JP2010039362A - パターン描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン描画装置において、基部と浮上部との接触を防止あるいは最小限に止めることができる技術を提供する。
【解決手段】パターン描画装置１は、ステージを主走査方向に移動させるための静圧軸受ガイド５１を有する。静圧軸受ガイド５１には、スライダ６２とレール６１との間隔の変動を計測するレーザ変位計６２１、あるいは、スライダ６２とレール６１とが接触したときに発生する振動を検出する振動センサが設けられている。パターン描画装置１の制御部は、レーザ変位計６２１あるいは振動センサから出力される信号を受信し、スライダ６２とレール６１との間隔が許容値未満になった、あるいは、スライダ６２とレール６１とが接触したと判断すると、駆動部の動作を非常停止させる。これにより、スライダ６２とレール６１との接触を防止あるいは最小限に止めることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、カラーフィルタ用ガラス基板、フラットパネルディスプレイ（液晶表示装置，プラズマ表示装置等）用ガラス基板、半導体基板、プリント基板等の基板の主面にパターンを描画するパターン描画装置に関する。

カラーフィルタ等の基板の製造工程では、感光性材料の層が形成された基板の主面に光を照射することにより、基板の主面にパターンを描画する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、基板を載置するステージと、ステージ上に載置された基板の主面に光を照射する複数の光学ヘッドとを備え、ステージを水平方向に移動させつつ、複数の光学ヘッドから断続的に光を照射することにより、基板の主面に所定のパターンを描画する。

従来のパターン描画装置については、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００８−５１８６６号公報

パターン描画装置は、装置の基部（固定部）に対してステージを滑らかに移動させるために、基部とステージとの間に静圧軸受ガイドを備えている。静圧軸受ガイドは、基部の上面に設けられたレールと、レールに沿って移動するスライダとを有する。スライダは、複数の吐出孔からレールの上面に向けて圧縮気体を吐出し、圧縮気体の圧力によってレールから僅かに浮上した状態で移動する。

このような静圧軸受ガイドにおいて、レールの上面とスライダの下面とは、微小な（例えば、１０μｍ程度の）間隙を介して対向している。このため、ステージに外力が加わったり、レール側あるいはスライダ側において部材の歪みが発生したりすると、レールの上面とスライダの下面とが接触してしまう場合がある。また、スライダから吐出される圧縮気体の圧力が低下した場合にも、レールの上面とスライダの下面とが接触してしまう可能性がある。

レールとスライダとの接触は、ステージの移動を不正確なものとし、パターン描画装置の描画品質を低下させる要因ともなる。また、レールとスライダとの接触が繰り返し発生すると、レールおよびスライダが徐々に損傷し、静圧軸受ガイドとしての機能が低下してしまう恐れもある。

