JP2009237417A - パターン描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照射機構と基板との相対位置に基づいて、高精度なパターン描画を実現する技術を提供することを目的とする。
【解決手段】基板保持プレート２１に保持された基板９０に向けて照射ユニット３３から光ビームを照射することで、基板９０にパターン描画を行う。このとき、ベースプレート２３の主走査方向の位置をレーザ測長器４２によって測定するとともに、架橋構造体１２に固設された照射ユニット３３の主走査方向の位置をレーザ測長器４１によって測定する。制御部８は、レーザ測長器４１，４２から出力される各検出結果に基づいて、照射ユニット３３と基板９０の相対位置を算出し、当該算出結果に基づいて、照射ユニット３３による光ビームの照射制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板にパターンを描画する技術に関するものであって、特に描画精度を向上させる技術に関する。

従来より、半導体基板やプリント基板、並びに、プラズマ表示装置、液晶表示装置、フォトマスク用のガラス基板等に形成された感光材料（例えばフォトレジスト）の層（感材層）に、光を照射することによって、パターンの描画が行われている。

例えば特許文献１では、描画材料となる基板を水平姿勢で保持しつつ移動するステージと、基板の上面に光ビームを照射する照射ユニットとを備えるパターン描画装置が開示されている。このようなパターン描画装置では、基板を移動させつつ位置検出器（レーザ測長器）により基板の精密な位置（実際には、主走査方向に移動するステージの位置）を測定しつつ、所定位置に固定された照射ユニットから光を出射することにより、基板の主面に直接的に所定のパターンを描画する。このような、直描型のパターン描画装置では、フォトマスクを使用しないため、パターンのピッチや幅の変更に柔軟に対応することができる。

特開２００５−２２１５９６号公報

ここで、上述のパターン描画装置では、照射ユニットが所定の位置に固定されているため、基板の位置のみに基づいて描画処理が行われる。ところが、ステージの移動や駆動系からの振動等によって、照射ユニットを支持している支持部材（支柱等）に撓みが生じ、照射ユニットが所定位置からずれてしまう（位置ズレする）場合がある。さらには、その他の環境要因によって、照射ユニットが固定位置から位置ズレするおそれもある。すなわち、パターン描画を行ったときに、パターンが描画されるパターン領域の一部分に、位置ズレが発生するおそれがあった。

また、スループットを向上させるために、パターン描画時における基板の移動速度を高速化することが考えられるが、このような場合には、照射ユニットがさらに大きく位置ズレしてしまうおそれもある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、照射機構と基板との相対位置に基づいて、高精度なパターン描画を実現する技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、所定の感材層を有する基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板に対して描画用のエネルギービームを照射する照射手段と、前記照射手段および前記保持手段のうちのどちらか一方を移動させる移動手段と、前記照射手段と前記保持手段との相対位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段による検出結果に基づいて、前記照射手段による前記エネルギービームの照射制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るパターン描画装置であって、前記検出手段は、前記照射手段の位置を検出する第１位置検出手段と、前記第１位置検出手段に対して固定された位置に配置され、前記保持手段の位置を検出する第２位置検出手段とを含み、前記相対位置は、前記第１位置検出手段と前記第２位置検出手段とのそれぞれによる検出結果に基づいて決定されることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係るパターン描画装置であって、前記保持手段の上方に略水平に掛け渡された架橋構造体と前記架橋構造体と前記保持手段とを支持する架台とをさらに備え、前記照射手段が、前記架橋構造体に取り付けられることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明に係るパターン描画装置であって、前記照射手段は、前記移動手段により所定方向に移動する基板に向けて、前記エネルギービームを照射することによってパターンを描画するとともに、前記位置検出手段は、前記所定方向についての前記照射手段と前記保持手段の相対位置を検出することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係るパターン描画装置であって、前記照射手段は、前記移動手段により所定方向に沿って往復移動する基板に向けて、エネルギービームを照射することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明に係るパターン描画装置であって、前記照射手段は、光ビームを照射することを特徴とする。

本発明によれば、照射手段と保持手段との相対位置を検出し、当該検出結果に基づいてエネルギービームを照射することによって、パターン描画の精度を向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 第１の実施の形態＞
＜１．１． 構成および機能＞
図１は、本発明に係る第１の実施の形態におけるパターン描画装置１を示す斜視図である。また、図２は、パターン描画装置１を示す上面図である。

