JP2006139087A - 描画装置の基板位置ずれ検出機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 アライメントマーク等のない基板に対しても、正確に基板の位置ずれを検出する。
【解決手段】 パターンを形成する描画装置において、３つのリニアゲージを描画テーブル周りに設ける。基板ＳＷを描画テーブルに搬入させたとき、３つのリニアゲージを描画テーブル上に配置し、基板ＳＷを位置決めする。リニアゲージの変位量に基づいて基板ＳＷの位置を検出し、基板ＳＷの位置ずれ量、シフト変位量（Ｘ０、Ｙ０）および傾きαを算出する。
【選択図】 図１５

Description

本発明は、描画装置のテーブルに搭載される基板の位置決めに関し、特に、基板の搭載位置のずれ検出に関する。

描画装置では、テーブルに基板が搭載され、テーブルの移動によってレーザビームをラスタ走査させ、あるいはＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などの光変調ユニットによる露光エリアをテーブルの移動によって走査させる。このとき、レーザビームあるいは露光エリアの基板に対する相対位置に従い、パターンに応じた光が基板に照射する。基板をテーブルに搭載するとき、基板搭載機構の位置決め精度の問題により、あらかじめ定めた基準位置に対し、ずれた位置に基板が搭載される。このため、リニアゲージなどによって位置ずれを検出し、描画用データが位置ずれに合わせて補正される（例えば特許文献１参照）。位置ずれ検出方法としては、例えば、基板４隅にアライメントマークやアライメント用の穴を形成し、そのマークや穴の位置を検出することによって位置ずれを検出する（特許文献２参照）。
特開２００２−６５１１号公報 特開２０００−１２２３０３号公報

ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用の大型ガラス基板などの場合、基板にアライメントマークを印すことが難しい。このため、基板搭載時に精度よく位置決めできないと、パターンの描画位置が大きくずれてしまう。また、階層的にパターンを形成する場合、各階層におけるパターンにおいて互いにパターンずれが生じる。

本発明の位置ずれ検出機構は、描画装置に組み込まれており、矩形状の基板に当接し、描画テーブル上での基板の位置を検出する変位検出部と、基板の基準位置に対する位置ずれを算出する位置ずれ算出手段とを備える。変位検出部は、基板の側面である第１の端面に当接し、第１の端面に垂直な第２の端面に沿った第１の方向の第１変位量を検出する第１の変位検出部と、第２の端面に当接し、第１の方向に垂直で第１の端面に沿った第２の方向の第２変位量を検出する第２の検出部と、第２の端面に第２の検出部とは異なる位置で当接し、第２の方向の第３変位量を検出する第３の検出部とを備える。位置ずれ算出手段は、第１、第２および第３の検出部の位置と第１、第２および第３変位量に基づいて、基板の傾き変位量と、第１および第２の方向に沿ったシフト変位量を算出する。例えば、リニアゲージが変位検出部として適用される。

本発明によれば、アライメントマーク等のない基板に対しても、正確に基板の位置ずれを検出することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態であるパターン描画装置を概略的に示した斜視図である。

描画装置１０は、ゲート状構造体１２および基台１４とを備える。基台１４には、Ｘテーブル３４を支持する一対のガイドレール３６が搭載され、Ｘテーブル３４はガイドレール３６に沿って移動可能である。Ｘテーブル３４上にはθテーブル３２、描画テーブル３０が重ねて搭載されており、描画テーブル３０はＸテーブル３４の移動に伴って移動する。ゲート状構造体１２には、露光ユニット２０を支持する一対のガイドレール２８が搭載されており、露光ユニット２０はガイドレール２８に沿って移動可能である。

リニアモータであるＸ方向駆動機構２７、Ｙ方向駆動機構３７は、それぞれガイドレール２８、３６に沿って配置されており、露光ユニット２０、描画テーブル３０を移動させる。また、描画装置１０は、描画テーブル３０および露光ユニット２０の移動そして露光動作を制御する描画制御部（ここでは図示せず）を備える。なお、描画テーブル３０の移動方向（以下、Ｙ方向という）と露光ユニット２０の移動方向（以下、Ｘ方向という）は互いに直交しており、Ｙ方向を主走査方向、Ｘ方向を副走査方向と規定する。

基板ＳＷは、密度が均一で真直性があり、端面の精度がよいガラス基板が使用される。コンベア７０により搬送されてくる基板ＳＷは、パターニングする前段階の基板（ブランクス）であり、被加工層の上にフォトレジスト層を表面に形成する。ブランクス製造に関しては、基板に対して研磨、洗浄等を行い、あらかじめ導電性材料など回路パターンを形成する被加工材料を基板上に皮膜し、研磨、洗浄、皮膜等が行われる。また、フォトレジストの塗布に関しては、感光材料であるフォトレジスト層がロールコータなどにより基板ＳＷ上に塗布される。フォトレジスト層が形成された基板ＳＷ上に対してプリベーク処理が行われると、基板ＳＷは、複数の運搬ローラにより構成されるコンベア７０によって略一定速度で運ばれてくる。コンベア７０の各運搬ローラには、ガラス基板裏面におけるスリップによる傷を防ぐため、搬送方向に応じた回転方向には回転速度変動可能であって、逆方向には回転速度を変動せないワンウェイクラッチ（図示せず）が備えられている。

描画テーブル３０には、基板ＳＷを搬送方向（矢印Ｍ参照）に沿ってテーブル上の所定位置までガイドする８つの円筒状ローラ４１〜４８が設けられている。２つのローラ４１、４２は、搬送方向Ｍに沿って描画テーブル３０の一方の端片３０Ｒ１側に回転自在に設置されている。また、６つのローラ４３〜４８は、それぞれローラ支持部７３〜７８に配置されており、各ローラ支持部は、支持面３０Ｓ下に退避するように昇降可能である。

