性を向上することが可能となる。なお、平面表示装置製造用の基板上に形成されるパターンでは、一般的に全線状パターン要素の幅が同一であってピッチが一定である限り、線状パターン要素の幅の精度は低くても実用上問題は生じない。
【００４０】
次に、パターン描画装置１が周期性を有するパターンを描画する他の動作例について説明する。なお、パターン描画の他の動作例では、３つの照射領域により１つの線状パターン要素を描画するとともにＸ方向に隣接する線状パターン要素間を９つの照射領域で補間するように予め決定されているものとする。図５のステップＳ１２では、基準ピッチの１２倍が単位ピッチＰの２４倍であるパターン周期に最も近いと判定され、パターン周期を１２で除して、単位ピッチＰの２倍となる指定ピッチが求められる。そして、前述のパターン描画動作と同様に、求められた指定ピッチに基づいて光学系４３が制御され、照射ピッチが指定ピッチに変更される（ステップＳ１３）。
【００４１】
図８は、パターン描画装置１による上記の他の動作例を説明するための図であり、図６および図７に対応する図である。図８の上段では、基板９上においてＸ方向に指定ピッチ（すなわち、単位ピッチＰの２倍の照射ピッチ）にて配列された複数の照射領域６１を複数の描画単位領域６２に重ねて示している。
【００４２】
パターン描画装置１では、照射領域群の主走査が開始され（ステップＳ１４）、主走査制御部５２１に同期して照射制御部５２２により光源ユニット４１が制御される。すなわち、対象描画領域群（図８の上段において平行斜線を付して示す描画単位領域６２の集合）上を通過するとともに、副走査方向に関して連続して並ぶ３つの照射領域６１の集合（図８の上段において、符号６１０を付して実線で囲む３つの照射領域６１の集合であり、以下、「対象照射領域群６１０」と呼ぶ。）が選択されてそれぞれに光ビームが照射され、図８の下段に示すように複数の対象照射領域群６１０のそれぞれによりＹ方向に伸びる１つの線状パターン要素９１が描画される（ステップＳ１５）。このとき、各対象照射領域群６１０において３つの照射領域６１のそれぞれに対する光ビームの照射のＯＮまたはＯＦＦが同時に行われるため、各線状パターン要素９１の両端部が揃えられる。
【００４３】
そして、照射領域群の主走査が完了する毎にステージ移動機構３１により照射領域群が指定ピッチに応じた距離（すなわち、副走査方向に並ぶ照射領域６１の数量と指定ピッチとを乗じた距離）だけ副走査方向に移動され、線状パターン要素９１の描画が繰り返される（ステップＳ１６〜Ｓ１８）。このようにしてパターン描画装置１では、複数の線状パターン要素９１が基板９上に単位ピッチＰの２４倍の周期にて描画される。
【００４４】
ここで、図８に示す状態から基準線幅を変更せずに周期を変更したパターンを描画する様子について説明する。図９は、互いに異なる周期を有する複数のパターンをそれぞれ描画する際の描画単位領域群と照射領域群との関係を説明するための図である。図９の上段は図８の上段を拡大して示すものであり、単位ピッチＰの２４倍の周期を有するパターンを描画する際の照射領域群を示している。前述のように、照射領域６１は描画領域群の単位ピッチＰの２倍となる照射ピッチにて配列され、１つの対象照射領域群６１０のＸ方向に関する幅は単位ピッチＰの６倍であり、描画される線状パターン要素９１の幅は基準線幅となる（図８参照）。
【００４５】
一方、図９の下段は、単位ピッチＰの２５倍の周期を有するパターンを描画する際の様子を示しており、演算部５１では基準ピッチの１２倍が単位ピッチＰの２４倍であるパターン周期に最も近いと判定され、パターン周期を１２で除することにより指定ピッチが求められて照射領域群が単位ピッチＰの（２５／１２）倍の照射ピッチにて配列される。このとき、１つの対象照射領域群６１０のＸ方向の幅がほぼ基準線幅（正確には、基準線幅の（２５／２４）倍）となる。
【００４６】
以上のように、パターン描画装置１では、複数の照射領域で１つの線状パターン要素９１が描画されてもよく、これにより、パターンの変更（例えば、周期や線幅の変更）に対して柔軟に対応することが実現される。
【００４７】
次に、パターン描画装置の他の例について説明を行う。図１０は、他の例に係るパターン描画装置による周期性を有するパターンの描画を説明するための図であり、図１０の上段は基板９上の複数の照射領域６１を示しており、図１０の下段は描画される線状パターン要素９１を示している。
【００４８】
他の例に係るパターン描画装置では、基板９上に形成される照射領域群の配列のみが図２のパターン描画装置１と異なっている。パターン描画装置では、図１０の上段に示すように複数の照射領域６１が傾斜して１列に配置されて１つの照射領域群の列６１０ａ（以下、「照射領域列６１０ａ」という。）が形成され、複数の照射領域列６１０ａがＸ方向に所定の間隔で並べられることにより、照射領域群は全体として副走査方向（Ｘ方向）に関して一定の照射ピッチにて配列される。
【００４９】
他の例に係るパターン描画装置がパターンを描画する際には、図５のステップＳ１５のみが図２のパターン描画装置１と異なる。具体的には、照射領域群が基板９に対して（−Ｙ）方向へと相対的に移動を開始すると、図１０の上段に示す各照射領域列６１０ａにおいて（−Ｙ）側に位置する照射領域６１１が最初に描画開始位置に到達し、符号６１１ａ，６１１ｂを付す照射領域への光ビームの照射が開始される。続いて、照射領域６１１から（＋Ｙ）側に隣接して配置された照射領域６１２が描画開始位置を通過する際に符号６１２ａを付す照射領域への光ビームの照射が開始される。このように、描画開始位置に到達した照射領域６１のうち対象描画領域群上を通過する照射領域６１への光ビームの照射が順次開始され、これにより、線状パターン要素９１の（＋Ｙ）側の端部が揃えられる。
【００５０】