なお、図１において、図示および説明の都合上、Ｚ軸方向が鉛直方向を表し、ＸＹ平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の各図についても同様である。また、図２では、説明の都合上、照明光学系３を二点鎖線により示している。

パターン描画装置１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、感光材料（本実施の形態では、カラーレジスト）の層（感材層）を有するカラーフィルタ用のガラス基板（以下、単に「基板」と称する。）９０に、所定のパターンを描画するための装置である。図１および図２に示すように、パターン描画装置１は、主に架台１１、移動プレート群２、照明光学系３、レーザ測長器４１，４２、および制御部８を備える。

［架台１１］
架台１１は、略直方体状の外形を有しており、その上面の略水平な領域には、架橋構造体１２や移動プレート群２が備えられる。架橋構造体１２は、移動プレート群２の上方に略水平に掛け渡されるようにして架台１１上に固定されている。詳細には、架橋構造体１２は、複数（本実施の形態では４本）の支柱部分と、支柱部分により下方から支持される板状部分とからなり、当該板状部分は、移動プレート群２の上方に掛け渡されるとともに、照明光学系３を載置する台座となっている。図１に示すように、架台１１は、移動プレート群２と架橋構造体１２とを一体的に支持する機能を有する。

［移動プレート群２］
移動プレート群２は、主に、基板９０を保持する基板保持プレート２１、基板保持プレート２１を下方から支持する支持プレート２２、支持プレート２２を下方から支持するベースプレート２３、ベースプレート２３を下方から支持する基台２４、基板保持プレート２１をＺ軸回りに回動させる回動機構２１１、支持プレート２２をＸ軸方向（副走査方向）に移動させるための副走査機構２２１、およびベースプレート２３をＹ軸方向（主走査方向）に移動させるための主走査機構２３１から構成される。

基板保持プレート２１は、図示を省略しているが、その上面に格子状の吸着溝が設けられており、これらの吸着溝の内底部には複数の吸着孔が分散して設けられている。これらの吸着孔は、真空ポンプ等に接続されており、当該真空ポンプを動作することによって、吸着溝内の雰囲気を排気することができる。これにより、基板９０を基板保持プレート２１の上面に吸着保持することができる。したがって、基板保持プレート２は、基板９０を保持する機能を有する。

回動機構２１１は、基板保持プレート２１の（−Ｙ）側端部に取り付けられた移動子と、支持プレート２２の上面に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２１１ａを有する。また、回動機構２１１は、基板保持プレート２１の中央部下面側と支持プレート２２との間に、回動軸２１１ｂを有する。リニアモータ２１１ａを動作させることによって、固定子に沿って移動子がＸ軸方向に移動し、基板保持プレート２１が支持プレート２２上の回動軸２１１ｂを中心として所定角度の範囲内で回動する。

副走査機構２２１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２３の上面に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２２１ａを有する。また、副走査機構２２１は、支持プレート２２とベースプレート２３との間に、副走査方向に延びる一対のガイド部２２１ｂを有する。リニアモータ２２１ａを動作させることによって、支持プレート２２がベースプレート２３上のガイド部２２１ｂに沿って副走査方向に移動する。

主走査機構２３１は、ベースプレート２３の下面に取り付けられた移動子と、基台２４上に設けられた固定子とにより構成されるリニアモータ２３１ａを有する。また、主走査機構２３１は、ベースプレート２３と架台１１との間に、主走査方向に延びる一対のガイド部２３１ｂを有する。リニアモータ２３１ａを動作させることによって、ベースプレート２３が基台２４上のガイド部２３１ｂに沿って主走査方向に移動する。したがって、基板保持プレート２１に基板９０を保持した状態で主走査機構２３１を動作させることによって、基板９０を主走査方向（Ｙ方向）に沿って移動させることができる。

［照明光学系３］
照明光学系３は、主にレーザ発振器３１、ビームスプリッタ３２、および照射ユニット３３から構成される。照明光学系３は、架台１１上において、移動プレート群２を跨ぐようにして設けられた架橋構造体１２の上部に備えられる。