ローラ４３、４５、４７は、搬送方向とは垂直な主走査方向（Ｙ方向）に沿って配置され、基板ＳＷを間に介在しながらローラ４１と向かい合う。すなわち、ローラ４３、４５、４７は、ガラス基板ＳＷの幅Ｂに従い、ローラ４１からそれぞれ所定の距離間隔だけ離れた位置に配置されている。同様に、ローラ４４、４６、４８は、それぞれ所定距離間隔だけ離れてローラ４２と向かい合うように配置されている。ローラ４３、４４と、ローラ４５、４６と、ローラ４７、４８は、それぞれ搬送方向に沿ったライン（幅ライン）ＡＡ、ＢＢ、ＣＣに沿って配置されている。本実施形態では、３つのサイズ（大、中、小）の基板が搬送可能であり、図１に示す中型サイズのガラス基板ＳＷの幅Ｂは、ローラ４１、４２とローラ４５、４６との距離間隔に対応し、２つのローラ支持部４５、４６のみが支持面３０Ｓまで上昇している。小型サイズのガラス基板ＳＷの場合にはローラ４３、４４が上昇し、大型サイズのガラス基板ＳＷの場合にはローラ４７、４８が上昇する。また、ローラ４１、４３、４５、４７からコンベア７０の最も描画テーブルに近い運搬ローラ７０Ａまでの距離が基板ＳＷの搬送方向に沿った長さＬを超えないように、ローラ４１、４３、４５、４７の位置が定められている。

描画テーブル３０の支持面３０Ｓ上には、規則的な間隔で複数の空気孔ＡＲが形成されており、空気孔ＡＲを介して支持面３０Ｓから空気が吹き出し、また、空気孔ＡＲを介して支持面３０Ｓ上の空気が吸引される。また、描画テーブル３０内には、フロートおよびバキューム用のエア溝（ここでは図示せず）が形成されている。描画テーブル３０に設けられたゲージ測定部６２、６４、６６は、ガラス基板ＳＷの支持面３０Ｓ上における位置を検出する。描画テーブル３０の端片３０Ｒ１付近には２つのゲージ測定部６２、６４が設置され、他方の端片３０Ｘ付近にはゲージ測定部６６が設置されている。ゲージ測定部６２、６４、６６は、それぞれ支持面３０Ｓ下へ退避するように昇降可能である。

描画テーブル３０の支持面３０Ｓの高さ、すなわちＸ、Ｙ方向に垂直な鉛直方向（Ｚ方向）に沿った高さは、コンベア７０の搬送面の高さより低い。ここで搬送面は、基板ＳＷがコンベア７０上を移動している基板ＳＷの底面を表す。したがって、基板ＳＷがコンベア７０から描画テーブル３０へ搬送される場合、支持面３０Ｓから所定距離の高さを通って基板ＳＷの前縁面Ｓ１が支持面３０Ｓ上に進入してくる。空気孔ＡＲから空気が吹き出すことにより、基板ＳＷは空気の吐出圧により浮いた状態で保持される。基板ＳＷの端面Ｓ２、Ｓ３は、ローラ４１、４２、４５、４６により付勢されており、ローラ４１、４２、４５、４６の回転によって基板ＳＷが描画テーブル３０の中央付近へ向けて移動していく。

基板ＳＷの後縁面Ｓ４、すなわち基板ＳＷ全体が描画テーブル３０上に進入すると、後述するように、基板ＳＷは、搬送方向の逆方向、すなわちコンベア７０の方向へ所定距離だけ戻り、停止する。そして、ゲージ測定部６２、６４、６６により基板ＳＷの位置ずれが検出され、ローラ４１、４２、４５、４６のうち所定のローラを回転させることにより基板ＳＷの位置ずれが修正されると、空気孔ＡＲを介して基板ＳＷの底面と支持面３０Ｓとの間の空気が吸引される（減圧される）。その結果、基板ＳＷが支持面３０Ｓ上に吸着される。すなわち、支持面３０Ｓに搭載される。

露光ユニット２０は、光源として使用さる複数の半導体レーザ２２と、複数の反射ミラー２４と、それぞれＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）が設けられた複数の露光光学系２６とを備え、露光光学系２６は、副走査方向（Ｘ方向）に沿って所定間隔で配置されている。複数の半導体レーザ２２各々から放出されたレーザビームは、対応する反射ミラー２４で反射され、対応する露光光学系へ導かれる。

各露光光学系に設けられたＤＭＤは、オーダがマイクロメートルである微小な矩形状マイクロミラーをマトリクス状に配列させた光変調ユニットであり、各マイクロミラーは静電界作用により軸回転（姿勢変化）する。マイクロミラーは、レーザビームを基板ＳＷ方向へ反射させる第１の姿勢（ＯＮ状態）と、外へ反射させる第２の姿勢（ＯＦＦ状態）いずれかの姿勢に位置決めされ、描画制御部からの制御信号によって姿勢が切り替えられる。マイクロミラーがそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ制御されることにより、ＤＭＤを照射した光は、各マイクロミラーにおいて選択的に反射された光の光束からなる光となって基板ＳＷを照射する。その結果、フォトレジスト層が形成された基板ＳＷ上では、その場所に形成すべき回路パターンに応じた光が照射される。

描画テーブル３０をＹ方向に沿って移動させると、ビームスポットとなる複数の露光エリアがそれぞれ主走査方向（Ｙ方向）に沿って移動する。そして、１バンド（１ライン）分の走査が終了すると、露光ユニット２０が所定距離だけＸ方向に移動し、描画テーブル３０が今度は逆方向へ移動することにより、次の１バンド分が走査される。このように露光ユニット２０、描画テーブル３０を主走査方向（Ｙ方向）、副走査方向（Ｘ方向）へ交互に順次移動させることにより、露光面ＳＵ全体に描画処理が施される。描画処理が終了すると、基板ＳＷは空気の吹き出しによって再び描画テーブル３０上に浮上し、ローラ４１、４２、４５、４６の回転によってコンベア７０の方向へ移動し、搭載される。

