JP2008281705A - 描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能を維持しつつ、高い稼働率を実現できるパターン描画装置を提供することを目的とする。
【解決手段】パターン描画装置は、ｎ個の光源４１と、光源４１から入射されたパルス光を所定のパターン形状に変形して基板Ｗの表面に照射するｍ個（ｍ＝ｎ−１）の光学系ユニット３２とを備える。光源列と光照射部列とは互いにずれて配置され、各光源４１と各光学系ユニット３２とが千鳥状に配置される。したがって、光源４１のいずれかがメンテナンスや故障のために使用できない場合であっても、残りの光源４１を実行光源４１０として選択して装置を稼働させ続けることができる。また、ｎ個の光源４１のうちのいずれが実行光源４１０として選択されても、光学系ユニット３２のそれぞれと当該光学系ユニット３２に光を供給する光源４１との間に形成される光路の光路長を一定にできる。
【選択図】図７

Description

この発明は、加工面に所定のパターンを描画する描画装置（例えば、液晶表示装置に具備されるカラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板、半導体基板、プリント基板等の基板上にある感光材料に所定のパターンを描画する描画装置、レーザビームによって樹脂、木材、レザー、紙等の表面に文字、記号、図形等を彫刻するレーザ彫刻機（例えば、グラビアレーザ彫刻機、フレキソダイレクトＣＴＰ、レーザカッティングマシーン等）、ＣＴＰ装置等）に関する。

従来より、基板の製造工程においては、感光材料が塗布された基板の表面に光を照射することにより、基板の表面に所定のパターンを描画する描画装置（パターン描画装置）が使用されている。パターン描画装置は、例えば図１０（ａ）に示すように、光源（例えば、レーザ光源）と、光源からの光をマスクの開口部を通過させて基板に照射する光学ヘッドとを備え、この光学ヘッドから光を照射させつつ基板に対して光学ヘッドを所定の主走査方向に相対移動させる（一般には、固定された光学ヘッドに対して、基板を載置したステージを移動させる）ことで、基板に規則的なパターンを描画するようになっている。

このようなパターン描画装置においては、図１０（ａ）に示すように、１個のレーザ光源と、当該レーザ光源からレーザ光の供給を受けて基板にレーザ光を照射する１個の光学ヘッドとを備える構成（シングルレーザ・シングルビーム方式）が考案されていた。

ところが、基板を載置したステージを高速に移動させることは難しいため、１個の光学ヘッドで基板の表面全体を描画する構成しようとすると、描画処理に時間がかかってしまうという問題があった。

そこで、図１０（ｂ）に示すように、１個のレーザ光源と、複数の光学ヘッドとを備える構成（シングルレーザ・マルチビーム方式）が考案された。この方式によると、複数の光学ヘッドを用いて基板を描画することができるので、描画処理の速度を上げることができる。

ところが、この方式によると、１個のレーザ光源から供給されるレーザ光を複数の光束に分割するビームスプリッタ等の機構が必要になるので、その分コストがかかってしまう点が問題であった。また、レーザ光源、ビームスプリッタおよび光学ヘッドの３点のアライメントを行わなければならないため、組み立て調整に要するコストも無視できない。さらに、ビームスプリッタを構成するハーフミラーのそれぞれの透過率がいくら高くても、複数のハーフミラーを通過させるとレーザ光の減衰量が例えば５０％程度にまでのぼるため、レーザ光源のパワーが無駄になってしまうという点も問題であった。

そこで、図１１（ａ）に示すように、複数のレーザ光源と、複数の光学ヘッドとを備える構成（マルチレーザ・マルチビーム方式）が考案された。この方式によると、ビームスプリッタ等が不要となるので、上記の問題は解決される。

この方式によると、装置が複数のレーザ光源を備えることになる。ところが、レーザ光源は他の部品に比べて故障率が高いため、装置が備えるレーザ光源の個数が増加するとそれに比例して装置としての故障率も高くなり、装置の稼働率が低下してしまう。また、レーザ光源は定期メンテナンスが必要であるため、装置が備えるレーザ光源の個数が増えればその分メンテナンスに要する時間も増加するため、装置の稼働率はさらに低下してしまう。

例えば、レーザ光源としてエキシマレーザを用いた場合の装置の稼働率について具体的に説明する。エキシマレーザは、３日に１度程度、発振器内部のガスを交換しなければならず、これに要する時間は３時間程度である。また、年に２度は共振器を交換しなければならず、これに要する時間は２日程度である。