そして、光ビームが照射されている照射領域６１が描画終了位置に到達すると、描画開始位置の場合と同様に、光ビームの照射が順次停止され、線状パターン要素９１の（−Ｙ）側の端部が揃えられる。このように、他の例に係るパターン描画装置では主走査方向への照射領域群の移動に同期して光源ユニット４１が制御され、周期性を有するパターンが適切にかつ効率よく描画される。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５２】
パターン描画装置では、照射領域群の照射ピッチを描画単位領域群の単位ピッチＰよりも大きい指定ピッチとすることにより、高速にパターンを描画することが実現されるが、効率的にパターンを描画するには指定ピッチは単位ピッチＰの２倍以上とされることが好ましい。
【００５３】
光源ユニット４１は必ずしも複数の半導体レーザと複数の光ファイバとにより構成される必要はなく、例えば、半導体レーザと空間光変調デバイス（例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）や回折格子型ライトバルブ等）とを有する光源ユニットが設けられ、個別に変調可能な複数の光ビームが生成されてもよい。また、ビームスプリッタを有する光源ユニットが設けられ、導出された複数の光ビームが光変調素子によりそれぞれ変調され、個別にＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な複数の光ビームが出射されてもよい。もちろん、光ビームを出射する光源も半導体レーザに限定されない。
【００５４】
照射領域群の照射ピッチは必ずしもズームレンズにより変更される必要はなく、例えば、図６や図８に示すように照射領域が１列に配列される場合は、配列方向を副走査方向に対して傾斜させる機構（例えば、光源ユニットをＸＹ平面に垂直な軸を中心に回動する機構）が設けられてＸ方向に関する照射ピッチが変更されてもよい。なお、パターン描画装置では、互いに隣接する照射領域の一部が重なり合っていてもよい。
【００５５】
照射領域群はステージ移動機構により基板９に対して主走査方向へと相対的に移動し、ヘッド移動機構により基板９に対して副走査方向へと相対的に移動してもよい。また、２軸のヘッド移動機構または２軸のステージ移動機構のいずれか一方のみが設けられて、照射領域群の主走査および副走査が実現されてもよい。
【００５６】
パターン描画装置では、基板９上において複数の線状のパターン要素が一定間隔にて配列して描画される用途に特に適しているが、複数の光ビームを個別に変調することにより基板９上に複雑なパターンが描画されてもよい。
【００５７】
基板９は必ずしも平面表示装置製造用のガラス基板である必要はなく、他の用途に用いられる他の種類の基板（例えば、樹脂基板、半導体基板等）であってもよい。また、感光材料は、フォトレジストや光硬化性樹脂等でもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、周期性を有するパターンを効率よく描画することができる。
【００５９】
また、請求項２の発明では、広範囲に亘って周期性を有するパターンを描画することができる。
【００６０】
また、請求項３の発明では、適切にパターンを描画することができる。
【００６１】
また、請求項５の発明では、パターンの変更に対して柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の手法によりパターンを描画する様子を説明するための図である。
【図２】パターン描画装置の構成を示す図である。
【図３】ヘッド部の構成、および、制御ユニットの機能構成を示す図である。
【図４】基板上における照射領域群および描画単位領域群を示す図である。
【図５】周期性を有するパターンを描画する動作の流れを示す図である。
【図６】基板上の照射領域群と描画単位領域群との関係、および、線状パターン要素を示す図である。
【図７】基板上の照射領域群と描画単位領域群との関係、および、線状パターン要素を示す図である。
【図８】パターン描画の他の動作例における基板上の照射領域群と描画単位領域群との関係、および、線状パターン要素を示す図である。
【図９】基板上の照射領域群と描画単位領域群との関係を示す図である。
【図１０】パターン描画装置の他の例における基板上の照射領域群および線状パターン要素を示す図である。
【符号の説明】
１ パターン描画装置
９ 基板
３１ ステージ移動機構
３２ ヘッド移動機構
４１ 光源ユニット
４３ 光学系
５１ 演算部
６１，６１１，６１１ａ，６１１ｂ，６１２，６１２ａ 照射領域
６２ 描画単位領域
９１，９１ａ 線状パターン要素
５２２ 照射制御部
６１０ 対象照射領域群
Ｐ 単位ピッチ
Ｓ１２〜Ｓ１５ ステップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画するパターン描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパターン描画装置では、基板上に設定される複数の描画単位領域（すなわち、描画されるパターンの寸法や位置を定める最小単位となる領域）のピッチにて光の照射領域を所定の副走査方向に配列して照射領域群を配列方向に垂直な主走査方向に走査し、各照射領域に光ビームをＯＮ／ＯＦＦ制御しつつ照射することにより基板上にパターンが描画される。
【０００３】