コンベア７０に再び運ばれた基板ＳＷには、現像処理、ポストベーク、デスカム、エッチング、レジスト剥離／洗浄といった処理が行われる。現像処理としては、浸漬法、スプレー法、パドル法により実行される。デスカムによりレジスト層表面が処理された後エッチングすることにより、フォトレジストの下位層である被加工層で回路パターンが形成される。そして、レジスト剥離／洗浄によりレジスト層が除去され、回路パターンの形成された基板ＳＷが最終的に製造される。

図２は、描画テーブル３０の表面および内部構成を概略的に示した図であり、図３は、図２のＩ−Ｉ’に沿った描画テーブル３０の一部断面図である。

描画テーブル３０内部には、エアフロート用およびバキューム用のエア溝ＡＧ１〜ＡＧ３がＸ方向およびＹ方向に沿って規則的に形成されており、エア溝ＡＧ１〜ＡＧ３の形成された位置に沿って空気孔ＡＲが一定間隔で支持面３０Ｓに形成されている。また、基板ＳＷの後縁面３０Ｂ付近の領域Ａ４内には、エアの吹き出し専用のエア溝ＡＧ４が形成され、エア溝ＡＧ４に沿って空気孔ＡＲが規則的に形成されている。エアの吹き出し、吸引に関しては、小、中、大サイズの基板それぞれに対応する領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に合わせてエア溝が形成されており、エア溝ＡＧ１、ＡＧ２、ＡＧ３は互いに連通しない。また、領域Ａ４に応じたエア溝ＡＧ４も、他のエア溝ＡＧ１〜ＡＧ３とは連通しない。

領域Ａ１〜Ａ３それぞれに対し、バキューム（減圧）用真空ポンプとエアフロート用コンプレッサ（ともにここでは図示せず）が用意されており、エア溝ＡＧ１〜ＡＧ３とそれぞれ連通するエアチューブＡＴ１〜ＡＴ３の一方端の部には、コンプレッサと真空ポンプの接続を切り替える電磁弁（ここでは図示せず）がそれぞれ接続されている。一方、エア溝ＡＧ４と連通するエアチューブＡＴ４は、コンプレッサに直接接続されている。小サイズの基板進入時にはエア溝ＡＧ１、ＡＧ４が使用され、中サイズの基板搬入時にはエア溝ＡＧ１、ＡＧ２、ＡＧ４が使用され、大サイズの基板搬入時にはエア溝ＡＧ１、ＡＧ２、ＡＧ３、ＡＧ４が使用される。描画処理終了後の基板搬送時にも、同様にサイズに応じてエア溝が使用される。

図４は、ローラ支持部７４を上から見た平面図であり、図５は、ローラ支持部７４の図４のラインII−II’に沿った概略的断面図である。図４、図５を用いてローラ４４を含めたローラ支持部７５の構造および昇降動作について説明する。

ローラ支持部７４は、ローラ４４と、ローラ４４を回転させるモータ１３２Ａと、ローラ４４を昇降させるエアシリンダ１２９と、ローラ４４を描画テーブル３０の支持面３０Ｓに沿って平行移動させるエアシリンダ一体型スライダ１４０、１４４とを備える。スライダ１４０は、Ｙ方向に向いて開口部１４３Ａが形成されたコの字型支持台１４３上に設置されており、支持台１４３は支持面３０Ｓに平行に配置されている。支持台１４３は、伸縮可能なガイド支柱１２２、１２４、１２６、１２８とともに、エアシリンダ１２９により支持される。なお、図５には、ガイド支柱１２６、１２８が図示されていない。

ローラ４４の表面となる円周面は、ゴム樹脂などの弾性部材により成形されており、基板ＳＷと接する状態において弾性変形する。ローラ４４の中心４５Ｘにはシャフト（図示せず）が鉛直方向に沿って延びており、ローラ４４の下部にはシャフトを覆うようにベアリング１３３が取り付けられ、シャフトは軸受け（図示せず）を内包するカップリング１３０を介してステッピングモータ１３２Ａと接続されている。

エアシリンダ１２９にはエアチューブ（図示せず）が接続されており、エアの排出、注入により支持台１４３を鉛直方向（Ｚ方向）に沿って上昇、下降させる。シリンダ一体型のスライダ１４０は、支持台１４３上においてＹ方向に沿って配置されるガイドレール１４２に摺動可能に支持され、スライダ１４０に接続されたエアチューブ（図示せず）を介してエアを注入、排気することにより、スライダ１４０がＹ方向に沿って移動する。

スライダ１４０上にはガイドレール１４６が取り付けられており、エアシリンダ一体型のスライダ１４４がガイドレール１４６に沿って摺動可能に支持される。スライダ１４４の上部には付勢部材１１３が取り付けられており、付勢部材１１３はネジ１３５により当接部材１３１と固定され、モータ１３２Ａは当接部材１３１に固定されている。また、スライダ１４４はガイドレール１４６に沿って移動可能となっている。スライダ１４４に接続されたエアチューブ（図示せず）を介してエアを注入すると、スライダ１４４がローラ４４を付勢し、ローラ４４がＸ軸方向に沿って基板ＳＷの方向へ移動する。また、スライダ１４０は、Ｙ方向にわずかに異なる他のサイズの基板（ここでは２０ｍｍ小さい）の駆動に対応するために設けられている。

ローラ４４を覆う矩形状のカバープレート１１２は、プレート１７３を介して付勢部材１４８に取り付けられており、カバープレート１１２の両端１１２Ｒは段状に形成されており、両端１１２Ｒの形状は、描画テーブル３０の一部として構成される表面部材１１０の端部１１０Ｒの凹型形状に対応する。ローラ４４が支持面３０Ｓ下に収容されている間（ローラ支持部７４が上昇しない間）、表面部材１１０の端部１１０Ｒとカバープレート１１２の両端１１２Ｒとが係合し、カバープレート１１２の表面１１２Ｓは表面部材１１０の表面１１０Ｓとともに支持面３０Ｓを構成する。