レーザ発振器３１は、制御部８から送られる所定の駆動信号に基づいてパルス光を出射する光源装置である。レーザ発振器３１から出射されたパルス光は、図示しない光学系を介してビームスプリッタ３２へ導かれる。ビームスプリッタ３２に導かれたパルス光は、ビームスプリッタ３２の内部に設けられた複数のハーフミラー（図示せず）により、光量の等しい複数本（本実施の形態では６本）のパルス光に分割される。また、分割された複数本のパルス光は、ビームスプリッタ３２の（−Ｙ）側の面に沿って等間隔に配列された、互いに平行な光線として出射される。

複数（本実施の形態では６個）の照射ユニット３３は、ビームスプリッタ３２から出射される複数のパルス光のそれぞれを、基板９０の上面に照射させるための光学ユニットである。各照射ユニット３３は、複数本のパルス光のそれぞれに対応するように、副走査方向に沿って架橋構造体１２の側面上部に等間隔に設置されている。ビームスプリッタ３２から出射された複数のパルス光は、各照射ユニット３３の内部に設けられた光学系を介して、基板保持プレート２１に保持された基板９０の上面に照射される。これにより、基板９０の上面に形成された感光材料上に、副走査方向に沿って等間隔に所定のパターンが形成される。

ベースプレート２３を主走査方向に移動させることによって、基板９０を主走査方向へ移動させつつ、レーザ発振器３１からパルス光を繰り返し出射させると、基板９０の上面には、主走査方向に向けて断続的に露光された所定幅（例えば５０ｍｍ幅）のパターン群が複数本描画される。パターン描画装置１は、１回の主走査方向への描画が終了すると、基板保持プレート２１を副走査方向に照射ユニット３３の照射幅分だけ移動させ、基板保持プレート１０を再び主走査方向に移動させつつ、レーザ発振器３１からパルス光を断続的に出射する。このように、パターン描画装置１は、照射ユニット３３の照射幅分ずつ基板９０を副走査方向へずらしながら、主走査方向へのパターン描画を所定回数繰り返すことによって、基板９０の全面にカラーフィルタ用の規則性パターンを形成する。

図３は、照射ユニット３３の内部構成を示す概略斜視図である。図３では、１つの照射ユニット３３の内部構成のみを示しているが、他の照射ユニット３３についても同等の内部構成を有する。図３に示すように、照射ユニット３３は主に、直方体状の筺体の内部に、パルス光を通過させる貫通孔３３１、貫通孔３３１を通過したパルス光を下方に向けて反射させる反射ミラー３３２、パルス光を部分的に遮光して所定のパターン光を形成するためのアパーチャユニット３３３、および種々のミラー（図示せず）からなる投影照明光学系３３４を有する。これら各構成は、筺体の内部にそれぞれ固定されて一体化されている。

アパーチャユニット３３３は、複数種類の投影パターンが形成されたガラス板であるアパーチャ３３２ａを有している。反射ミラー３３２により下方に向けて反射されたパルス光は、アパーチャ３３３ａを通過する際に部分的に遮光され、カラーフィルタ用のパターン形状に形成されたパターン光として下方の投影照明光学系３３３へ入射される。

なお、図示を省略しているが、アパーチャユニット３３３は、リニアモータ等により構成される駆動機構を備えており、この駆動機構を動作させることによりアパーチャ３３３ａを主走査方向、副走査方向およびＺ軸回りの回転方向に移動させることができる。投影照明光学系３３４を通過した所定形状のパルス光が、基板９０の上面に照射されることにより、基板９０に塗布されたカラーレジストが感光して、基板９０にパターンが描画される。

［レーザ測長器４１，４２］
図１に戻って、レーザ測長器４１，４２は、図示しないレーザ光源（半導体レーザ）、リニア干渉系およびレシーバを備え、被検出対象物の位置を検出（測長）する機能を有する。レーザ測長器４１は、複数の照射ユニット３３の（−Ｙ）側に配置され、レーザ測長器４２は、ベースプレート２３の（−Ｙ）側に配置されている。また、レーザ測長器４２は、レーザ測長器４１に対して固定された位置に配置されている。また、レーザ測長器４１とレーザ測長器４２とは、互いに位置関係が固定された状態にある。なお、レーザ測長器４２は、架台１１上に設置されているものとするが、これに限られるものではなく、例えばレーザ測長器４１と同様にパターン描画装置１の外部に設置されていてもよい。