図１は従来のパターン描画装置において互いに異なる周期を有する複数のパターンをそれぞれ描画する様子を説明するための図である。なお、図１の上段では描画単位領域９１１をＸ方向に並ぶ１列分のみ示しており、前述のように照射領域群の副走査方向（Ｘ方向）に関するピッチは描画単位領域群のＸ方向のピッチ（以下、「単位ピッチ」という。）に等しい。従来のパターン描画装置では、例えば、図１の上段および中段に示すように連続する６つの照射領域への光ビームの照射をＯＮとし、（＋Ｘ）側に隣接する１８の照射領域への光ビームの照射をＯＦＦとするＯＮ／ＯＦＦ周期を繰り返すことにより、単位ピッチの２４倍の周期にて単位ピッチの６倍の線幅の線状パターン要素９１２が描画される。同様に、単位ピッチの２５倍の周期を有するパターンを描画する際には、図１の下段に示すように互いに隣接する線状パターン要素９１３間に、光ビームの照射がＯＦＦとされる１９の照射領域が設けられる。
【０００４】
このように、従来のパターン描画装置では、光ビームのアドレサビリティを単位ピッチに一致させることにより、パターンの描画毎にその周期が細かく変更される場合であっても、単位ピッチを変更の最小単位として互いに異なる周期を有する複数のパターンをそれぞれ描画することが実現される。
【０００５】
なお、特許文献１では、プリズムを利用することにより光源からの複数の光ビームの照射領域群を傾斜して配列することなく主走査方向に垂直な方向に関して照射領域群のピッチを変更する手法が開示されている。また、特許文献２では、ズームレンズを有する光学系を介して複数の光ビーム群を変倍して感光材料上へと導き、感光材料上における一の光ビーム群の照射領域間を他の光ビーム群のそれぞれにより補間して高精度にパターンを描画する技術が開示されている。さらに、非特許文献１では、ガラス基板上に貼り付けられたドナーフィルムに赤外光ビームを照射することによりドナーフィルムをガラス基板上に転写し、液晶表示装置用のカラーフィルタを作製する技術が紹介されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６２−２２６１１７号公報
【特許文献２】
特公平５−１２８９８号公報
【非特許文献１】
エラン・エリツア（Ｅｒａｎ Ｅｌｉｚｕｒ）、外１名、「フラット・パネル・ディスプレイ製造におけるサーマル・リソグラフィ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）」，２００２ＳＩＤ国際シンポジウム技報ダイジェスト（２００２ ＳＩＤ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ），［ＣＤ−ＲＯＭ］，（米国），ＳＩＤ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ），２００２年５月，第３３巻（Ｖｏｌｕｍｅ ＸＸＸＩＩＩ），第２号（Ｎｕｍｂｅｒ ＩＩ），ｐ．１０５５−１０５７
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、プラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置等の平面表示装置（フラットパネルディスプレイ）において画面サイズや解像度を多様に変更したものが生産されるため、平面表示装置製造用のガラス基板上に形成されるパターンの周期も細かくかつ多様に変更される。したがって、図１に示す手法により周期パターンを描画する場合に、周期の変更のための描画単位領域を小さくする必要が生じ、一度の主走査によりパターンを描画できる領域も小さくなって平面表示装置の生産性が低下してしまう。
【０００８】
一方、パターン描画毎に描画単位領域の大きさが変更される場合には、ズームレンズを利用して照射領域群の大きさを変更し、そのピッチを変更後の描画単位領域のピッチに一致させる手法も考えられる。この場合、描画単位領域が比較的大きい（すなわち、粗く設計されたパターンである）ときには高速にパターンを描画することも可能であるが、描画単位領域が小さい（すなわち、細かく設計されたパターンである）ときには、やはり効率よく周期パターンを描画することができない。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、周期性を有するパターンを効率よく描画することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画するパターン描画装置であって、個別にＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な複数の光ビームを出射する光源ユニットと、前記光源ユニットからの複数の光ビームを、感光材料上において第１の方向にに関して一定の照射ピッチで配列される複数の照射領域へとそれぞれ導く光学系と、前記複数の照射領域を前記感光材料に対して前記第１の方向に垂直な第２の方向に相対的に移動する移動機構と、描画されるパターンの前記第１の方向に関する周期に最も近くなる所定の基準ピッチの倍数を求めて前記周期を前記倍数で除することにより、前記感光材料上に設定されている描画単位領域群の前記第１の方向に関するピッチよりも大きい指定ピッチを求める演算部と、前記照射ピッチを前記指定ピッチへと変更するピッチ変更部とを備える。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン描画装置であって、前記第２の方向への前記複数の照射領域の移動が完了する毎に、前記指定ピッチに応じた距離だけ前記複数の照射領域を前記感光材料に対して前記第１の方向に相対的に移動するもう１つの移動機構をさらに備える。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターン描画装置であって、前記複数の光ビームを、前記第２の方向への前記複数の照射領域の移動に同期して個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する照射制御部をさらに備える。