エアシリンダ１２９にエアを注入すると、支持台１４３が鉛直方向（Ｚ方向）に上昇する。このとき、支柱１２２、１２４、１２６、１２８をガイドとして、支持台１４３が上昇する。支持台１４３が所定の高さまで上昇してローラ４４が支持面３０上に配置されると、一度、スライダ１４０はローラ４４とは反対方向へ移動する。そして、基板ＳＷがローラ４１、ローラ４４との間に搬入されると、スライダ１４４にエアが注入され、付勢部材１４８と固定されたモータ１３２が支持台１４３の開口部１４３Ａに沿って移動し、ローラ４４が基板ＳＷの端面Ｓ３を付勢する。エアが排出されると、スライダ１４４は後退し、基板ＳＷへの付勢が解除される。

他のローラ支持部７３、７５、７６、７７、７８も、ローラ支持部７４と同様に構成されており、また、ローラ４１〜４３、４５〜４８もローラ４４と同様に構成されている。ただし、ローラ支持部７３、７５、７７にはモータが設置されておらず、ローラ４３、４５、４７は自身により回転しない（モータにより駆動されない）。また、ローラ４１、４２は支持面３０Ｓ上に配置されている。図１では、ローラ４５、４６のカバープレートは図示されていない。

図６は、測定部６６をＹ方向から見た概略的側面図であり、図７は、図６のラインIII−III’から鉛直下方向に見たゲージ測定部６６の概略的平面図である。図６、図７を用いてゲージ測定部６６について説明する。なお、他のゲージ測定部６２、６４も、ゲージ測定部６６と同様に構成されている。

ゲージ測定部６６は、基板ＳＷの後縁面Ｓ４と接することで基板ＳＷの位置（位置ずれ）を検出するリニアゲージ２１０を備える。リニアゲージ２１０は、カバー部材２２０により覆われ、支持板２６０にネジ止めによって搭載されている。支持面３０Ｓの一部を構成する平板２５５は、コンベア７０の方向を向く開口部２５５Ａを有するコの字型の板で構成されており、リニアゲージ２１０は開口部２５５Ａに配置される。なお、図１では、リニアゲージ２１０のみ図示している。

リニアゲージ２１０を支持する支持板２６０は、一対のスライダ２５２、２５４を介して支持台２５１に支持されており、支持板２６０下面に取り付けられたスライダ２５２、２５４は、それぞれ支持台２５１の搬送方向に沿った両端に配置され、それぞれガイドレール２５６、２５８に沿って移動可能である。支持台２５１の中央部には矩形状の開口部２５１Ａが形成されており、４本のガイド支柱２１２、２１４、２１６、２１８は、支持台２５１の四隅に配置された状態で支持台２５１を支持する。なお、図６では、ガイド支柱２１６、２１８は図示されていない。

一対の円筒状ベアリング２３６、２３７は、基板ＳＷの移動を予備的に停止させる当たり止め部材であり、基板ＳＷが過度にリニアゲージ２１０側へ移動することを防ぐために設けられている。一対のベアリング２３６、２３７は、スライダを間に挟むように支持台２５１に設置されており、支持面３０Ｓを構成する平板２５５の開口部２５５Ａの輪郭線Ｋに沿って配置されている。なお、図６では、ベアリングは図示されていない。

平板２５５の下面２５５Ｕには、支持板２６０の板を間に挟むように、一対の矩形板２４２、２４４が鉛直方向に沿って取り付けられている。矩形板２４２、２４４には、それぞれカム溝として機能するＬ字型のスリット２３１、２３２が形成されており、カムピン２３４がスリット２３１、２３２を挿通している。カムピン２３４の両端にはワッシャ２３４Ａ、２３４Ｂが介在し、カムピン２３４はスリット２３１、２３２に沿って回転および摺動可能である。一方、支持板２６０の下面２６０Ｕには、スライダ２５２、２５４の間にＬ字型の突起板２６１が取り付けられており、カムピン２３４の延びる方向（ここではＹ方向）に沿って延びている。突起板２６１には、カムピンが回転自在に挿通される貫通孔（図示せず）が形成されている。

支持台２５１下部には、エアシリンダ２３０が配置されており、本体２３０Ａからシリンダ部材２３０Ｃを内包する外筒２３０Ｂが突出している。外筒２３０Ｂの先端部には、支持板２６０下に取り付けられた突起板２６１を間に挟んで一対の多角形状連結部２３３が取り付けられており、一対の連結部２３３には、カムピン２３４が回転自在に挿通される貫通孔（図示せず）が形成されている。エアシリンダ２３０はピボット２３０Ｄ周りに軸回転可能である。

リニアゲージ２１０が支持面３０Ｓ下に配置された状態では、カバー部材２２０が支持面３０Ｓの一部を構成する。このときカムピン２３４は、スリット２３１、２３２の最下部ＳＫに位置する。この状態からリニアゲージ２１０を上昇させる場合、まず、エアシリンダ２３０へエアが注入される。これにより、シリンダ部材２３０Ｃが伸びようとする。カムピン２３４が一対の連結部２３３と係合しているため、一対の連結部２３３がカムピン２３４をスリット２３１、２３２に沿って鉛直上方向に向かって付勢する。

スリット２３１、２３２の形成された矩形板２４２、２４４は、支持テーブル３０を構成する平板２５５に固定されている。そのため、カムピン２３４がスリット２３１、２３２の鉛直上方向に付勢されると、カムピン２３４と係合する突起板２６１が鉛直上方向へ付勢され、リニアゲージ２１０を搭載した支持板２６０も鉛直上方向へ付勢される。ガイド支柱２１２、２１４、２１６、２１８により支持される支持台２５１は、スライダ２５２、２５４を介して支持板２６０に一体的に取り付けられている。そのため、支持板２６０が鉛直上方向へ付勢されることによって、ガイド支柱２１２、２１４、２１６、２１８に沿って支持板２６０が上昇し、カムピン２３４がスリット２３１、２３２に沿って上がっていく。