特に、近年では、処理対象となる基板の大型化に伴い、静圧軸受ガイドのサイズや重量も大きくなる傾向にある。このため、レールやスライダに一旦損傷が発生すると、その修理には多大な時間と労力が掛かり、パターン描画装置に大きなダウンタイムを発生させてしまうこととなる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、パターン描画装置において、基部と浮上部との接触を防止あるいは最小限に止めることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、感光性材料の層が形成された基板の主面に光を照射することにより、基板の主面にパターンを描画するパターン描画装置において、基部と、前記基部の上面に対して所定の間隔を介して浮上した状態で、前記基部の上面に沿って移動する浮上部と、前記浮上部に前記基部の上面に沿う方向の駆動力を与える駆動手段と、前記浮上部とともに移動しつつ、基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持された基板の主面に光を照射する光照射手段と、前記駆動手段の動作を制御する制御手段と、前記基部と前記浮上部との間隔に応じた信号を前記制御手段へ出力する計測手段と、を備え、前記制御手段は、前記計測手段から受信した信号に基づいて前記基部と前記浮上部との間に許容値以上の間隔があるかどうかを判断し、前記基部と前記浮上部との間隔が許容値未満となったときには、前記駆動手段の動作を停止させることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパターン描画装置であって、前記基部は、前記浮上部が移動する方向に対して平行にのびる金属部を有し、前記計測手段は、前記浮上部に対して固定され、前記基部の前記金属部に対して光を照射するとともに、前記金属部から反射した光を受光し、照射光と反射光との干渉状態に基づいて、前記基部と前記浮上部との間隔に応じた信号を出力することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載のパターン描画装置であって、前記基部は、前記浮上部が移動する方向に対して平行にのびる金属部を有し、前記計測手段は、前記浮上部に対して固定され、前記計測手段と前記金属部との間の静電容量を計測することにより、前記基部と前記浮上部との間隔に応じた信号を出力することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載のパターン描画装置であって、前記浮上部は、前記金属部に対向する面に形成された凹部を有し、前記計測手段は、前記凹部の内部に固定されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、感光性材料の層が形成された基板の主面に光を照射することにより、基板の主面にパターンを描画するパターン描画装置において、基部と、前記基部の上面に対して所定の間隔を介して浮上した状態で、前記基部の上面に沿って移動する浮上部と、前記浮上部に前記基部の上面に沿う方向の駆動力を与える駆動手段と、前記浮上部とともに移動しつつ、基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持された基板の主面に光を照射する光照射手段と、前記駆動手段の動作を制御する制御手段と、前記基部と前記浮上部との接触を検知し、検知信号を前記制御部へ出力する検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記検知手段から前記検知信号を受信すると、前記駆動手段の動作を停止させることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載のパターン描画装置であって、前記検知手段は、前記基部と前記浮上部とが接触したときに発生する加速度の変化を振動として検出する振動センサであることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項５に記載のパターン描画装置であって、前記検知手段は、前記基部と前記浮上部とが接触したときに発生する音を検出する音センサであることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項５から請求項７までのいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記検知手段は、前記浮上部に対して固定されていることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項５から請求項７までのいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記検知手段は、前記基部に対して固定されていることを特徴とする。

請求項１〜４に記載の発明によれば、パターン描画装置は、基部と浮上部との間隔に応じた信号を制御手段へ出力する計測手段を備え、制御手段は、計測手段から受信した信号に基づいて基部と浮上部との間に許容値以上の間隔があるかどうかを判断し、基部と浮上部との間隔が許容値未満となったときには、駆動手段の動作を停止させる。このため、基部と浮上部との接触を防止することができる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、基部は、浮上部が移動する方向に対して平行にのびる金属部を有し、計測手段は、浮上部に対して固定され、基部の金属部に対して光を照射するとともに、金属部から反射した光を受光し、照射光と反射光との干渉状態に基づいて、基部と浮上部との間隔に応じた信号を出力する。このため、基部の表面に素材特有の模様が存在しても、計測手段は、そのような模様の影響を受けることなく、基部と浮上部との間隔に応じた信号を正確に出力することができる。

特に、請求項３に記載の発明によれば、基部は、浮上部が移動する方向に対して平行にのびる金属部を有し、計測手段は、浮上部に対して固定され、計測手段と金属部との間の静電容量を計測することにより、基部と浮上部との間隔に応じた信号を出力する。このため、基部が導電性の低い材料により形成されていても、計測手段は、金属部との間の静電容量に基づき、基部と浮上部との間隔に応じた信号をより安定して出力することができる。

特に、請求項４に記載の発明によれば、浮上部は、金属部に対向する面に形成された凹部を有し、計測手段は、凹部の内部に固定されている。このため、基部と浮上部との間隔を広げることなく、金属部を設けることができる。また、凹部の深さ及び計測手段の取り付け位置を適切に設定すれば、計測手段と金属部との距離を、計測手段の最適な計測距離に合わせることができる。

また、請求項５〜９に記載の発明によれば、パターン描画装置は、基部と浮上部との接触を検知し、検知信号を制御部へ出力する検知手段を備え、制御手段は、検知手段から検知信号を受信すると、駆動手段の動作を停止させる。このため、基部と浮上部との接触を最小限に止めることができる。

特に、請求項６に記載の発明によれば、検知手段は、基部と浮上部とが接触したときに発生する加速度の変化を振動として検出する振動センサである。このため、振動に基づいて基部と浮上部との接触を良好に検知することができる。

特に、請求項７に記載の発明によれば、検知手段は、基部と浮上部とが接触したときに発生する音を検出する音センサである。このため、音に基づいて基部と浮上部との接触を良好に検知することができる。