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記ピッチ変更部が、前記光学系に含まれるレンズを移動して前記複数の照射領域を拡大または縮小する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記複数の照射領域の前記第２の方向への移動により前記第２の方向へと伸びる複数の線状のパターン要素が描画され、前記複数の線状のパターン要素のそれぞれが、前記第１の方向に関して連続して並ぶ２以上の照射領域に照射される光ビームにより描画される。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記感光材料が、平面表示装置製造用の基板に付与されたものである。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画するパターン描画方法であって、描画されるパターンの第１の方向に関する周期に最も近くなる所定の基準ピッチの倍数を求めて前記周期を前記倍数で除することにより、感光材料上に設定されている描画単位領域群の前記第１の方向に関するピッチよりも大きい指定ピッチを求める工程と、前記感光材料上に配列される複数の照射領域の前記第１の方向に関する照射ピッチを前記指定ピッチに変更する工程と、前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記複数の照射領域を移動する工程と、前記複数の照射領域を移動する工程と並行して、前記複数の照射領域のうち選択されたものへと光ビームを照射する工程とを有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の一の実施の形態に係るパターン描画装置１の構成を示す図である。パターン描画装置１は、平面表示装置製造用のガラス基板（以下、「基板」という。）９上に付与された感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画する装置であり、例えば、基板９が液晶表示装置用のカラーフィルタのガラス基板である場合には、基板９上へのドナーフィルムの貼付（すなわち、感光材料の付与）および周期パターンの描画がドナーフィルムの色を変えつつ繰り返される。
【００１８】
パターン描画装置１は、感光材料が付与された基板９が載置されるステージ２、ステージ２を図２中のＸ方向へと移動するステージ移動機構３１、複数の光ビームを基板９に向けて出射するヘッド部４、ヘッド部４を図２中のＹ方向へと移動するヘッド移動機構３２、並びに、入力部５９が接続された制御ユニット５を備える。
【００１９】
ヘッド部４は、後述する構成により独立変調可能な複数の光ビームを出射し、複数の光ビームはそれぞれ対応する基板９上の複数の照射領域に照射される。また、ヘッド部４はリニアモータであるヘッド移動機構３２の移動体側に固定され、制御ユニット５がヘッド移動機構３２を制御することにより照射領域群が感光材料上を主走査方向（図２中のＹ方向）へと連続的に移動する。
【００２０】
ステージ２はステージ移動機構３１の移動体側に固定されており、照射領域群の主走査方向に対して垂直な副走査方向（Ｘ方向）に間欠的に移動する。すなわち、ヘッド移動機構３２による照射領域群の主走査が完了する毎に、ステージ移動機構３１は基板９をＸ方向に移動し、照射領域群が基板９上における次の主走査の開始位置へと副走査する。
【００２１】
図３は、ヘッド部４の構成、および、制御ユニット５の機能構成を示す図である。ヘッド部４は、図示省略の複数の半導体レーザにそれぞれカップリングされた複数の光ファイバが配列される（すなわち、マルチビーム光源である）光源ユニット４１を有し、光源ユニット４１により個別にＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な複数の光ビームが出射される。複数の光ビームは、レンズ群４３１およびレンズ４３２を有する光学系４３により基板９へと導かれ、感光材料上に配列される複数の照射領域へとそれぞれ照射される。光学系４３はズームレンズとなっており、レンズ群４３１やレンズ４３２、あるいは、レンズ群４３１の一部のレンズが所定の光軸に沿って移動することにより、感光材料上の照射領域群の大きさが拡大または縮小される。
【００２２】
制御ユニット５は、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成される演算部５１を有し、演算部５１から後述するパターン描画時に利用される情報が制御部５２に出力される。制御部５２は、ヘッド移動機構３２、光源ユニット４１、光学系４３の駆動部およびステージ移動機構３１にそれぞれ接続された主走査制御部５２１、照射制御部５２２、倍率制御部５２３および副走査制御部５２４を有する。パターン描画装置１では、制御部５２が演算部５１からの入力情報に基づいてパターン描画装置１の各構成を制御することにより基板９の感光材料上に周期性を有するパターンが描画される。
【００２３】
図４は、基板９上における照射領域群および描画単位領域群を重ねて示す図であり、図４では照射領域６１を破線にて示し、基板９上の描画単位領域６２を実線にて示している。前述のように、照射領域群はヘッド部４に対して固定された領域であり、描画単位領域群は基板９上に設定された描画の単位となる領域であり、ヘッド部４が基板９に対して相対的に移動することにより、照射領域群が描画単位領域群上を移動する。
【００２４】
描画単位領域６２はＸ方向（副走査方向）にピッチＰ（以下、「単位ピッチＰ」と呼ぶ。）、Ｙ方向（主走査方向）にピッチＲにて配列される。また、照射領域群は光学系４３の倍率に応じた大きさとされ、副走査方向に関して一定の照射ピッチ（すなわち、互いに隣接する２つの照射領域６１のＸ方向に関する中心間距離）にて配列される。なお、図４では照射領域群および描画単位領域群の一部のみが図示されている。