カムピン２３４が上昇すると、支持板２６０に載せられたリニアゲージ２１０と支持台２５１に載せられた一対のベアリング２３６、２３７とが、平板２５５の開口部２５５Ｋを介して支持面３０Ｓ上に現われる。カムピン２３４が、スリット２３１、２３２の最上部ＳＴの位置まで上昇した時、リニアゲージの高さが支持面３０Ｓと略同一の高さとなる。そしてさらにシリンダ部材２３０Ｃが伸びると、カムピン２３４はスリット２３１、２３２に沿って搬送方向に向かって移動する。これにより、搬送方向に移動可能なスライダ２５２、２５４を介して支持板２６０がスライド移動する。カムピン２３４がスリット２３１、２３２の最先端部ＳＥの位置まで移動すると、リニアゲージ２１０を搭載した支持板２６０が、図６に示す位置に移動する。これにより、リニアゲージ２１０の先端面２１０Ｔが基板ＳＷの後縁面Ｓ４と接し、ゲージの変位量が検出される。

リニアゲージ２１０を下降させる場合、エアシリンダ２３０においてエアが排出され、シリンダ部材２３２が収縮する。シリンダ部材２３２の収縮によってカムピン２３４が付勢されなくなるため、カムピン２３４がスリット２３１、２３２の底部ＳＫまで移動する。その結果、支持板２６０、支持台２５１がガイド支柱２１２、２１４、２１６、２１８に沿って降下し、リニアゲージ２１０が支持面３０Ｓ下に格納される。

図８は、パターン描画装置１０における描画制御部１１のブロック図である。

描画制御部１１は、半導体レーザ２２を制御する光源制御部２３、ラスタ変換部２９、テーブルエア制御部３１、システムコントロール回路５０、テーブル制御部３８、ＤＭＤ制御部２１、ローラコントローラ３５、エアシリンダ制御部３９、テーブル位置検出部４０とを備えており、ＣＰＵを含むシステムコントロール回路５０は、描画装置１０全体を制御する。

回路パターンデータがＣＡＭデータとしてラスタ変換部２９へ送られると、ＣＡＭデータがラスタデータに変換され、ＤＭＤ制御部２１のビットマップメモリ２５に格納される。ビットマップメモリ２５には、基板ＳＷ上の２次元パターンに対応するようにパターンデータが格納されている。

テーブル制御部３８は、リニアモータを備えたＹ方向駆動機構３７、Ｘ方向駆動機構２７を制御し、描画テーブル３０、露光ユニット２０の移動、停止のタイミングおよび移動速度が制御される。テーブル位置検出部４０は、テーブル制御部３８から送られてくる露光ユニット２０および描画テーブル３０の位置データに基づき、基板ＳＷ上における露光エリアの相対的位置データを検出し、ＤＭＤ制御部２１へ送る。ＤＭＤ制御部２１では、露光エリアの相対位置に基づいて、対応するパターンデータがビットマップメモリ２５から読み出される。そして、データに従ってマイクロミラーをそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ制御する制御信号が、ＤＭＤ制御部２１から露光光学系２６の各ＤＭＤへ出力される。

ローラ支持部７２、７４、７６、７８には、ローラ４２、４４、４６、４８をそれぞれ回転させるステッピングモータ１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄが設けられており、システムコントロール回路５０に接続されたローラコントローラ３５により回転方向、回転速度、回転量が制御される。描画テーブル３０の支持面３０Ｓ下には、ストップセンサ９２、リワインドセンサ９４がリニアゲージ６６付近に配置されている。リワインドセンサ９４は、描画テーブル３０上に送り出された基板ＳＷを逆方向へ移動させるための方向転換開始位置を検出するセンサであり、フォトインタラプタなどにより構成される。ストップセンサ９２は、ローラ４２、４４（あるいは４６、４８）の回転を停止させる基板ＳＷの位置を検出するセンサであり、同様にフォトインタラプタなどにより構成される。さらに、コンベア７０から見てローラ４１、４３、４５、４７の前方には、フォトインタラプタなどにより構成され、ローラ４２、４４、４６、４８の回転および付勢タイミングを検出するローラ駆動開始センサ９３が設けられている。

コンベア７０の下には、基板ＳＷのサイズを検出するサイズ検出センサ７１が設けられており、搬入される基板ＳＷのサイズデータがシステムコントロール回路５０へ送られる。エアシリンダ制御部３９は、ローラ支持部７４に設けられたエアシリンダ１２９、シリンダ一体型スライダ１４０、１４４、ゲージ測定部６６に設けられたエアシリンダ２３０、さらに他のゲージ測定部、ローラ支持部に設けられたシリンダそれぞれに対するエアの注入、排出を制御する。ゲージ測定部６２、６４、６６にそれぞれ設けられたリニアゲージ４１０、３１０、２１０には、ゲージの変位量を電気信号に変換するエンコーダが接続されており、検出信号がシステムコントロール回路５０へ送られる。

テーブルエア制御部３１は、エア溝ＡＧ１に対応した電磁弁９５の切替、コンプレッサ９７、真空ポンプ９６の動作を制御し、他のエア溝ＡＧ２、ＡＧ３、ＡＧ４に対応した電子弁、コンプレッサ、真空ポンプの制御も行う。

ゲージ測定部６２、６４、６６ではリニアゲージの変位量が検出され、各ゲージの変位量がシステムコントロール回路５０へ送られる。システムコントロール回路５０では、後述するように、変位量に基づいて基板ＳＷの描画テーブル３０上における位置ずれが検出される。

図９、図１０は、基板の搬送処理および位置検出、位置ずれ補正処理を示したフローチャートである。図１１〜図１４は、基板ＳＷの搬送状態を示した図である。図９〜図１４を用いて、基板ＳＷの搬送動作について説明する。

ステップＳ１０１では、コンベア７０で運ばれている基板ＳＷのサイズが、サイズ検出センサ７１により検出される。基板ＳＷのサイズが検出されると、ステップＳ１０２では、そのサイズに応じたローラが支持面３０Ｓ上に設置されるように、対応するローラ支持部を上昇させる。すなわち、対応するローラ支持部に設けられたシリンダへのエア注入等によりローラを所定位置へ配置する。ここでは、小型サイズに応じたローラ支持部７３、７４が上昇する。