この場合、シングルレーザ・シングルビーム方式においては、ガス交換に必要なメンテナンス時間は１年あたり３６５時間となり、さらに共振器の交換に要するメンテナンス時間は１年あたり９６時間となる。すると、１年あたり必要な総メンテナンス時間は４６１時間となり、装置の稼働率は９４．７％になる。一方、例えば１３個のエキシマレーザを備えるマルチレーザ・マルチビーム方式においては、ガス交換に必要なメンテナンス時間は１年あたり４７４５時間となり、さらに共振器の交換に要するメンテナンス時間は１年あたり１２４８時間となる。すると、１年あたり必要な総メンテナンス時間は５９９３時間となり、装置の稼働率は３１．６％にまで低下してしまう。

そこで、図１１（ｂ）に示すように、マルチレーザ・マルチビーム方式において、予備のレーザ光源を備える構成（予備レーザ付きマルチレーザ・マルチビーム方式）が考案された。この方式によると、いずれかのレーザ光源が故障してしまったり、メンテナンスされている場合、予備のレーザを用いて光学ヘッドにレーザ光を供給することができるので、装置を停止させる必要がない。したがって、装置の稼働率を維持することができる。

ところが、図１１（ｂ）に示すように、予備レーザを用いると、光学ヘッドとレーザ光源との位置関係が変わるため、レーザ光源と光学ヘッドとの間の光路長が変化してしまう。レーザ光源から発せられたビームは所定の広がり角をもって広がっていくため、光学ヘッドまでの光路長が変化すれば、例えば、光学ヘッドの備えるミラー内に正確にビームが入射できない等といった問題が生じてしまう。このように、従来の方式によると、予備レーザを用いることによって光学性能が悪化するという弊害があった。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光学性能を維持しつつ、高い稼働率を実現できる描画装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、加工面に所定のパターンを描画する描画装置であって、ｎ個の光源（ｎは２以上の自然数）と、それぞれが、前記ｎ個の光源のいずれかから入射された光を所定のパターン形状に変形し、前記加工面の表面に前記所定のパターンの光を照射するｍ個の光照射部（ｍはｎより小さい自然数）と、前記ｎ個の光源のうちから実行光源として選択されたｍ個の光源のそれぞれから出射した光を、前記ｍ個の光照射部のいずれかまで導くｍ個の光路を形成する光路形成部と、前記光路形成部を制御して、前記ｎ個の光源のうちのいずれが前記実行光源として選択されても、前記ｍ個の光照射部のそれぞれと当該光照射部に光を供給する光源との間に形成される光路の光路長が一定となるような光路を形成させる光路形成部制御手段と、を備える。

請求項２の発明は、請求項１に記載の描画装置であって、前記ｎ個の光源のそれぞれが、レーザ光を発生するレーザ発生手段、を備える。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の描画装置であって、ｍとｎは、ｍ＝ｎ−１の関係を満足し、前記ｎ個の光源が、それぞれの光軸と略直交する方向に列状に配置されるとともに、前記ｍ個の光照射部が、それぞれの光軸と略直交する方向に列状に配置され、前記ｍ個の光照射部のそれぞれの光軸が、互いに隣接する２個の光源を両端点とする線分を垂直２等分する平面上に位置するように、前記ｎ個の光源の列と前記ｍ個の光照射部の列とが互いにずれて配置されることにより、前記ｎ個の光源と前記ｍ個の光照射部とが千鳥状に配置される。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の描画装置であって、前記光路形成部が、姿勢を切り換え可能な複数の光反射部、を備え、前記光路形成部制御手段が、前記ｍ個の実行光源の位置に応じて前記複数の光反射部の姿勢を切り換えて、前記ｍ個の実行光源のそれぞれから出射した光を前記ｍ個の光照射部のいずれかまで導く光路を形成させる。

請求項１に記載の発明によれば、光照射部の個数よりも多いｎ個の光源を備えるので、使用できない光源が発生した場合であっても他の光源を実行光源として選択することによって装置を稼働させ続けることができる。また、ｎ個の光源のうちのいずれが実行光源として選択されても、ｍ個の光照射部のそれぞれと当該光照射部に光を供給する光源との間に形成される光路の光路長が一定となるので、実行光源として選択する光源を変更しても光学性能が低下することがない。したがって、光学性能を維持しつつ、高い稼働率を実現できる。

請求項３に記載の発明によれば、ｍ個の光照射部のそれぞれの光軸が、互いに隣接する２個の光源を両端点とする線分を垂直２等分する平面上に位置するように配置される。すなわち、ｍ個の光照射部のそれぞれが、２個の光源のいずれからも等距離となる位置に配置されるので、これら２個の光源と光照射部との間に形成される光路の光路長を一定とすることができる。したがって、これら２個の光源のうちの一方が使用できない場合は他方を実行光源として選択することによって、光路長を変化させることなく光照射部に光を供給することができる。

請求項４に記載の発明によれば、光反射部の姿勢を切り換えることによって実行光源のそれぞれから出射した光を光照射部のいずれかまで導く光路を形成させるので、実行光源として選択される光源が変わっても、簡易かつ迅速に新たな光路を形成させることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において参照される各図には、各部材の位置関係や動作方向を明確化するために、共通のＸＹＺ直交座標系が付されている。