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図１〜図１９のうち、図１〜図４、図６〜図１０、図１２、および図１３には、パターン描画装置１の各部の位置関係や動作方向を明確化するために、共通のＸＹＺ直交座標系が示されている。

＜１．パターン描画装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るパターン描画装置１の側面図である。図１では、光学ヘッド３２の構成を明示するため、フレーム３１を縦断面で示している。また、図２は、パターン描画装置１の上面図である。

このパターン描画装置１は、液晶表示装置の部品であるカラーフィルタの製造工程において、カラーフィルタ用のガラス基板（以下、単に「基板」という。）９の上面に形成されたカラーレジストに、液晶表示装置の画素となる規則性パターンを描画するための装置である。図１および図２に示したように、パターン描画装置１は、主として、基板９を保持するステージ１０と、ステージ１０を移動させるステージ移動機構２０と、基板９の上面にパルス光を照射するヘッド部３０と、装置内の各部を動作制御する制御部４０とを備えている。

ステージ１０は、平板状の外形を有し、その上面に基板９を水平姿勢に載置して保持する基板保持部である。ステージ１０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１０上に基板９が載置されると、基板９は、複数の吸引孔の吸引圧によりステージ１０の上面に吸着固定される。なお、描画処理の対象となる基板９の上面（主面）には、予めカラーレジスト（感光材料）の層が形成されている。

ステージ移動機構２０は、本装置１の基部１１に対してステージ１０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。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、ステージ１０を回転可能に支持する第１支持プレート２２と、第１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を介して第１支持プレート２２を支持する第２支持プレート２４と、第２支持プレート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１０の−Ｙ側の端辺に取り付けられた移動子と、第１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１０の中央部下面側と第１支持プレート２２との間には回転軸受機構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副走査方向に移動し、回転軸受機構２１ｂの回転軸を中心としてステージ１０が所定角度の範囲内で回転する。

副走査機構２３は、第１支持プレート２２の下面に取り付けられた移動子と第２支持プレート２４の上面に敷設された固定子とにより副走査方向の駆動力を発生させるリニアモータ２３ａを有している。また、副走査機構２３は、第２支持プレート２４に対して第１支持プレート２２を副走査方向に案内する一対のリニアガイド２３ｂを有している。このため、リニアモータ２３ａを動作させると、第２支持プレート２４上のリニアガイド２３ｂに沿って第１支持プレート２２およびステージ１０が副走査方向に移動する。

主走査機構２５は、第２支持プレート２４の下面に取り付けられた移動子と基部１１の上面に敷設された固定子とにより主走査方向の駆動力を発生させるリニアモータ２５ａを有している。また、主走査機構２５は、基部１１に対して第２支持プレート２４を主走査方向に案内する一対の静圧軸受ガイド５１，５２を有している。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基部１１上の静圧軸受ガイド５１，５２に沿って第２支持プレート２４、第１支持プレート２２、およびステージ１０が主走査方向に移動する。

なお、静圧軸受ガイド５１，５２の詳細な構成については、後述する。

ヘッド部３０は、ステージ１０上に保持された基板９の上面に向けてパルス光を照射する光照射部である。ヘッド部３０は、ステージ１０およびステージ移動機構２０を跨ぐようにして基部１１上に架設されたフレーム３１と、フレーム３１上に副走査方向に沿って等間隔に設けられた７つの光学ヘッド３２とを有する。７つの光学ヘッド３２は、照明光学系３３を介して１つのレーザ発振器３４に接続されている。また、レーザ発振器３４には、レーザ発振器３４のオンオフ駆動を行うレーザ駆動部３５が接続されている。レーザ駆動部３５を動作させると、レーザ発振器３４からパルス光が出射され、当該パルス光が照明光学系３３を介して各光学ヘッド３２の内部に導入される。