レーザ測長器４１では、レーザ光源から出射された光ビームがリニア干渉系を介して複数の照射ユニット３３のうちの１つに設置されたミラー４１１に入射する。そして、その反射光がリニア干渉系にて元の光ビームと干渉してレシーバにより受光される。そのレシーバからの出力に基づいて、照射ユニット３３の主走査方向についての位置が高精度に検出される。なお、ミラー４１１が取付けられる位置を、照射ユニット３３の下端部（光ビームが出射される部分）と近接する位置とすることによって、光ビームが出射される位置のズレ量を正確に検出することができるので、パターン描画装置１の描画精度をより向上させることができる。

一方、レーザ測長器４２では、レーザ光源から出射された光ビームがベースプレート２３に設置されたミラー４２１に入射する。そして、その反射光がリニア干渉系にて元の光ビームと干渉してレシーバにより受光される。そのレシーバからの出力に基づいて、ベースプレート２３の主走査方向についての位置が高精度に検出される。なお、基板保持プレート２１の主走査方向の位置は、主にベースプレート２３の主走査方向の移動に依存するため、レーザ測長器４１によって検出されたベースプレート２３の位置データは、基板保持プレート２１に保持された基板９０の主走査方向に関する位置データに相当する。

［制御部８］
図４は、パターン描画装置１の各部と制御部８との間の接続を示すブロック図である。

制御部８は、主として、移動プレート群２の移動機構である回動機構２１１、副走査機構２２１、主走査機構２３１、照明光学系３のレーザ発振器３１、照射ユニット３３、およびレーザ測長器４１，４２に電気的に接続されている。また、制御部８は、主に演算部８１、記憶部８２、入力部８３および表示部８４を備え、上記各部の制御を行う機能を有する。

オペレータは、入力部８３を介して基板保持プレート２１の主走査方向の移動速度や基板９０上面に生成するパターン情報（パターンデータ８２１）における複数の光照射領域の間隔等を設定することができる。なお、入力されるパターンデータ８２１は、例えばＣＡＤ（Computer Aided Design）等により生成されたデータをラスタライズ化した画像情報のデータであり、演算部８１によって記憶部８２に格納される。このパターンデータ８２１には、光ビームを照射すべき基板９０の位置情報が画素単位で記録されている。

演算部８１は、主として移動機構制御部８１１、照射制御部８１２および補正部８１３を備える。移動機構制御部８１１は、移動プレート群２の各移動機構の動作を制御する。補正部８１３は、レーザ測長器４１，４２による照射ユニット３３の位置およびベースプレート２３の位置（基板９０の位置に換算される）の検出結果に基づいて、照射ユニット３３の基板９０との正確な相対位置関係を示すデータ（補正データ８１３１（図７参照））を生成し、照射制御部８１２に出力する機能を有する。また、照射制御部８１２は、補正部８１３が生成する補正データ８１３１に基づいて、照明光学系３、特に照射ユニット３３からの光ビームの照射制御を行う機能を有する。これら補正部８１３、照射制御部８１２の動作ついては、後に説明する。

なお、制御部８の構成のうち、記憶部８２の具体例としては、データを一時的に記憶するＲＡＭ、読み取り専用のＲＯＭ、および磁気ディスク装置等が該当し、可搬性の光磁気ディスクやメモリーカード等の記憶媒体、およびそれらの読み取り装置等であってもよい。また、入力部８３には、ボタンやスイッチ類（キーボードやマウスを含む。）等が該当するが、タッチパネルディスプレイのように表示部８３の機能を兼ね備えたものであってもよい。表示部８３には、液晶ディスプレイや各種ランプ等が該当する。

以上が、パターン描画装置１の構成および機能の説明である。次に、パターン描画装置１の動作について説明する。

＜１．２． 動作＞
図５は、パターン描画装置１の動作の流れを示す図である。まず、あらかじめ主面に感光材料が塗布された基板９０が、図示しない搬送ロボット等により基板保持プレート２１上に搬入され、基板保持プレート２１の上面に載置される。基板９０は、基板保持プレート２１に形成された吸着孔によって吸引され、基板保持プレートの上面に略水平姿勢で保持される（ステップＳ１）。