〈１．パターン描画装置の全体構成〉
この発明の実施の形態に係るパターン描画装置１００の全体構成について、図１，図２を参照しながら説明する。図１は、パターン描画装置１００の構成を示した側面図である。また、図２はパターン描画装置１００の上面図である。パターン描画装置１００は、液晶表示装置のカラーフィルタを製造する工程において、カラーフィルタ用のガラス基板（以下、単に「基板」という。）Ｗの上面（加工面）に所定のパターンを描画するための装置である。

パターン描画装置１００は、基板Ｗを保持するためのステージ１と、ステージ１に連結されたステージ駆動部２と、ステージ１に保持された基板Ｗの上面にパルス光を照射するヘッド部３と、ヘッド部３にパルス光を供給する光供給部４と、光供給部４から出射されたパルス光をヘッド部３に導く光路形成部５と、装置各部の動作を制御するための制御部６とを備えている。

ステージ１は、平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持するための保持部である。ステージ１の上面には複数の吸引孔（図示省略）が形成されている。このため、ステージ１上に基板Ｗを載置したときには、吸引孔の吸引圧により基板Ｗはステージ１の上面に固定保持される。なお、ステージ１上に保持された基板Ｗの表面には、カラーレジスト等の感光材料の層が形成されている。

ステージ駆動部２は、ステージ１を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、および回転方向（Ｚ軸周りの回転方向）に移動させるための機構である。ステージ駆動部２は、ステージ１を回転させる回転機構２１と、ステージ１を回転可能に支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を副走査方向に移動させる副走査機構２３と、副走査機構２３を介して支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査方向に移動させる主走査機構２５とを有している。

回転機構２１は、ステージ１の−Ｙ側の端部に取り付けられた移動子と、支持プレート２２の上面に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２１ａを有している。また、ステージ１の中央部下面側と支持プレート２２との間には回転軸２１ｂが設けられている。このため、リニアモータ２１ａを動作させると、固定子に沿って移動子がＸ軸方向に移動し、支持プレート２２上の回転軸２１ｂを中心としてステージ１が所定角度の範囲内で回転する。

副走査機構２３は、支持プレート２２の下面に取り付けられた移動子とベースプレート２４の上面に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２３ａを有している。また、支持プレート２２とベースプレート２４との間には、副走査方向にのびる一対のガイド部２３ｂが設けられている。このため、リニアモータ２３ａを動作させると、ベースプレート２４上のガイド部２３ｂに沿って支持プレート２２が副走査方向に移動する。

主走査機構２５は、ベースプレート２４の下面に取り付けられた移動子とパターン描画装置１００の基台７上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２５ａを有している。また、ベースプレート２４と基台７との間には、主走査方向にのびる一対のガイド部２５ｂが設けられている。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基台７上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向に移動する。

ヘッド部３は、ステージ１上に保持された基板Ｗの上面に所定パターンのパルス光を照射するための機構である。ヘッド部３は、ステージ１およびステージ駆動部２を跨ぐようにして基台７上に架設されたフレーム３１と、フレーム３１に副走査方向に沿って等間隔に取り付けられたｍ個（図２においては、ｍ＝５）の光学系ユニット３２を備える。

光学系ユニット３２は、光供給部４から光路形成部５を介して入射されたパルス光を所定のパターン形状に変形して基板Ｗの表面に照射する。光学系ユニット３２は、光供給部４より導入されたパルス光の輝度ムラやパワー密度を均一にする照明光学系３２１と、照明光学系３２１から導入されたパルス光を変形させて基板Ｗの上面に照射する光学ヘッド３２２とを有している。

光学ヘッド３２２の内部には、照明光学系３２１から導入されたパルス光を下方へ向けて出射するための出射部３２２１と、パルス光を部分的に遮光するためのアパーチャユニット３２２２と、パルス光を基板Ｗの上面に結像させるための投影光学系３２２３とが設けられている。アパーチャユニット３２２２には、所定の遮光パターンが形成されたガラス板であるアパーチャＡＰがセットされている。出射部３２２１から出射されたパルス光は、アパーチャユニット３２２２にセットされたアパーチャＡＰを通過する際に部分的に遮光され、所定パターンの光束に変形されて投影光学系３２２３へ入射する。投影光学系３２２３を通過したパルス光が基板Ｗの上面に照射されることにより、基板Ｗ上の感光材料に所定のパターンが描画される。また、図１に概念的に示したように、光学ヘッド３２２には、アパーチャユニット３２２２にセットされたアパーチャＡＰの位置を調整するためのアパーチャ駆動部３２２４が設けられている。アパーチャ駆動部３２２４は、アパーチャＡＰの水平位置（水平面内の傾きを含む）を調整することにより、基板Ｗに対するパターンの投影位置を調整することができる。アパーチャ駆動部３２２４は、例えば、複数のリニアモータを組み合わせて構成することができる。