【００２５】
図５は、パターン描画装置１による周期性を有するパターンを描画する動作の流れを示す図である。ここで、描画されるパターンは、主走査方向へと伸びる複数の線状パターン要素が主走査方向に垂直な副走査方向に一定間隔にて配列される周期パターンであるものとし、以下、副走査方向に関してある周期を有するパターンの描画動作について説明した後に、他の周期を有するパターンの描画動作について説明する。
【００２６】
パターン描画装置１において周期パターンが描画される際には、まず、描画すべきパターンが複数の描画単位領域６２に分割されて各描画単位領域６２に対して「１」または「０」の画素値を対応付けた２値のビットマップデータ（以下、「描画データ」という。）が準備され、入力部５９を介して演算部５１へと入力される（ステップＳ１１）。具体例として、Ｙ方向に伸びるとともに描画単位領域６２の単位ピッチＰの６倍の幅（以下、「基準線幅」という。）を有する複数の線状パターン要素が単位ピッチＰの２４倍の周期にて配列されるパターンを示す描画データが準備されるものとする。
【００２７】
演算部５１は、まず、基準となる照射ピッチ（予め定められたデフォルトの照射ピッチであり、以下、「基準ピッチ」という。）の倍数であってパターン周期に最も近いものを求め、パターン周期をこの倍数で除することにより、パターン描画時における照射領域群の照射ピッチ（以下、「指定ピッチ」という。）を求める（ステップＳ１２）。そして、指定ピッチが制御部５２へと入力され、倍率制御部５２３により光学系４３が制御されて照射領域群の照射ピッチが指定ピッチに変更される（ステップＳ１３）。
【００２８】
図６は、指定ピッチに変更後の照射領域群と描画単位領域群との関係を説明するための図であり、図６の上段では基板９上に配列された複数の照射領域６１、および、複数の描画単位領域６２（但し、Ｘ方向に並ぶ１列分のみ）を示している。図６の場合、ステップＳ１２において基準ピッチの４倍がパターン周期（単位ピッチＰの２４倍）に最も近いと判定され、ステップＳ１３により図６の上段に示すように、照射ピッチが単位ピッチＰの６倍（すなわち、単位ピッチＰの２４倍を４で除した指定ピッチ）にされた照射領域群が基板９上に配列される。
【００２９】
続いて、照射領域群の１回の主走査によりパターンが描画される基板９上の掃引領域（ｓｗａｔｈ）における主走査開始位置に予め配置された照射領域群が、主走査制御部５２１の制御により主走査方向へと移動を開始する（ステップＳ１４）。そして、照射領域群が主走査するのに並行して照射制御部５２２により光源ユニット４１が制御され、基板９上の照射領域群のうち選択されたものへと光ビームが照射される（ステップＳ１５）。
【００３０】
具体的には、図６の上段に示す照射領域群のうちＸ方向に連続して並ぶ画素値が「１」とされた描画単位領域６２の集合（すなわち、図６の上段において平行斜線を付して示す描画単位領域６２の集合であり、以下、「対象描画領域群」と呼ぶ。）上を通過する照射領域６１が、光ビームを照射すべき照射領域６１として選択されて光ビームの照射が行われる。対象描画領域群はＹ方向に関して連続して並んでおり、照射領域群が主走査方向（Ｙ方向）に連続して移動することにより基板９上にて光ビームが掃引され、図６の下段に示すようにＹ方向に伸びる複数の線状パターン要素９１がＸ方向に関して単位ピッチＰの２４倍の周期（ピッチ）にて描画される。なお、線状パターン要素９１の幅は基準線幅（すなわち、単位ピッチＰの６倍の幅）に等しい。
【００３１】
照射領域群が描画終了位置に到達すると、光源ユニット４１からの光ビームの照射が停止され、その後照射領域群の主走査の停止位置にてヘッド部４の移動が停止する（ステップＳ１６）。続いて、副走査制御部５２４によりステージ移動機構３１が制御され、ステージ２が副走査方向へと移動して照射領域群が次の掃引領域の主走査開始位置へと移される（ステップＳ１７，Ｓ１８）。このとき、照射領域群の副走査方向への相対移動距離は、副走査方向に並ぶ照射領域６１の数量と指定ピッチとを乗じた距離として求められる。なお、次の主走査は前回の主走査とは反対の方向に行われる。
【００３２】
パターン描画装置１では、ステップＳ１４〜Ｓ１６が終了する毎に照射領域群を副走査方向へと移動し（ステップＳ１７，Ｓ１８）、これらの動作が繰り返されることにより、基板９上の広範囲に亘って単位ピッチＰの２４倍の周期で線状パターン要素９１が描画される。
【００３３】
次に、他の周期を有するパターンの描画動作について説明する。まず、前述の例と同様に、描画データが制御ユニット５へと入力される（ステップＳ１１）。
ここでは、基準線幅の線状パターン要素が、単位ピッチＰの２５倍の周期にて配列されるパターンの描画データが準備されるものとする。
【００３４】
続いて、演算部５１により、基準ピッチの倍数であってパターン周期に最も近いものが求められる。ここで、図６の場合と同様に、基準ピッチの４倍がパターン周期に最も近いと判定されると、パターン周期をこの倍数で除することにより単位ピッチＰの（２５／４）倍のピッチが指定ピッチとして求められ（ステップＳ１２）、指定ピッチに基づいて光学系４３が制御されることにより、照射領域群の照射ピッチが指定ピッチに変更される（ステップＳ１３）。
【００３５】
図７は、指定ピッチに変更後の照射領域群と描画単位領域群との関係を説明するための図であり、図６に対応する図である。図７の上段に示すように、照射領域６１はＸ方向の照射ピッチが単位ピッチＰの（２５／４）倍である指定ピッチにて配列される。
【００３６】