各光学ヘッド３２の内部には、照明光学系３３から光学ヘッド３２の内部にパルス光ＰＬを導入する導入部３２１と、パルス光ＰＬを部分的に遮蔽するマスクユニット３２２と、マスクユニット３２２を通過したパルス光ＰＬを基板９の上面に照射する投影光学系３２３とが配置されている。マスクユニット３２２には、描画すべきパターンに応じた透光部と遮光部とを有するガラス板であるマスクＭが搭載されている。導入部３２１から導入されたパルス光ＰＬは、マスクユニット３２２を通過する際にマスクＭ上のパターンに応じて部分的に遮蔽され、所定のパターン形状に成形された光束として投影光学系３２３へ入射する。そして、投影光学系３２３を介してパルス光ＰＬが基板９の上面に照射され、基板９上の感光層を露光することにより、基板９の上面にパターンが描画される。

図２に示したように、７つの光学ヘッド３２は、副走査方向に沿って等間隔に（例えば２００ｍｍ間隔で）配列されている。ステージ１０を＋Ｙ方向に移動させつつ、各光学ヘッド３２からパルス光を断続的に照射すると、マスクＭにより形成されるパターン群が基板９の上面に繰り返し投影され、図３に示したように、所定の露光幅Ｄ（例えば、５０ｍｍ幅）を有する複数本のパターン群が基板９の上面に描画される。パターン描画装置１は、１回の主走査方向への描画が完了すると、ステージ１０を＋Ｘ方向に露光幅Ｄ分だけ移動させる。その後、パターン描画装置１は、ステージ１０を−Ｙ方向に移動させつつ、各光学ヘッド３２からパルス光を断続的に照射する。このように、パターン描画装置１は、光学ヘッド３２の露光幅分ずつ基板９を副走査方向にずらしながら、主走査方向へのパターンの描画を所定回数（例えば４回）繰り返すことにより、図４に示したように、基板９の描画領域全面にカラーフィルタ用の規則性パターンを形成する。

制御部４０は、パターン描画装置１内の各部を電気的に制御するための処理部である。図５は、パターン描画装置１の上記各部と制御部４０との間の接続構成を示したブロック図である。図５に示したように、制御部４０は、上記のリニアモータ２１ａ，２３ａ，２５ａ、照明光学系３３、レーザ駆動部３５、マスクユニット３２２、および投影光学系３２３と電気的に接続されている。また、制御部４０は、後述する第１実施形態では、レーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３とも電気的に接続されている。また、制御部４０は、後述する第２実施形態では、振動センサ８３，９３，９４，９５とも電気的に接続されている。

制御部４０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、上記各部の動作制御を行う。

＜２．静圧軸受ガイドの構成（第１実施形態）＞
続いて、上記の主走査機構２５に含まれる一対の静圧軸受ガイド５１，５２の第１実施形態に係る構成について、説明する。

図６は、第２支持プレート２４、基部１１、および静圧軸受ガイド５１，５２のＸＺ平面に沿った縦断面図である。−Ｘ側の静圧軸受ガイド５１は、基部１１の上面において主走査方向にのびるレール６１と、第２支持プレート２４の下面に固定されてレール６１に沿って主走査方向に移動するスライダ６２とを有している。また、＋Ｘ側の静圧軸受ガイド５２は、基部１１の上面において主走査方向にのびるレール７１と、第２支持プレート２４の下面に固定されてレール７１に沿って主走査方向に移動するスライダ７２とを有している。

主走査機構２５のリニアモータ２５ａ（図１，図２参照）を動作させたときには、レール６１，７１に沿ってスライダ６２，７２がそれぞれ主走査方向に移動し、これにより、基部１１に対する第２支持プレート２４の主走査方向への移動が案内される。また、図６に示したように、＋Ｘ側のスライダ７２は、断面視において略コの字形状をなしており、レール７１の上面および側面に対向する面を有する。これにより、レール７１に対するスライダ７２の副走査方向への移動（振れ）が規制され、第２支持プレート２４は主走査方向に正確に案内される。

レール６１，７１およびスライダ６２，７２は、いずれも石材（例えば、御影石）により形成されている。石材により形成されたレール６１，７１およびスライダ６２，７２の各表面は、研削等の処理を施すことにより、高精度に平坦な面に仕上げることができる。

図７は、−Ｘ側の静圧軸受ガイド５１およびその近傍のＸＺ平面に沿った縦断面図である。また、図８は、スライダ６２の水平断面図である。なお、図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ位置における断面図に相当し、図７は、図８中のＶＩＩ−ＶＩＩ位置における断面図に相当する。