光供給部４は、ｍ個の光学系ユニット３２のそれぞれに対してパルス光を供給するための機能部である。光供給部４は、副走査方向に沿って等間隔に取り付けられたｎ個（ただし、ｎ＝ｍ＋１であり、図２においては、ｎ＝６）の光源４１を備える。

光源４１は、レーザ発振器４１１と、レーザ発振器４１１と接続されたレーザ駆動部４１２とを有している。レーザ駆動部４１２を動作させると、レーザ発振器４１１からパルス光が発振される。発振されたパルス光は、光路形成部５内に導入される。

光路形成部５は、光供給部４から出射されたパルス光をヘッド部３に導く光路を形成する。光路形成部５は、その姿勢を切り換え可能に配設された複数のミラー５１（図５参照）を備える。ミラー５１については、後に具体的に説明する。また、図１に概念的に示したように、ミラー５１のそれぞれは、各ミラーの姿勢を切り換えるためのミラー姿勢切換部５２と接続されている。ミラー姿勢切換部５２は、ミラー５１の姿勢を切り換えることにより、各ミラー５１にて反射される光の進行方向を変更することができる。

制御部６は、パターン描画装置１００内の上記各部の動作を制御するための処理部である。図３は、パターン描画装置１００の上記各部と制御部６との間の接続構成を示したブロック図である。図３に示したように、制御部６は、主として、上記の回転機構２１、副走査機構２３、主走査機構２５、レーザ駆動部３５、照明光学系３２１、投影光学系３２２３、アパーチャ駆動部３９、レーザ駆動部４１２およびミラー姿勢切換部５２と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。なお、制御部６は、例えば、ＣＰＵやメモリを有するコンピュータにより構成され、コンピュータにインストールされたプログラムに従ってコンピュータが動作することにより上記の制御を行う。

このようなパターン描画装置１００において描画処理を行うときには、入力された描画データに従い、ステージ１を主走査方向および副走査方向に移動させつつ、ｍ個の光学系ユニット３２のそれぞれからパルス光を照射し、基板Ｗ上にパターンを描画する。具体的には、まず、ステージ１を主走査方向に移動させつつ、各光学系ユニット３２からパルス光を照射する。これにより、基板Ｗの上面には所定の露光幅（例えば５０ｍｍ幅）で複数本のパターンが主走査方向に描画される。１回の主走査方向への描画が終了すると、パターン描画装置１００は、ステージ１を副走査方向に露光幅分だけ移動させ、ステージ１を再び主走査方向に移動させつつ、各光学系ユニット３２からパルス光を照射する。このように、パターン描画装置１００は、光学系ユニット３２の露光幅ずつ基板Ｗを副走査方向にずらしながら、主走査方向への描画を所定回数（例えば４回）繰り返すことにより、基板Ｗ上にカラーフィルタ用のパターンを描画する。

〈２．光学系ユニットと光源との位置関係〉
上述の通り、パターン描画装置１００は、副走査方向に沿って等間隔に取り付けられたｍ個の光学系ユニット３２と、同じく副走査方向に沿って等間隔に取り付けられたｎ個（ｎ＝ｍ＋１）の光源４１とを備える。これらｍ個の光学系ユニット３２と、ｎ個の光源４１との配置関係について、図４を参照しながら説明する。図４は、光学系ユニット３２と光源４１との配置関係を模式的に示す図である。

なお、以下において、光学系ユニット列において、Ｘ方向についてｉ番目に配置された光学系ユニット３２を「光学系ユニット３２（ｉ）」と示す（ｉ＝１，２，…，ｍ（図４においては、ｍ＝５））。また、光源列において、Ｘ方向についてｉ番目に配置された光源４１を「光源４１（ｉ）」と示す（ｉ＝１，２，…，ｎ（図４においては、ｎ＝６）））。

光源列において、互いに隣接する光源４１（ｉ）と光源４１（ｉ＋１）とを両端点とする（より具体的には、各光源のレーザ光の出射位置Ｋを両端点とする）線分を線分Ｈ（ｉ）とし、線分Ｈ（ｉ）を垂直２等分する平面に含まれる鉛直軸を鉛直軸Ｒ（ｉ）とすると、光学系ユニット３２（ｉ）は、その光軸Ｌ（ｉ）が鉛直軸Ｒ（ｉ）と一致するように配置される。すなわち、光源列と光照射部列とが互いにずれて配置され、ｎ個の光源４１とｍ個の光照射部３２とが千鳥状に配置されることになる。