パターン描画装置１では、前述のパターン描画動作と同様に、照射領域群の主走査に同期して光源ユニット４１が制御されることにより、対象描画領域群（図７の上段において平行斜線を付して示す描画単位領域６２の集合）上を通過する照射領域６１に光ビームが照射され、図７の下段に示す複数の線状パターン要素９１がＸ方向に関して単位ピッチＰの２５倍の周期にて描画される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。このとき、図７の線状パターン要素９１の幅は単位ピッチＰの（２５／４）倍となり、単位ピッチＰの２４倍の周期にて描画されたパターン（図７の下段において符号９１ａを付して示す複数の線状パターン要素により形成されるパターン）の基準線幅より（２５／２４）倍だけ僅かに太くなる。
【００３７】
そして、照射領域群への光ビームの照射が終了して照射領域群の主走査方向への移動が停止すると（ステップＳ１６）、照射領域群が指定ピッチに応じた距離だけ副走査して次の掃引領域の描画開始位置へと移動する（ステップＳ１７，Ｓ１８）。パターン描画装置１では、これらの動作が繰り返されることにより、基板９上に多数の線状パターン要素９１が単位ピッチＰの２５倍の周期にて描画される。
【００３８】
以上のように、図２のパターン描画装置１では、演算部５１により副走査方向に関する周期に最も近くなる基準ピッチの倍数を求めて周期をこの倍数で除することにより照射領域群の指定ピッチが求められる。なお、指定ピッチは描画単位領域群の副走査方向に関する単位ピッチＰよりも大きくされる。そして、基板９上の照射領域群が変倍されることにより照射領域群の副走査方向に関する照射ピッチが指定ピッチに変更され、主走査方向への照射領域群の走査に同期して照射制御部５２２により複数の光ビームが個別にＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００３９】
これにより、パターン描画装置１では１回の主走査にて描画される領域の幅を広くしつつ、基準線幅におよそ等しい線幅（または、許容範囲内と考えられる線幅）を有する線状パターン要素９１を所望の周期にて描画することができる。その結果、周期性を有するパターンを効率よくかつ適切に描画することができ、平面表示装置の生産性を向上することが可能となる。なお、平面表示装置製造用の基板上に形成されるパターンでは、一般的に全線状パターン要素の幅が同一であってピッチが一定である限り、線状パターン要素の幅の精度は低くても実用上問題は生じない。
【００４０】
次に、パターン描画装置１が周期性を有するパターンを描画する他の動作例について説明する。なお、パターン描画の他の動作例では、３つの照射領域により１つの線状パターン要素を描画するとともにＸ方向に隣接する線状パターン要素間を９つの照射領域で補間するように予め決定されているものとする。図５のステップＳ１２では、基準ピッチの１２倍が単位ピッチＰの２４倍であるパターン周期に最も近いと判定され、パターン周期を１２で除して、単位ピッチＰの２倍となる指定ピッチが求められる。そして、前述のパターン描画動作と同様に、求められた指定ピッチに基づいて光学系４３が制御され、照射ピッチが指定ピッチに変更される（ステップＳ１３）。
【００４１】
図８は、パターン描画装置１による上記の他の動作例を説明するための図であり、図６および図７に対応する図である。図８の上段では、基板９上においてＸ方向に指定ピッチ（すなわち、単位ピッチＰの２倍の照射ピッチ）にて配列された複数の照射領域６１を複数の描画単位領域６２に重ねて示している。
【００４２】
パターン描画装置１では、照射領域群の主走査が開始され（ステップＳ１４）、主走査制御部５２１に同期して照射制御部５２２により光源ユニット４１が制御される。すなわち、対象描画領域群（図８の上段において平行斜線を付して示す描画単位領域６２の集合）上を通過するとともに、副走査方向に関して連続して並ぶ３つの照射領域６１の集合（図８の上段において、符号６１０を付して実線で囲む３つの照射領域６１の集合であり、以下、「対象照射領域群６１０」と呼ぶ。）が選択されてそれぞれに光ビームが照射され、図８の下段に示すように複数の対象照射領域群６１０のそれぞれによりＹ方向に伸びる１つの線状パターン要素９１が描画される（ステップＳ１５）。このとき、各対象照射領域群６１０において３つの照射領域６１のそれぞれに対する光ビームの照射のＯＮまたはＯＦＦが同時に行われるため、各線状パターン要素９１の両端部が揃えられる。
【００４３】
そして、照射領域群の主走査が完了する毎にステージ移動機構３１により照射領域群が指定ピッチに応じた距離（すなわち、副走査方向に並ぶ照射領域６１の数量と指定ピッチとを乗じた距離）だけ副走査方向に移動され、線状パターン要素９１の描画が繰り返される（ステップＳ１６〜Ｓ１８）。このようにしてパターン描画装置１では、複数の線状パターン要素９１が基板９上に単位ピッチＰの２４倍の周期にて描画される。
【００４４】
ここで、図８に示す状態から基準線幅を変更せずに周期を変更したパターンを描画する様子について説明する。図９は、互いに異なる周期を有する複数のパターンをそれぞれ描画する際の描画単位領域群と照射領域群との関係を説明するための図である。図９の上段は図８の上段を拡大して示すものであり、単位ピッチＰの２４倍の周期を有するパターンを描画する際の照射領域群を示している。前述のように、照射領域６１は描画領域群の単位ピッチＰの２倍となる照射ピッチにて配列され、１つの対象照射領域群６１０のＸ方向に関する幅は単位ピッチＰの６倍であり、描画される線状パターン要素９１の幅は基準線幅となる（図８参照）。
【００４５】
一方、図９の下段は、単位ピッチＰの２５倍の周期を有するパターンを描画する際の様子を示しており、演算部５１では基準ピッチの１２倍が単位ピッチＰの２４倍であるパターン周期に最も近いと判定され、パターン周期を１２で除することにより指定ピッチが求められて照射領域群が単位ピッチＰの（２５／１２）倍の照射ピッチにて配列される。このとき、１つの対象照射領域群６１０のＸ方向の幅がほぼ基準線幅（正確には、基準線幅の（２５／２４）倍）となる。