次に、基板保持プレート２１に載置された基板９０の位置合わせを行うアライメントが行われる（ステップＳ２）。具体的には、パターン描画装置１は、基板９０上面の所定の位置にあらかじめ形成した目印（マーカ）を図示しないカメラ等によって撮像し、理想状態の位置（理想位置）からのズレ量を制御部８にて解析する。そして移動機構制御部８１１により回動機構２１１、副走査機構２２１および主走査機構２３１を動作させて、基板９０の理想位置からのズレ量を修正する。これにより、基板９０の位置が理想的な位置に高精度に合わせられる。

次に、配置位置が修正された基板９０に対して規則的なパターンが描画される（ステップＳ３）。図６は、基板９０を移動開始位置に移動させた状態を示す図である。まず基板９０が主走査方向への所定の移動開始位置となるように、移動機構制御部８１１が各移動機構を動作させる。具体的には、図６に示すように、基板９０の主走査方向の前方端（＋Ｙ側の端部）の位置が、照射ユニット３３の位置よりも（−Ｙ）側の位置となるようにされる。なお、移動プレート群２を停止させているときの、照射ユニット３３の位置を基準位置とする。

基板９０を所定の移動開始位置に移動させると、移動機構制御部８１１は、主走査機構２３１を動作させることによって、基板９０の主走査方向への移動を開始させる。これとともに、補正部８１３から入力される補正データ８１３１（図７参照）と、パターンデータ８２１とに基づいて、照射制御部８１２が照射ユニット３３へ制御信号を出力し、照射ユニット３３から主走査方向へ移動される基板９０に向けて、時間周期的にパルス光が出射される。これにより、基板９０上に主走査方向に沿って所定のパターンが形成される。

［補正処理］
ここで、補正部８１３による補正処理について、図７を参照しつつ具体的に説明する。図７は、パターン描画装置１の各部と制御部８の各部との接続を、データの流れとともに示すブロック図である。本実施の形態におけるパターン描画装置１では、上述のパターン描画（ステップＳ３）の間、照射ユニット３３およびベースプレート２３の位置が、それぞれレーザ測長器４１，４２によって常時（所定時間ごとに）検出される。これらレーザ測長器４１，４２によって検出された結果は、照射ユニット位置データ４１２および基板位置データ４２２として、補正部８１３にそれぞれ入力される。

照射ユニット３３は、架橋構造体１２に固定されており、その位置は常に一定となると考えられるが、実際には、移動プレート群２の移動や、照明光学系３の駆動系の振動等によって、照射ユニット３３の位置が常に一定とならないおそれがある。そこで、補正部８１３は、照射ユニット位置データ４１２を、基板位置データ４２２にフィードバックすることによって、基板９０と照射ユニット３３のより精密な相対位置を算出する。

詳細には、補正部８１３は、基板位置データ４２２に含まれる基板９０の位置情報から、照射ユニット位置データ４１２に含まれる照射ユニット３３の基準位置からのズレ量を減算することによって、補正データ８１３１を取得する。例えば、基板９０の位置が＋１００ｍｍの位置（すなわち、移動開始位置から＋Ｙ側へ１００ｍｍ進んだ位置）であって、照射ユニット３３の位置が−２μｍの位置（すなわち、照射ユニット３３が基準位置から−Ｙ側へ２μｍズレた位置）と検出された場合、基板９０の照射ユニット３３に対する相対位置は｛＋１００ｍｍ−（−２μｍ）｝と算出される。

このように、本実施の形態における補正部８１３は、照射ユニット３３が基準位置にある状態（理想状態）と、実際の照射ユニット３３の位置との間のズレ量だけ、基板９０の位置を補正することによって、精密な基板９０と照射ユニット３３との相対位置を算出する。すなわち、補正部８１３は、レーザ測長器４１およびレーザ測長器４２が出力する検出結果に基づいて、基板９０と照射ユニット３３の相対位置を決定する。これにより、パターン描画装置１は、高精度な描画処理を行うことができる。

次に照射制御部８１２は、補正データ８１３１に基づく読出しアドレス信号を記憶部８２へ向けて出力し、パターンデータ８２１に含まれる当該補正データ８１３１に対応する露光情報を読出す。そして照射制御部８１２は、照射ユニット３３へ向けて照射タイミング制御信号８１２１を出力し、照射ユニット３３から基板９０へ向けた光ビームの照射制御を行う（例えば照射のＯＮ／ＯＦＦ等）。