図４の例によると、例えば光学系ユニット３２（２）は、その光軸Ｌ（２）が鉛直軸Ｒ（２）（すなわち、光源４１（２）のレーザ光の出射位置Ｋと光源４１（３）のレーザ光の出射位置Ｋとを両端点とする線分Ｈ（２）を垂直２等分する平面に含まれる鉛直軸）と一致するように配置される。他の光学系ユニット３２（１）、光学系ユニット３２（３）、…、光学系ユニット３２（５）についても同様である。

なお、この実施の形態に係るパターン描画装置１００においては、光学系ユニット列と光源列とは、互いに同一のＸ−Ｚ平面上に配置されるものとするが（図２参照）、各列の配置はこれに限らない。例えば、光学系ユニット列と光源列とが図９に示すような配置とされてもよい。すなわち、Ｘ方向に沿って等間隔に配置された複数の光学系ユニット３２を含む光学系ユニット列と、同じくＸ方向に沿って等間隔に配置された複数の光源４１を含む光源列とが、同じＸ−Ｚ平面上に配置されない構成としてもよい。ただし、この配置構成においても、光源列と光学系ユニット列とが互いにずれて配置されることには変わりない。すなわち、各光学系ユニット３２は、その光軸Ｌが、互いに隣接する光源４１を両端点とする線分を垂直２等分する平面に含まれる鉛直軸と一致するように配置される。図９に示す配置構成の場合、各光源４１の光軸ＴはＹ軸に平行であり、各光学系ユニット３２の光軸ＬはＺ軸に平行となる。したがって、光源４１から出射されたパルス光はＹ軸に平行な方向に沿って進むこととなる。この出射光の進行方向をミラー等によってＺ軸に平行な方向に切り換えて、光学系ユニット３２に入射させればよい。

〈３．光路形成部〉
次に、光路形成部５について、図５を参照しながら説明する。図５は、光路形成部５の構成を模式的に示す図である。

光路形成部５は、副走査方向に沿って配列され、その姿勢を切り換え可能な複数のミラー５１を備える。より具体的には、ｎ個の光源４１（ｉ）（ｉ＝１，２，…，ｎ（図５においては、ｎ＝６））それぞれの光軸Ｍ（ｉ）上に配置されたｎ個の第１ミラー５１１と、ｍ個の光学系ユニット３２（ｉ）（ｉ＝１，２，…，ｍ（図５においては、ｍ＝５））ののそれぞれの光軸上Ｌ（ｉ）に配置されたｎ個の第２ミラー５１２とが、副走査方向に沿って交互に配列された構成を有する。

なお、以下において、Ｘ方向についてｉ番目に配置された第１ミラー５１１を「第１ミラー５１１（ｉ）」と示す（ｉ＝１，２，…，ｎ）。また、Ｘ方向についてｉ番目に配置された第２ミラー５１２を「第２ミラー５１２（ｉ）」と示す（ｉ＝１，２，…，ｍ））。

第１ミラー５１１（ｉ）は、光源４１（ｉ）から出射されたパルス光を入射光として受け、両隣の第２ミラー５１２（ｉ−１）、第２ミラー５１２（ｉ）のいずれかに向けて選択的に反射させる。すなわち、第１ミラー５１１（ｉ）は、光源４１（ｉ）から入射した光を、＋Ｘ方向に反射させて第２ミラー５１２（ｉ）に導く第１姿勢（実線位置）と、−Ｘ方向に反射させて第２ミラー５１２（ｉ−１）に導く第２姿勢（仮想線位置）との２姿勢の間で切り換え可能に取り付けられている。

ただし、両端部に配置された第１ミラー５１１（ｉ）（ｉ＝１，ｎ）は、固定的に取り付けられている。すなわち、第１ミラー５１１（１）は、光源４１（１）から出射されたパルス光を入射光として受け、第２ミラー５１２（１）に向けて反射させる。また、第１ミラー５１１（ｎ）は、光源４１（ｎ）から出射されたパルス光を入射光として受け、第２ミラー５１２（ｎ−１）（＝第２ミラー５１２（ｍ））に向けて反射させる。

第２ミラー５１２（ｉ）は、両隣の第１ミラー５１１（ｉ）、第１ミラー５１１（ｉ＋１）のいずれかから反射されたパルス光を入射光として受け、光学系ユニット３２（ｉ）に向けて反射させる。すなわち、第２ミラー５１２（ｉ）は、第２ミラー５１２（ｉ）から入射した＋Ｘ方向に進む光を−Ｚ方向に反射させて光学系ユニット３２（ｉ）に導く第１姿勢（実線位置）と、第１ミラー５１１（ｉ＋１）から入射した−Ｘ方向に進む光を−Ｚ方向に反射させて光学系ユニット３２（ｉ）に導く第２姿勢（仮想線位置）との２姿勢の間で切り換え可能に取り付けられている。