さらにステップＳ１０２では、エア溝ＡＧ１がコンプレッサ９７と連通するように電磁弁９５が切替られ、コンプレッサ９７が作動する。また、吐出圧が相対的に高いエアを吹き出すため、エア溝ＡＧ４と接続されたコンプレッサが動作する。これにより、エアが支持面３０Ｓから吹き出す。描画テーブル３０に進入してきた基板ＳＷは、エアの吹き出しにより支持面３０Ｓから僅かに浮いた状態（ここでは約０．1ｍｍ）でローラ４２、４４の間に進入する。

基板ＳＷの先端面がローラ４１、４３の位置まで通過する間、ローラ４２、４４は駆動しない。この間ローラ４１〜４４は、単に基板ＳＷの搬送方向を規定（ガイド）するように働き、基板ＳＷは浮いた状態でローラ４２、４４の回転なしに前進する。基板ＳＷの後縁面Ｓ４側は、コンベア７０により支持されている。（図１１参照）。ステップＳ１０３では、ローラ４１、４３付近の前方に設けられたローラ駆動センサ９３からの信号に基づき、基板ＳＷの前縁面Ｓ１がセンサ９３を通過したか否かが判断される。基板ＳＷの前縁面Ｓ１がセンサ９３を通過したと判断されると、ステップＳ１０４へ進み、ローラ４２、４４がそれぞれ時計回り、反時計回りに回転するように、モータ１３２Ａ、１３２Ｂが駆動される。このときの回転速度は、基板ＳＷの速度を進入速度より上げるように定められている。また、ステップＳ１０４では、ローラ４３、４４が基板の端面Ｓ３へ付勢されるように、対応するシリンダ一体型スライダにエアが注入され、スライダが基板ＳＷ側へ移動する。

ローラ４３、４４が基板ＳＷの端面Ｓ３に向けて付勢されることから、基板ＳＷの端面Ｓ２、Ｓ３に接する弾性のローラ４２、４４は、互いに基板中央部へ向けて基板ＳＷを付勢している。したがって、ローラ４２、４４の回転作用により端面Ｓ２、Ｓ３に沿って生じる摩擦力が、基板ＳＷを搬送方向に沿って描画テーブル３０の中央部へ向けて移動させる。弾性であるローラ４１、４３は、移動している基板ＳＷの両端面Ｓ２、Ｓ３と接し、ローラ４３は基板ＳＷの端面Ｓ３へ付勢されている。そのため、ローラ４１、４３も、ローラ４２、４４と同様、それぞれ時計回り、反時計回りに回転しながら基板ＳＷを搬送方向に沿って移動させる。（図１２参照）。

ステップＳ１０５では、リワインドセンサ９４からの検出信号に基づき、基板ＳＷの後端面Ｓ４がリワイドセンサ９４を通過したか否かが判断される。すなわち、基板ＳＷ全体が一旦描画テーブル３０上に載った後、搬送方向とは逆の方向へ移動開始させる位置まで到達したか否かが判断される。基板ＳＷの後端面Ｓ４がリワインドセンサ９４を通過したと判断されると、ステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０６では、ゲージ測定部６２、６４、６６を支持面３０Ｓ上へ上昇させるように、シリンダ制御部３９が各シリンダのエア注入を制御する。さらに、リニアゲージ３１０、４１０の先端面が基板ＳＷの端面Ｓ２に当接するように、リニアゲージ３１０、４１０が基板ＳＷに向かってスライドする。ステップＳ１０７では、ローラ４２、４４がそれぞれ反時計回り、時計回りに回転するように、モータ１３２Ａ、１３２Ｂが駆動される。ローラ４２、４４がそれぞれ逆回転することにより、基板ＳＷが浮いた状態でコンベア７０の方向へ移動し、ローラ４１、４３も、基板ＳＷの逆方向への移動に伴ってそれぞれ逆回転する（図１３参照）。

ステップＳ１０８では、ストップセンサ９４からの検出信号に基づき、基板ＳＷの後縁面Ｓ４がストップセンサ９４上に位置するか否かが判断される。すなわち、基板ＳＷを停止させる搭載位置に基板ＳＷがあるか否かが判断される。基板ＳＷが搭載位置に到達したと判断されると、ステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では、ローラ４２、４４の回転を停止させるため、モータ１３２Ａ、１３２Ｂが駆動停止される。ローラ４１〜４４がそれぞれ基板ＳＷ中央部へ向けて付勢していることから、基板ＳＷは浮いた状態で停止する。そして、リニアゲージ２１０が基板ＳＷの後縁面Ｓ４に接する。基板ＳＷが停止した状態において、リニアゲージ２１０、３１０、４１０は所定量変位している。ステップＳ１０９が実行されると、図１０のステップＳ１１０へ進む。

図１０に示すステップＳ１１０では、リニアゲージ２１０、３１０、４１０の変位量がそれぞれ検出される。ローラ４１〜４４は弾性部材により構成されているため、各ローラの弾性変位の範囲で基板ＳＷが傾いて停止する場合がある。例えば、コンベア７０上の基板ＳＷが描画テーブル３０へ進入するとき、基板ＳＷが搬送方向に対して微小に傾く場合がある。この状態でローラ４１、４２、４３、４４の間を移動すると、傾斜した状態で基板ＳＷが停止する。また、駆動されるローラ４２、４４と基板ＳＷの端面Ｓ２、Ｓ３が接した時、基板ＳＷを移動させる力にローラ間で差が生じ、その結果、基板ＳＷが傾いた状態で停止する。さらに、ローラ４２、４４の回転数の微小な違いにより、基板ＳＷが傾いて停止する。このとき基板ＳＷは、Ｘ―Ｙ座標系においてあらかじめ定められた基準位置ＳＰＤに対し、搬送方向（Ｘ方向）から見て左側、もしくは右側（図１４参照）に所定角度だけ傾く。さらに基板ＳＷは、ローラによる位置決め精度の問題に起因して、基準位置に対し、Ｘ、Ｙ方向に沿って平行にシフトした位置に停止する場合がある。ステップＳ１１０において変位量が検出されると、ステップＳ１１１では、変位量に基づいて位置ずれ量が算出される。ここでは、位置ずれ量として、基板ＳＷの傾き量、Ｘ、Ｙ方向に沿ったシフト量が検出される。