【００４６】
以上のように、パターン描画装置１では、複数の照射領域で１つの線状パターン要素９１が描画されてもよく、これにより、パターンの変更（例えば、周期や線幅の変更）に対して柔軟に対応することが実現される。
【００４７】
次に、パターン描画装置の他の例について説明を行う。図１０は、他の例に係るパターン描画装置による周期性を有するパターンの描画を説明するための図であり、図１０の上段は基板９上の複数の照射領域６１を示しており、図１０の下段は描画される線状パターン要素９１を示している。
【００４８】
他の例に係るパターン描画装置では、基板９上に形成される照射領域群の配列のみが図２のパターン描画装置１と異なっている。パターン描画装置では、図１０の上段に示すように複数の照射領域６１が傾斜して１列に配置されて１つの照射領域群の列６１０ａ（以下、「照射領域列６１０ａ」という。）が形成され、複数の照射領域列６１０ａがＸ方向に所定の間隔で並べられることにより、照射領域群は全体として副走査方向（Ｘ方向）に関して一定の照射ピッチにて配列される。
【００４９】
他の例に係るパターン描画装置がパターンを描画する際には、図５のステップＳ１５のみが図２のパターン描画装置１と異なる。具体的には、照射領域群が基板９に対して（−Ｙ）方向へと相対的に移動を開始すると、図１０の上段に示す各照射領域列６１０ａにおいて（−Ｙ）側に位置する照射領域６１１が最初に描画開始位置に到達し、符号６１１ａ，６１１ｂを付す照射領域への光ビームの照射が開始される。続いて、照射領域６１１から（＋Ｙ）側に隣接して配置された照射領域６１２が描画開始位置を通過する際に符号６１２ａを付す照射領域への光ビームの照射が開始される。このように、描画開始位置に到達した照射領域６１のうち対象描画領域群上を通過する照射領域６１への光ビームの照射が順次開始され、これにより、線状パターン要素９１の（＋Ｙ）側の端部が揃えられる。
【００５０】
そして、光ビームが照射されている照射領域６１が描画終了位置に到達すると、描画開始位置の場合と同様に、光ビームの照射が順次停止され、線状パターン要素９１の（−Ｙ）側の端部が揃えられる。このように、他の例に係るパターン描画装置では主走査方向への照射領域群の移動に同期して光源ユニット４１が制御され、周期性を有するパターンが適切にかつ効率よく描画される。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５２】
パターン描画装置では、照射領域群の照射ピッチを描画単位領域群の単位ピッチＰよりも大きい指定ピッチとすることにより、高速にパターンを描画することが実現されるが、効率的にパターンを描画するには指定ピッチは単位ピッチＰの２倍以上とされることが好ましい。
【００５３】
光源ユニット４１は必ずしも複数の半導体レーザと複数の光ファイバとにより構成される必要はなく、例えば、半導体レーザと空間光変調デバイス（例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）や回折格子型ライトバルブ等）とを有する光源ユニットが設けられ、個別に変調可能な複数の光ビームが生成されてもよい。また、ビームスプリッタを有する光源ユニットが設けられ、導出された複数の光ビームが光変調素子によりそれぞれ変調され、個別にＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な複数の光ビームが出射されてもよい。もちろん、光ビームを出射する光源も半導体レーザに限定されない。
【００５４】
照射領域群の照射ピッチは必ずしもズームレンズにより変更される必要はなく、例えば、図６や図８に示すように照射領域が１列に配列される場合は、配列方向を副走査方向に対して傾斜させる機構（例えば、光源ユニットをＸＹ平面に垂直な軸を中心に回動する機構）が設けられてＸ方向に関する照射ピッチが変更されてもよい。なお、パターン描画装置では、互いに隣接する照射領域の一部が重なり合っていてもよい。
【００５５】
照射領域群はステージ移動機構により基板９に対して主走査方向へと相対的に移動し、ヘッド移動機構により基板９に対して副走査方向へと相対的に移動してもよい。また、２軸のヘッド移動機構または２軸のステージ移動機構のいずれか一方のみが設けられて、照射領域群の主走査および副走査が実現されてもよい。
【００５６】
パターン描画装置では、基板９上において複数の線状のパターン要素が一定間隔にて配列して描画される用途に特に適しているが、複数の光ビームを個別に変調することにより基板９上に複雑なパターンが描画されてもよい。
【００５７】
基板９は必ずしも平面表示装置製造用のガラス基板である必要はなく、他の用途に用いられる他の種類の基板（例えば、樹脂基板、半導体基板等）であってもよい。また、感光材料は、フォトレジストや光硬化性樹脂等でもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、周期性を有するパターンを効率よく描画することができる。
【００５９】
また、請求項２の発明では、広範囲に亘って周期性を有するパターンを描画することができる。
【００６０】
また、請求項３の発明では、適切にパターンを描画することができる。
【００６１】
また、請求項５の発明では、パターンの変更に対して柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の手法によりパターンを描画する様子を説明するための図である。
【図２】パターン描画装置の構成を示す図である。
【図３】ヘッド部の構成、および、制御ユニットの機能構成を示す図である。