静圧軸受ガイド５１のスライダ６２は、略平板状の外形を有している。スライダ６２の下面には、レール６１の上面に向けて開口した４つの吐出孔６２ａが形成されている。スライダ６２は、図示しない圧縮気体供給源から供給される圧縮気体（例えば、圧縮空気や圧縮窒素）を、４つの吐出孔６２ａからレール６１の上面に向けて吐出する。これにより、スライダ６２は、レール６１の上面に対して僅かに（例えば１０μｍ程度）浮上した状態で支持される。

スライダ６２の下面には、レール６１とスライダ６２との間隔の変動を計測するためのレーザ変位計６２１が固定されている。また、レール６１の上面には、主走査方向にのびる金属製（例えば、ステンレス製）のフラットバー６１１が設けられている。フラットバー６１１は、少なくとも、スライダ６２の移動に伴いレーザ変位計６２１が移動する領域に対向する領域に設けられている。

レーザ変位計６２１は、フラットバー６１１の上面に対してレーザ光を照射し、フラットバー６１１の上面において反射したレーザ光を検出する。そして、レーザ変位計６２１は、照射光と反射光との干渉状態に基づいて、レーザ変位計６２１とフラットバー６１１の上面との距離の変動を計測する。

本実施形態では、このように、レーザ変位計６２１が、レール６１の上面自体に対してレーザ光を照射するのではなく、レール６１の上面に設けられた金属製のフラットバー６１１の上面に対してレーザ光を照射する。このため、レーザ光の反射光量が安定し、レーザ変位計６２１は、レール６１とスライダ６２との間隔の変動を正確に計測することができる。例えば、レール６１の上面に石材特有の模様が存在しても、そのような模様の影響を受けることなく、レール６１とスライダ６２との間隔の変動を計測することができる。

なお、レーザ変位計６２１は、図８に示したように、スライダ６２の＋Ｙ側の端部付近と、−Ｙ側の端部付近とに設けられている。制御部４０は、一対のレーザ変位計６２１から計測値を受信し、これらの一対の計測値を監視する。これにより、レーザ変位計６２１とフラットバー６１１の上面との距離の変動をより正確に知ることができるとともに、スライダ６２のＹＺ平面内における傾きも知ることができる。

レール６１にフラットバー６１１を取り付けるときには、予め、基部１１の上面を基準としてレール６１の上面を所定の高さに研削しておく。そして、レール６１の上面にフラットバー６１１を固定した後、更に、基部１１の上面を基準としてフラットバー６１１の上面を所定の高さに研削する。レール６１の上面およびフラットバー６１１の上面は、いずれも基部１１の上面を基準として平面度および平行度が調整される。このため、レール６１の上面とフラットバー６１１の上面とは、高精度に平行に仕上げられる。

また、スライダ６２の下面のうち、フラットバー６１１の上方に位置する部分には、主走査方向にのびる溝状の凹部６２ｂが形成されている。そして、このような凹部６２ｂの上面に、レーザ変位計６２１が埋設されている。これにより、スライダ６２の凹部６２ｂ以外の部位（吐出孔６２ａが形成される部位）の下面とレール６１の上面との間隔ｇ１を広げることなく、フラットバー６１１を設けることができる。また、凹部６２ｂの深さ及びレーザ変位計６２１の取り付け高さを適切に設定すれば、レーザ変位計６２１の下面とフラットバー６１１の上面との距離を、レーザ変位計６２１の最適な計測距離に合わせることができる。

図９は、＋Ｘ側の静圧軸受ガイド５２およびその近傍のＸＺ平面に沿った縦断面図である。また、図１０は、スライダ７２の水平断面図である。なお、図１０は、図９中のＸ−Ｘ位置における断面図に相当し、図９は、図１０中のＩＸ−ＩＸ位置における断面図に相当する。

静圧軸受ガイド５２のスライダ７２は、断面視において略コの字状の外形を有している。スライダ７２の内側の面（レール７１に対向する面）には、レール７１の上面に向けて開口した４つの吐出孔７２ａと、レール７１の−Ｘ側の側面に向けて開口した４つの吐出孔７２ｂと、レール７１の＋Ｘ側の側面に向けて開口した４つの吐出孔７２ｃとが形成されている。