ステップＳ１１２では、エア溝ＡＧ４からのエア吹き出しが停止するように対応するコンプレッサの動作が制御される。それとともに、真空ポンプ９６が動作するとともに、エア溝ＡＧ１に対応する電磁弁９５が切り替えられ、エア溝Ｇ１が真空ポンプ９６と連通する。これにより、基板ＳＷと支持面３０Ｓ間のエアが吸引され（減圧され）、基板ＳＷが吸着されるように支持面３０Ｓ上に搭載される。また、ローラ４３、４４の基板ＳＷの端面Ｓ３へ向けた付勢を解除するため、対応するエアシリンダのエア排出が実行される。これにより、一連の基板ＳＷを搭載する処理が終了し、描画処理が実行される。描画処理の時、基板ＳＷの四隅にアライメントマークを形成するように光を照射させる。そして、階層的に次のパターンを重ねて描画する工程では、形成されたアライメントマークの位置に合わせて描画パターンの描画位置が修正される。

図１５は、基板ＳＷの位置ずれを示した図である。図１５を用いて、位置ずれ量の算出を説明する。ただし、基板ＳＷのＹ方向に沿った長さを“ＬＹ”、Ｘ方向に沿った長さを“ＬＸ”で表す。

基板ＳＷの端面Ｓ２、Ｓ４がＸ方向に平行であり、基板ＳＷの左隅ＴＡがＸ−Ｙ座標系の原点Ｏ（０，０）に一致する時の基板ＳＷの位置を、ここでは基準位置と定める。図１５では、基板ＳＷの左下隅端点ＴＡは、Ｘ、Ｙ方向に沿って（Ｘ０，Ｙ０）だけシフトし、角度αだけ傾いている。

ゲージ測定部６２、６４、６６のリニアゲージ４１０、３１０、２１０が基板ＳＷと当接するポイントをＰ１、Ｐ２、Ｐ３と表す場合、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３におけるリニアゲージ４１０、３１０、２１０の変位量は以下の式によりそれぞれ求められる。

Ｌ₁＝ＬＣ₁−Ｌ０₁ （１）
Ｌ₂＝ＬＣ₂―Ｌ０₂ （２）
Ｌ₃＝ＬＣ₃−Ｌ０₃ （３）

ただし、Ｌ０₁〜Ｌ０₃は、基板ＳＷがリニアゲージに接触しない状態での各リニアゲージの変位量を示し、ＬＣ₁〜ＬＣ₃は、基板ＳＷがリニアゲージに接触した状態での各リニアゲージの変位量を示す。Ｌ₁、Ｌ₂は、Ｙ方向に沿った変位量であり、Ｌ₃はＸ方向に沿った変位量である。Ｌ０₁〜Ｌ０₃は、基板ＳＷの搬送前に計測されている。

Ｘ−Ｙ座標系によるリニアゲージ４１０、３１０、２１０の位置を（ＸＰ₁、ＹＰ₁）、（ＸＰ₂、ＹＰ₂）、（ＸＰ₃、ＹＰ₃）と表した場合、ポイントＰ１〜Ｐ３の位置座標は以下の式によって求められる。

Ｘ₁＝ＸＰ₁ （４）
Ｙ₁＝ＹＰ₁＋Ｌ₁ （５）
Ｘ₂＝ＸＰ₂ （６）
Ｙ₂＝ＹＰ₂＋Ｌ₂ （７）
Ｘ₃＝ＸＰ₃＋Ｌ₃ （８）
Ｙ₃＝ＹＰ₃ （９）

ただし、Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は、それぞれＸ、Ｙ方向に沿った正の値として検出されている。

次に、基板ＳＷの右上隅端点ＴＤの位置座標（Ｘ₄，Ｙ₄）を求める。ポイントＰ１、Ｐ２（端面Ｓ２）を通る直線ＳＬ１、ポイントＰ３と右上隅端点ＴＤ（基板ＳＷの端面Ｓ４）を通る直線ＳＬ２とした場合、直線ＳＬ１、ＳＬ２はそれぞれ以下の式で表される。

Ｙ＝α×Ｘ＋Ａ （１０）
Ｙ＝β×Ｘ＋Ｂ （１１）

ただし、α、β、Ａ、Ｂは以下の式を満たす。

α＝（Ｙ₂−Ｙ₁）／（Ｘ₂−Ｘ₁） （１２）
Ａ＝Ｙ₁−α×Ｘ₁ （１３）
β＝−１／α （１４）
Ｂ＝Ｙ₃−β×Ｘ₃ （１５）

また、端点ＴＤ（Ｘ₄、Ｙ₄）では、以下の式が満たされる。

α×Ｘ₄＋Ａ−（β×Ｘ₄＋Ｂ）＝０ （１６）

よって交点（Ｘ₄，Ｙ₄）は（１２）〜（１６）式から以下のように算出される。

Ｘ₄＝（Ｂ−Ａ）／（α―β） （１７）
Ｙ₄＝β×Ｘ₄＋Ｂ＝β×（Ｂ−Ａ）／（α―β）＋Ｂ （１８）

端点ＴＤ（Ｘ₄，Ｙ₄）を通ってＹ方向に平行な直線ＳＬ３と、基板ＳＷの左上隅端点ＴＦを通ってＸ方向に平行な直線ＳＬ４との交点をＴＥと定め、端点ＴＦと交点ＴＥとの距離をＬＮ１、交点ＴＥと端点ＴＤとの距離をＬＮ２と定めた場合、基板ＳＷの一片の長さＬＸは、以下の式によって求められる。