以上の構成により、光路形成部５は、ｍ個の光学系ユニット３２（ｉ）（ｉ＝１，２，…，ｍ）のそれぞれについて、各光学系ユニット３２（ｉ）に光を供給するための光路として、光源４１（ｉ）から出射された光を導く第１の光路ｄ１と、光源４１（ｉ＋１）から出射された光を導く第２の光路ｄ２とを形成することができる。すなわち、光学系ユニット３２（ｉ）に係る第１の光路ｄ１は、第１ミラー５１１（ｉ）を第１姿勢（実線位置）におくとともに、第２ミラー５１２（ｉ）を第１姿勢（実線位置）におくことによって形成される。また、光学系ユニット３２（ｉ）に係る第２の光路ｄ２は、第１ミラー５１１（ｉ＋１）を第２姿勢（仮想線位置）におくとともに、第２ミラー５１２（ｉ）を第２姿勢（仮想線位置）におくことによって形成される。

上述の通り、光学系ユニット３２（ｉ）（ｉ＝１，２，…，ｍ）のそれぞれは、その光軸Ｌ（ｉ）が、光源４１（ｉ）と光源４１（ｉ＋１）とを両端点とする線分を垂直２等分する平面に含まれる鉛直軸と一致するように配置されるので、各光学系ユニット３２（ｉ）に係る第１の光路ｄ１の光路長と第２の光路ｄ２の光路長とは等しくなる。

例えば、図５に示すように、光学系ユニット３２（３）に係る第１の光路ｄ１は、第１ミラー５１１（３）を第１姿勢（実線位置）におくとともに、第２ミラー５１２（３）を第１姿勢（実線位置）におくことによって形成される。また、光学系ユニット３２（３）に係る第２の光路ｄ２は、第１ミラー５１１（４）を第２姿勢（仮想線位置）におくとともに、第２ミラー５１２（３）を第２姿勢（仮想線位置）におくことによって形成される。また、光学系ユニット３２（３）の光軸Ｌ（３）は、光源４１（３）と光源４１（４）とを両端点とする線分を垂直２等分する平面に含まれる鉛直軸と一致するように配置されるので（図４参照）、光学系ユニット３２（３）に係る第１の光路ｄ１の光路長と第２の光路ｄ２の光路長とは等しくなる。他の光学系ユニット３２（１）、光学系ユニット３２（２）、光学系ユニット３２（４）、光学系ユニット３２（５）についても同様である。

〈４．実行光源と光学系ユニットとを結ぶ光路の形成〉
制御部６は、ミラー姿勢切換部５２を制御してミラー５１のそれぞれの姿勢を切り換えることによって、光路形成部５に、光源４１から出射されたパルス光をｍ個の光学系ユニット３２のそれぞれに導くｍ個の光路を形成させる。ｍ個の光路を形成する態様について、図６〜図８を参照しながら説明する。図６は、光路の形成にあたって制御部６が行う判断処理の流れを示す図である。図７および図８は、形成された光路を模式的に示す図である。

はじめに、制御部６は、ｎ個の光源４１のうちからｍ個の光源を実行光源４１０として選択する（ステップＳ１）。例えば、Ｘ方向についてのｔ番目（ｔは１〜ｎのうちの任意の自然数）に配置された光源４１（ｔ）がガス交換や故障等によって使用できない場合、光源４１（ｔ）をのぞく他のｍ個の光源を実行光源４１０として選択する。

続いて、制御部６は、ミラー姿勢切換部５２を制御してミラー５１の位置を適宜切り換えさせることによって、光路形成部５に、ｍ個の実行光源４１０のそれぞれから出射した光を、ｍ個の光学系ユニット３２のいずれかまで導くｍ個の光路を形成させる（ステップＳ２）。

ステップＳ２の処理動作についてより具体的に説明する。制御部６は、光路形成部５に、光学系ユニット３２（ｉ）（ただし、ｉ＜ｔ）に光を供給するための光路として、光源４１（ｉ）から出射された光を光学系ユニット３２（ｉ）まで導く光路（すなわち、当該光学系ユニット３２（ｉ）に係る第１の光路ｄ１）を形成させる。より具体的には、第１ミラー５１１（ｉ）を第１姿勢におくとともに、第２ミラー５１２（ｉ）を第１姿勢におくことによって、光学系ユニット３２（ｉ）に光を供給する光路を形成させる。

また、制御部６は、光路形成部５に、光学系ユニット３２（ｉ）（ただし、ｉ≧ｔ）に光を供給するための光路として、光源４１（ｉ＋１）から出射された光を光学系ユニット３２（ｉ）まで導く光路（すなわち、当該光学系ユニット３２（ｉ）に係る第２の光路ｄ２）を形成させる。より具体的には、第１ミラー５１１（ｉ＋１）を第２姿勢におくとともに、第２ミラー５１２（ｉ）を第２姿勢におくことによって、光学系ユニット３２（ｉ）に光を供給する光路を形成させる。これにより、ｍ個の実行光源４１０のそれぞれから出射した光を、光学系ユニット３２のいずれかまで導くｍ個の光路が形成される。