従来のパターン描画装置のように、照射ユニット３３の位置ズレを考慮しなかった場合には、照射制御部８１２は、基板９０の位置のみに応じて、記憶部８２のパターンデータを読出すこととなる。しかし、本実施の形態では、さらに照射ユニット３３の位置ズレ分にも応じて、記憶部パターンデータ８２１の読出しタイミングが早まったり遅まったりすることによって、照射ユニット３３による露光タイミングが調整される。

このように、パターン描画装置１は、基板９０と照射ユニット３３との精密な相対位置関係に基づいて、基板９０の露光を行うことができるため、パターン描画の精度を向上させることができる。

再び図６に戻って、パターン描画装置１によるパターン描画（ステップＳ３）について説明する。１度目の（＋Ｙ）方向のパターン描画が終了すると（往路）、副走査機構２２１が駆動され、基板９０が副走査方向（例えば（＋Ｘ）側）へ所定幅分移動する。この移動量は、照射ユニット３３の照射幅分に相当する。そして基板９０が移動されると、主走査機構２３１が駆動され、基板９０の（−Ｙ）方向への移動が開始される。これとともに、照射ユニット３３から周期的にパルス光が照射され、基板９０にパターンが描画される（復路）。なお、この復路におけるパターン描画においても、補正部８１３による上記補正処理が随時行われる。この往復動作が所定回数続けられることにより、基板９０の全面にパターンが形成（描画）される。

次に、ステップＳ３においてパターンが描画された基板９０は、搬送ロボット等により、基板保持プレート２１の上面から搬出される（ステップＳ４）。なお、基板９０に描画された各パターンは、後の工程で現像処理されて、赤、緑、青のいずれかの色を有するサブ画素とされる。

以上が、パターン描画装置１の動作についての説明である。このように、本実施の形態では、パターン描画装置１が、照射ユニット３３の主走査方向の位置と、ベースプレート２３の主走査方向の位置とを検出するレーザ測長器４１，４２を備えることによって、基板９０と照射ユニット３３との相対位置関係を正確に算出することができるため、基板９０に高精度なパターンを形成することができる。

＜２． 第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、パターン描画装置１がレーザ測長器４１を備えることによって、照射ユニット３３の主走査方向における位置を検出していたが、位置検出機構はもちろんこれに限られるものではない。

＜２．１． 構成および機能＞
図８は、第２の実施の形態におけるパターン描画装置１ａの各部と制御部８ａの各部との接続を、データの流れとともに示すブロック図である。なお、第１の実施の形態と同様の構成については同符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施の形態では、複数の照射ユニット３３の１つに、加速度検出器４１ａが取り付けられる。なお、加速度検出器４１ａの取り付け位置は、第１の実施の形態におけるミラー４１１と同様の位置（すなわち、照射ユニット３３の下端部（光ビームが出射される部分）と近接する位置）とされる。加速度検出器４１ａの具体的な構成についてはここでは省略するが、加速度検出器４１ａは、照射ユニット３３が架橋構造体１２の振動等により基準位置からズレたときの、当該照射ユニット３３の加速度を検出する機能を有する。また、図８に示すように、加速度検出器４１ａは、当該検出結果を、照射ユニット加速度データ４１２ａとして制御部８ａが備える補正部８１３ａに伝達する。

本実施の形態では、あらかじめ記憶部８２に対応データ８２２が格納されている。ここで、対応データ８２２について説明する。対応データ８２２は、照射ユニット３３が移動したときの加速度と、そのときの照射ユニット３３の位置との相関関係（対応関係）を示すデータである。この対応データ８２２は、具体的には、以下のようにして取得される。

すなわち、あらかじめパターン描画装置１ａによりパターン描画が行い、このときの照射ユニット３３の主走査方向についての加速度を加速度検出器４１ａにより検出すると同時に、照射ユニット３３の主走査方向についての位置を、レーザ測長器等により検出する。そしてこれらの検出結果は、演算部８１によって処理される。これにより、照射ユニット３３の加速度と、その加速度が検出されたときの照射ユニット３３の位置との対応関係が記録された対応データ８２２が生成される。そしてこの対応データ８２２は、演算部８１によって記憶部８２に格納される。なお、この対応データ８２２を生成するときのパターン描画処理は、光ビームが実際に照射されない模擬的な処理であってもよい。