ＬＸ²＝ＬＮ１²＋ＬＮ２² （１９）

ただし、
ＬＮ２＝α×ＬＮ１ （２０）

また、基板ＳＷの右下隅端点ＴＬを通ってＸ方向に平行な直線ＳＬ５と、直線ＳＬ３の交点をＴＧと定め、端点ＴＬと交点ＴＧとの距離をＬＮ３、交点ＴＧと端点ＴＤとの距離をＬＮ４とした場合、基板ＳＷの他方の片における長さＬＹは、以下の式によって求められる。

ＬＹ²＝ＬＮ３²＋ＬＮ４² （２１）

ただし、
ＬＮ４＝β×ＬＮ３ （２２）

（１９）〜（２２）式により、ＬＮ１、ＬＮ３は、α、βを用いて以下の式で表される。

ＬＮ１＝（ＬＸ²／（１＋α））^1/2 （２３）
ＬＮ３＝（ＬＹ²／（１＋β））^1/2 （２４）

したがって、原点Ｏ（０，０）からの基板ＳＷのシフト変位量（Ｘ０，Ｙ０）は、以下のように算出される。

Ｘ０＝Ｘ₄−ＬＮ１―ＬＮ３ （２５）
Ｙ０＝Ｙ₄―ＬＮ４＋ＬＮ２ （２６）

ＬＮ１〜ＬＮ４は、（２０）、（２２）、（２３）、（２４）式より求められる。また、α、β、Ａ、Ｂ、それぞれ（１２）〜（１５）式より求められることから、シフト変位量（Ｘ０，Ｙ０）は、リニアゲージの位置座標（ＸＰ₁、ＹＰ₁）、（ＸＰ₂、ＹＰ₂）、（ＸＰ₃、ＹＰ₃）と、リニアゲージの変位量Ｌ₁〜Ｌ₃と、基板ＳＷの長さＬＸ、ＬＹに基づいて算出される。また、基板ＳＷの傾き変位量αは（１２）式より算出される。

なお、リニアゲージの取り付け誤差があることから、テスト用パターニングにおいて静的誤差量があらかじめ検出される。また、基板ＳＷの収縮および直角度の精度の問題を考慮し、あらかじめＸ／Ｙスケールが検出される。これら、誤差量とスケールはここでは考慮せず、静的誤差、基板ＳＷ精度に基づく補正値がないものとして基板ＳＷの位置ずれを検出している。

このように本実施形態によれば、基板ＳＷが描画テーブル３０に搬入されると、リニアゲージ２１０、３１０、４１０が描画テーブル３０上に配置され、基板ＳＷが位置決めされる。リニアゲージ２１０、３１０、４１０の変位量に基づいて基板ＳＷの位置が検出され、基板ＳＷの位置ずれ量、すなわちシフト量（Ｘ０、Ｙ０）および傾きαが算出される。これにより、アライメントマークの存在しないガラス基板ＳＷに対して、パターンの描画位置を正確に修正することができる。

ローラ以外の方法で基板ＳＷを当て止めしながら位置決めしてもよい。また、リニアゲージの位置は実施形態の位置に限定されず、基板ＳＷの一片とそれに垂直な他の片に対し、３つのリニアゲージによって変位量を検出すればよい。算出された位置ずれ量に基づいて描画パターンの描画位置を修正してもよい。

本実施形態であるパターン描画装置を概略的に示した斜視図である。 描画テーブルの表面および内部構成を概略的に示した図である。 図２のラインＩ−Ｉ’に沿った描画テーブルの一部断面図である。 ローラ支持部を上から見た平面図である。 ローラ支持部の図４のラインII−II’に沿った概略的断面図である。 測定部をＹ方向から見た概略的側面図である。 図６のラインIII−III’から鉛直下方向に見たゲージ測定部の概略的平面図である。 パターン描画装置における描画制御部のブロック図である。 基板の搬送処理を示したフローチャートである。 基板の位置検出、位置ずれ補正処理を示したフローチャートである。 基板の搬送状態を示した図である。 基板の搬送状態を示した図である。 基板の搬送状態を示した図である。 基板の搬送状態を示した図である。 基板の位置ずれを示した図である。

符号の説明

１０ 描画装置
３０ 描画テーブル
５０ システムコントロール回路
６２ ゲージ測定部 （第３の変位検出部）
６４ ゲージ測定部 （第２の変位検出部）
６６ ゲージ測定部 （第１の変位検出部）
２１０ リニアゲージ（第１の変位検出部）
３１０ リニアゲージ（第２の変位検出部）
４１０ リニアゲージ（第３の変位検出部）
Ｓ２ 端面（第１の端面）
Ｓ４ 端面（第２の端面）
Ｘ 副走査方向（第２の方向）
Ｙ 主走査方向（第１の方向）
Ｘ０ シフト変位量
Ｙ０ シフト変位量
α 傾き（傾き変位量）
ＳＷ 基板

Claims (2)

1. 矩形状の基板に当接し、描画テーブル上での前記基板の位置を検出する変位検出部と、
   前記基板の基準位置に対する位置ずれを算出する位置ずれ算出手段とを備え、
   前記変位検出部が、
   前記基板の側面である前記第１の端面に当接し、前記第１の端面に垂直な第２の端面に沿った第１の方向の第１変位量を検出する第１の変位検出部と、
   前記第２の端面に当接し、前記第１の方向に垂直で前記第１の端面に沿った第２の方向の第２変位量を検出する第２の検出部と、
   前記第２の端面に前記第２の検出部とは異なる位置で当接し、前記第２の方向の第３変位量を検出する第３の検出部とを有し、
   前記位置ずれ算出手段が、前記第１、第２および第３の検出部の位置と前記第１、第２および第３変位量に基づいて、前記基板の傾き変位量と、前記第１および第２の方向に沿ったシフト変位量を算出することを特徴とする描画装置の基板位置ずれ検出機構。
2. 前記第１、第２、および第３の検出部が、一方向の変位を検出するリニアゲージをそれぞれ有することを特徴とする請求項１に記載の基板位置ずれ検出機構。
   
   

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