例えば、図７に示すように、Ｘ方向について３番目に配置された光源４１（３）がガス交換等ために使用できない場合、制御部６は、光源４１（１）、光源４１（２）および光源４１（４）〜光源４１（６）を実行光源４１０として選択する。

そして、光路形成部５に、光学系ユニット３２（１）に光を供給するための光路として、光源４１（１）から出射された光を光学系ユニット３２（１）まで導く光路（光学系ユニット３２（１）に係る第１の光路ｄ１）を形成させる。同様に、光学系ユニット３２（２）に係る第１の光路ｄ１を形成させる。また、光学系ユニット３２（３）に光を供給するための光路として、光源４１（４）から出射された光を光学系ユニット３２（３）まで導く光路（光学系ユニット３２（３）に係る第２の光路ｄ２）を形成させる。同様に、光学系ユニット３２（４）、光学系ユニット３２（５）に係る第２の光路ｄ２を形成させる。これにより、５個の実行光源４１０のそれぞれから出射した光を、光学系ユニット３２のいずれかまで導く５個の光路が形成される。

また例えば、図８に示すように、Ｘ方向について１番目に配置された光源４１（１）が使用できない場合、制御部６は、光源４１（２）〜光源４１（６）を実行光源４１０として選択する。

そして、光路形成部５に、光学系ユニット３２（１）に光を供給するための光路として、光源４１（２）から出射された光を光学系ユニット３２（１）まで導く光路（光学系ユニット３２（１）に係る第２の光路ｄ２）を形成させる。同様に、光学系ユニット３２（２）、光学系ユニット３２（３）、…光学系ユニット３２（５）に係る第２の光路ｄ２を形成させる。これにより、５個の実行光源４１０のそれぞれから出射した光を、光学系ユニット３２のいずれかまで導く５個の光路が形成される。

例えば光学系ユニット３２（１）に着目すると、光源４１（３）が使用できない場合（図７）には、光源４１（１）から出射された光が第１の光路ｄ１を通じて光学系ユニット３２（１）に供給される。一方、光源４１（１）が使用できない場合（図８）には、光源４１（２）から出射された光が第２の光路ｄ２を通じて光学系ユニット３２（１）に供給される。ここで上述の通り、光学系ユニット３２（１）について形成される第１の光路ｄ１の光路長と第２の光路ｄ２の光路長とは互いに等しい。したがって、実行光源４１０として選択される光源が変わっても、光学系ユニット３２（１）には、光源から出射されてから同じ光路長を経た光が入射することになる。他の光学系ユニット３２についても事情は同じである。すなわち、ｎ個の光源４１のうちのいずれが実行光源４１０として選択されても、光学系ユニット３２のそれぞれと当該光学系ユニット３２に光を供給する光源との間に形成される光路の光路長が一定となる。

〈５．効果〉
上記のパターン描画装置１００は、ｍ個の光学系ユニット３２と、ｎ個（ｎ＝ｍ＋１）の光源４１を備える。したがって、光源４１のいずれかがメンテナンスや故障のために使用できない場合であっても、残りの光源４１を実行光源４１０として選択することができるので、使用できない光源４１が発生した場合であっても装置を稼働させ続けることができる。

例えば、光源４１としてエキシマレーザを用いた場合、エキシマレーザのガス交換を行っている間も装置を停止する必要がなく、また、共振器を交換する間も装置を停止する必要がない。したがって、装置の稼働率は１００％となる。さらに、光源４１のいずれかに突発的な故障が生じた場合であっても、装置を稼働させ続けることができる。したがって、生産ラインを停止する必要もなく、故障による損害を最小限に抑えることができる。

また、光路形成部５は、ｍ個の光学系ユニット３２（ｉ）（ｉ＝１，２，…，ｍ）のそれぞれに光を供給するための光路として、互いに光路長の等しい２つの光路（光源４１（ｉ）から出射された光を光学系ユニット３２（ｉ）まで導く第１の光路ｄ１と、光源４１（ｉ＋１）から出射された光を光学系ユニット３２（ｉ）まで導く第２の光路ｄ２）を形成することができるので、ｎ個の光源４１のうちで実行光源４１０として選択される光源が変更されても、光学系ユニット３２のそれぞれと当該光学系ユニット３２に光を供給する光源との間に形成される光路の光路長は変化しない。したがって、実行光源として選択する光源を変更しても光学性能が低下することがない。

また、制御部６は、ミラー姿勢切換部５２を制御してミラー５１のそれぞれの姿勢を切り換えることによって、光路形成部５に、光源４１から出射されたパルス光をｍ個の光学系ユニット３２のそれぞれに導くｍ個の光路を形成させるので、実行光源４１０として選択される光源光源４１が変更されても、簡易かつ迅速に新たなｍ個の光路を形成させることができる。