このように、対応データ８２２をあらかじめ取得しておくことによって、以降のパターン描画処理では、照射ユニット３３の加速度を検出するとともに、対応データ３３を参照することによって、当該照射ユニット３３の位置を知ることができる。すなわち、本実施形態では、第１の実施の形態におけるレーザ測長器４１を常設する必要がなくなる。

＜２．２． 動作＞
次にパターン描画装置１ａの動作について、図８を参照しつつ説明する。なお、第１の実施の形態におけるパターン描画装置１と同様の動作についての詳細な説明は省略し、主に異なる点について説明する。

図８に示すように、パターン描画（ステップＳ３、図５参照）を行うときに、加速度検出器４１ａから照射ユニット加速度データ４１２ａが補正部８１３ａに入力される。そして補正部８１３ａは、記憶部８２に格納されている対応データ８２２を読出すことによって、当該検出された加速度に対応する照射ユニット３３の位置（予想される位置）情報を取得する。

さらに補正部８１３ａは、第１の実施の形態における補正部８１３と同様に、レーザ測長器４２から入力される基板位置データ４２２と、対応データ８２２から取得した照射ユニット３３の位置情報とから、基板９０と照射ユニット３３の相対位置を算出する。算出された結果は、補正データ８１３１として照射制御部８１２に出力される。

次に照射制御部８１２は、記憶部８２に格納されているパターンデータ８２１と、補正データ８１３１とに基づいて、照射部３に対して照射タイミング制御信号を出力する。これにより、照射ユニット３３から光ビームが出射され、基板９０に所定のパターンが形成（描画）される。

以上のように本実施の形態では、第１の実施の形態のように、照射ユニット３３の位置を検出するためのレーザ測長器４１を常設する必要がなくなり、装置コストやフットプリントを削減することができる。

ただし、本実施の形態では、描画動作以外による照射ユニット３３の位置ズレが検出できないという点では、第１の実施の形態のパターン描画装置１のほうが描画精度に優れているといえる。しかし、照射ユニット３３の位置ズレの要因のほとんどが描画動作に起因するものと考えられるため、本実施の形態においても十分な描画精度を得ることができる。

＜３． 変形例＞
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。

例えば、上記実施の形態では、ベースプレート２３の主走査方向について位置を検出するために、レーザ測長器４２を用いているが、もちろんこれに限られるものでなく、例えば、リニアモータ２３１ａまたはガイド部２３１ｂに設けたエンコーダによって、ベースプレート２３の位置を検出してもよい。この場合であっても、エンコーダにより検出されるベースプレート２３の位置と、レーザ測長器４１あるいは加速度検出器４１ａで取得される照射ユニット３３の位置とに基づいて、補正部８１３，８１３ａが基板９０と照射ユニット３３との相対位置を算出することで、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態におけるパターン描画装置１では、露光パターンをアパーチャ３３３ａによって生成する構成としたが、露光パターンの生成機構はこれに限定されるものではない。例えばグレーティング・ライト・バルブ（ＧＬＶ）等の光学変調素子によって、露光パターンを生成する構成を有する描画装置であってもよい。なお、ＧＬＶ（回折格子型の変調素子）は、０次回折光の強度が強くなる状態と、奇数次回折光の強度が強くなる状態との間で切り換え可能な回折格子により構成される。例えば０次回折光のみを投影光学系に導くように設計することによって、ＧＬＶを描画用の信号光のスイッチング素子として機能させることができる。

また、上記実施の形態では、照射ユニット３３の位置を常に検出するものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えばあらかじめ、パターン描画処理処理時における照射ユニット３３の基準位置からのズレ量を時系列的に測定しておき、以降のパターン描画処理では、あらかじめ取得した各タイミングにおける照射ユニット３３のズレ量を基板９０の位置にフィードバックすることで、照射ユニット３３と基板９０の相対位置を算出してもよい。この場合、検出機構を常設する必要がなくなるため、装置コストやフットプリントを削減することができる。