【図４】基板上における照射領域群および描画単位領域群を示す図である。
【図５】周期性を有するパターンを描画する動作の流れを示す図である。
【図６】基板上の照射領域群と描画単位領域群との関係、および、線状パターン要素を示す図である。
【図７】基板上の照射領域群と描画単位領域群との関係、および、線状パターン要素を示す図である。
【図８】パターン描画の他の動作例における基板上の照射領域群と描画単位領域群との関係、および、線状パターン要素を示す図である。
【図９】基板上の照射領域群と描画単位領域群との関係を示す図である。
【図１０】パターン描画装置の他の例における基板上の照射領域群および線状パターン要素を示す図である。
【符号の説明】
１ パターン描画装置
９ 基板
３１ ステージ移動機構
３２ ヘッド移動機構
４１ 光源ユニット
４３ 光学系
５１ 演算部
６１，６１１，６１１ａ，６１１ｂ，６１２，６１２ａ 照射領域
６２ 描画単位領域
９１，９１ａ 線状パターン要素
５２２ 照射制御部
６１０ 対象照射領域群
Ｐ 単位ピッチ
Ｓ１２〜Ｓ１５ ステップ
Claims (7)
- 感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画するパターン描画装置であって、
個別にＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な複数の光ビームを出射する光源ユニットと、前記光源ユニットからの複数の光ビームを、感光材料上において第１の方向にに関して一定の照射ピッチで配列される複数の照射領域へとそれぞれ導く光学系と、
前記複数の照射領域を前記感光材料に対して前記第１の方向に垂直な第２の方向に相対的に移動する移動機構と、
描画されるパターンの前記第１の方向に関する周期に最も近くなる所定の基準ピッチの倍数を求めて前記周期を前記倍数で除することにより、前記感光材料上に設定されている描画単位領域群の前記第１の方向に関するピッチよりも大きい指定ピッチを求める演算部と、
前記照射ピッチを前記指定ピッチへと変更するピッチ変更部と、を備えることを特徴とするパターン描画装置。 - 請求項１に記載のパターン描画装置であって、
前記第２の方向への前記複数の照射領域の移動が完了する毎に、前記指定ピッチに応じた距離だけ前記複数の照射領域を前記感光材料に対して前記第１の方向に相対的に移動するもう１つの移動機構をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。 - 請求項１または２に記載のパターン描画装置であって、
前記複数の光ビームを、前記第２の方向への前記複数の照射領域の移動に同期して個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する照射制御部をさらに備えることを特徴とするパターン描画装置。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記ピッチ変更部が、前記光学系に含まれるレンズを移動して前記複数の照射領域を拡大または縮小することを特徴とするパターン描画装置。 - 請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記複数の照射領域の前記第２の方向への移動により前記第２の方向へと伸びる複数の線状のパターン要素が描画され、前記複数の線状のパターン要素のそれぞれが、前記第１の方向に関して連続して並ぶ２以上の照射領域に照射される光ビームにより描画されることを特徴とするパターン描画装置。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記感光材料が、平面表示装置製造用の基板に付与されたものであることを特徴とするパターン描画装置。 - 感光材料に光を照射して周期性を有するパターンを描画するパターン描画方法であって、
描画されるパターンの第１の方向に関する周期に最も近くなる所定の基準ピッチの倍数を求めて前記周期を前記倍数で除することにより、感光材料上に設定されている描画単位領域群の前記第１の方向に関するピッチよりも大きい指定ピッチを求める工程と、
前記感光材料上に配列される複数の照射領域の前記第１の方向に関する照射ピッチを前記指定ピッチに変更する工程と、
前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記複数の照射領域を移動する工程と、前記複数の照射領域を移動する工程と並行して、前記複数の照射領域のうち選択されたものへと光ビームを照射する工程と、を有することを特徴とするパターン描画方法。
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| JP2003174527A JP2005010468A (ja) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | パターン描画装置およびパターン描画方法 |
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| JP2003174527A Abandoned JP2005010468A (ja) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | パターン描画装置およびパターン描画方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2003
- 2003-06-19 JP JP2003174527A patent/JP2005010468A/ja not_active Abandoned
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