〈６．変形例〉
上記のパターン描画装置１００は、固定配置されたｍ個の光学系ユニット３２に対してステージ１を移動させる構成であったが、ステージ１と光学系ユニット３２とを相対的に移動させる構成であればよい。例えば、ステージ１を固定配置し、その上方においてｍ個の光学系ユニット３２を移動させる構成であってもよい。ただしこの場合、ｍ個の光学系ユニット３２とｎ個の光源４１との相対配置関係が維持されるように、ｎ個の光源４１をも併せて移動させる構成とする。

また、上記のパターン描画装置１００は、光路の切り換えをミラーの姿勢を切り換えることによって行っていたが、光路を切り換える構成はこれに限らない。例えば、ミラーではなくプリズム等を用いて光路を切り換える構成としてもよい。

また、上記のパターン描画装置１００は、レーザ発振器４１１のパルス光を使用していたが、光源や照射方式は上記の例に限定されるものではない。例えば、単波長の光だけではなく複数の波長が混在している光や紫外線を使用する構成であってもよく、また、パルス光ではなく連続的な光を照射する構成であってもよい。例えば、光源として、ＬＥＤや水銀灯を用いてもよい。

また、上記のパターン描画装置１００は、カラーフィルタ用のガラス基板Ｗを処理対象としていたが、半導体基板、プリント基板、プラズマ表示装置用ガラス基板等の他の基板を処理対象とするものであってもよい。基板ではなく、樹脂、木材、レザー、紙等を処理対象とするものであってもよい。

本発明の１実施形態に係るパターン描画装置の側面図である。 本発明の１実施形態に係るパターン描画装置の上面図である。 制御部と各部との間の接続構成を示したブロック図である。 光学系ユニットと光源との配置関係を模式的に示す図である。 光路形成部の構成を模式的に示す図である。 光路の形成にあたって制御部が行う判断処理の流れを示す図である。 光源から出射されたパルス光を光学系ユニットに導く光路を模式的に示す図である。 光源から出射されたパルス光を光学系ユニットに導く光路を模式的に示す図である。 光学系ユニットと光源との配置関係を模式的に示す図である。 従来のパターン描画装置の構成を模式的に示す図である。 従来のパターン描画装置の構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１ ステージ
２ ステージ駆動部
３ ヘッド部
４ 光供給部
５ 光路形成部
６ 制御部
３２ 光学系ユニット
４１ 光源
５１ ミラー
５２ ミラー姿勢切換部
５１１ 第１ミラー
５１２ 第２ミラー
４１０ 実行光源

Claims (4)

1. 加工面に所定のパターンを描画する描画装置であって、
   ｎ個の光源（ｎは２以上の自然数）と、
   それぞれが、前記ｎ個の光源のいずれかから入射された光を所定のパターン形状に変形し、前記加工面の表面に前記所定のパターンの光を照射するｍ個の光照射部（ｍはｎより小さい自然数）と、
   前記ｎ個の光源のうちから実行光源として選択されたｍ個の光源のそれぞれから出射した光を、前記ｍ個の光照射部のいずれかまで導くｍ個の光路を形成する光路形成部と、
   前記光路形成部を制御して、前記ｎ個の光源のうちのいずれが前記実行光源として選択されても、前記ｍ個の光照射部のそれぞれと当該光照射部に光を供給する光源との間に形成される光路の光路長が一定となるような光路を形成させる光路形成部制御手段と、
   を備えることを特徴とする描画装置。
2. 請求項１に記載の描画装置であって、
   前記ｎ個の光源のそれぞれが、
   レーザ光を発生するレーザ発生手段、
   を備えることを特徴とする描画装置。
3. 請求項１または２に記載の描画装置であって、
   ｍとｎは、ｍ＝ｎ−１の関係を満足し、
   前記ｎ個の光源が、それぞれの光軸と略直交する方向に列状に配置されるとともに、前記ｍ個の光照射部が、それぞれの光軸と略直交する方向に列状に配置され、
   前記ｍ個の光照射部のそれぞれの光軸が、互いに隣接する２個の光源を両端点とする線分を垂直２等分する平面上に位置するように、前記ｎ個の光源の列と前記ｍ個の光照射部の列とが互いにずれて配置されることにより、前記ｎ個の光源と前記ｍ個の光照射部とが千鳥状に配置されることを特徴とする描画装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の描画装置であって、
   前記光路形成部が、
   姿勢を切り換え可能な複数の光反射部、
   を備え、
   前記光路形成部制御手段が、
   前記ｍ個の実行光源の位置に応じて前記複数の光反射部の姿勢を切り換えて、前記ｍ個の実行光源のそれぞれから出射した光を前記ｍ個の光照射部のいずれかまで導く光路を形成させることを特徴とする描画装置。

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