また、上記実施の形態では、移動プレート群２を主走査方向へ移動させつつ、照射ユニット３３から光ビームを照射すると説明したが、このようなものに限られるものではなく、例えば、基板９０を固定しつつ、照射ユニット３３を移動させることによって、パターン描画を行う場合にも、本発明を適用することができる。

また、上記実施の形態では、ベースプレート２３の位置および照射ユニット３３の位置を、一箇所についてのみ検出しているが、これに限られるものではなく、複数箇所で位置を検出するようにしてもよい。この場合、複数箇所でベースプレート２３または照射ユニット３３の位置を検出した後、例えばこれらの平均値を算出すること等によって、検出結果の誤差を少なくすることができる。

また、上記実施の形態では、主走査方向のベースプレート２３と照射ユニット３３の相対位置を検出すると説明したが、これに限られるものではなく、例えば副走査方向についての相対位置についても検出するようにしてもよい。この場合、副走査方向についての描画精度も向上させることができる。

また、上記実施の形態では、基板９０にパターンを形成するための描画用のエネルギービームとして光ビームを利用しているが、これに限られるものではなく、例えば電子ビーム、イオンビーム、Ｘ線等が用いられてもよい。

また、上記実施の形態では、制御部８が専用の電子回路によって構成されるものとしているが、これに限られるものではなく、これらの機能がソフトウェア的に実現されてもよい。

さらに、上記実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。

本発明に係る第１の実施の形態におけるパターン描画装置を示す斜視図である。 パターン描画装置を示す上面図である。 照射ユニットの内部構成を示す概略斜視図である。 パターン描画装置の各部と制御部との間の接続を示すブロック図である。 パターン描画装置の動作の流れを示す図である。 基板を移動開始位置に移動させた状態を示す図である。 パターン描画装置の各部と制御部の各部との接続を、データの流れとともに示すブロック図である。 第２の実施の形態におけるパターン描画装置の各部と制御部の各部との接続を、データの流れとともに示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ パターン描画装置
１０ 基板保持プレート
１１ 架台
１２ 架橋構造体
２ 移動プレート群
２１ 基板保持プレート
２３ ベースプレート
２３１ 主走査機構
３ 照明光学系
３３ 照射ユニット
４１，４２ レーザ測長器
４１ａ 加速度検出器
４１２ 照射ユニット位置データ
４１２ａ 照射ユニット加速度データ
４２２ 基板位置データ
８，８ａ 制御部
８１１ 移動機構制御部
８１２ 照射制御部
８１３，８１３ａ 補正部
８１３１ 補正データ
９０ 基板

Claims (6)

1. 所定の感材層を有する基板にパターンを描画するパターン描画装置であって、
   基板を保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された基板に対して描画用のエネルギービームを照射する照射手段と、
   前記照射手段および前記保持手段のうちのどちらか一方を移動させる移動手段と、
   前記照射手段と前記保持手段との相対位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段による検出結果に基づいて、前記照射手段による前記エネルギービームの照射制御を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とするパターン描画装置。
2. 請求項１に記載のパターン描画装置であって、
   前記検出手段は、
   前記照射手段の位置を検出する第１位置検出手段と、
   前記第１位置検出手段に対して固定された位置に配置され、前記保持手段の位置を検出する第２位置検出手段と、
   を含み、
   前記相対位置は、前記第１位置検出手段と前記第２位置検出手段とのそれぞれによる検出結果に基づいて決定されることを特徴とするパターン描画装置。
3. 請求項１または２に記載のパターン描画装置であって、
   前記保持手段の上方に略水平に掛け渡された架橋構造体と
   前記架橋構造体と前記保持手段とを支持する架台と、
   をさらに備え、
   前記照射手段が、前記架橋構造体に取り付けられることを特徴とするパターン描画装置。
4. 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、
   前記照射手段は、
   前記移動手段により所定方向に移動する基板に向けて、前記エネルギービームを照射することによってパターンを描画するとともに、
   前記位置検出手段は、
   前記所定方向についての前記照射手段と前記保持手段の相対位置を検出することを特徴とするパターン描画装置。
5. 請求項４に記載のパターン描画装置であって、
   前記照射手段は、
   前記移動手段により所定方向に沿って往復移動する基板に向けて、エネルギービームを照射することを特徴とするパターン描画装置。
6. 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、
   前記照射手段は、光ビームを照射することを特徴とするパターン描画装置。

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