スライダ７２は、図示しない圧縮気体供給源から供給される圧縮気体（例えば、圧縮空気や圧縮窒素）を、４つの吐出孔７２ａからレール７１の上面に向けて吐出する。これにより、スライダ７２は、レール７１の上面に対して僅かに（例えば１０μｍ程度）浮上した状態で支持される。また、スライダ７２は、図示しない圧縮気体供給源から供給される圧縮気体を、８つの吐出孔７２ｂ，７２ｃからレール７１の−Ｘ側および＋Ｘ側の側面に向けて吐出する。これにより、レール７１に対するスライダ７２の副走査方向の移動（振れ）が規制される。

スライダ７２の内側の面には、レール７１とスライダ７２との間隔の変動を計測するためのレーザ変位計７２１，７２２，７２３が固定されている。また、レール７１の上面、−Ｘ側の側面、および＋Ｘ側の側面には、それぞれ金属製（例えば、ステンレス製）のフラットバー７１１，７１２，７１３が設けられている。フラットバー７１１，７１２，７１３は、少なくとも、スライダ７２の移動に伴いレーザ変位計７２１，７２２，７２３がそれぞれ移動する領域に対向する領域に設けられている。

３つのレーザ変位計７２１，７２２，７２３は、フラットバー７１１，７１２，７１３の表面に対してそれぞれレーザ光を照射し、フラットバー７１１，７１２，７１３の表面において反射したレーザ光をそれぞれ検出する。そして、レーザ変位計７２１，７２２，７２３は、照射光と反射光との干渉状態に基づいて、レーザ変位計７２１とフラットバー７１１との距離の変動、レーザ変位計７２２とフラットバー７１２との距離の変動、及びレーザ変位計７２３とフラットバー７１３との距離の変動を、それぞれ計測する。

本実施形態では、このように、レーザ変位計７２１，７２２，７２３が、レール７１の表面自体に対してレーザ光を照射するのではなく、レール７１の表面に設けられた金属製のフラットバー７１１，７１２，７１３の表面に対してレーザ光を照射する。このため、レーザ光の反射光量が安定し、レーザ変位計７２１，７２２，７２３は、スライダ７２とレール７１との間隔の変動を正確に計測することができる。例えば、レール７１の表面に石材特有の模様が存在しても、そのような模様の影響を受けることなく、スライダ７２とレール７１との間隔の変動を計測することができる。

なお、レーザ変位計７２１，７２２，７２３は、図１０に示したように、スライダ７２の＋Ｙ側の端部付近と、−Ｙ側の端部付近とに、それぞれ設けられている。制御部４０は、計６つのレーザ変位計７２１，７２２，７２３から計測値を受信し、これらの計測値を監視する。これにより、スライダ７２とレール７１との間隔の変動をより正確に知ることができるとともに、スライダ７２のＹＺ平面内およびＸＹ平面内における傾きも知ることができる。

レール７１にフラットバー７１１，７１２，７１３を取り付けるときには、予め、基部１１の上面および側面を基準としてレール７１の上面および側面を研削しておく。そして、レール７１の上面、−Ｘ側の側面、及び＋Ｘ側の側面に、それぞれフラットバー７１１，７１２，７１３を固定した後、更に、基部１１の上面および側面を基準としてフラットバー７１１，７１２，７１３の表面を研削する。レール７１の表面およびフラットバー７１１，７１２，７１３の表面は、いずれも基部１１の上面および側面を基準として平面度および平行度が調整される。このため、レール７１の表面とフラットバー７１１，７１２，７１３の表面とは、高精度に平行に仕上げられる。

また、スライダ７２の内側の面のうち、フラットバー７１１，７１２，７１３に対向する部分には、それぞれ主走査方向にのびる溝状の凹部７２ｄ，７２ｅ，７２ｆが形成されている。そして、このような凹部７２ｄ，７２ｅ，７２ｆの奥面に、レーザ変位計７２１，７２２，７２３がそれぞれ埋設されている。これにより、スライダ７２の凹部７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ以外の部位（吐出孔７２ａ，７２ｂ，７２ｃが形成される部位）の表面とレール７１の表面との間隔ｇ１，ｇ２，ｇ３を広げることなく、フラットバー７１１，７１２，７１３を設けることができる。また、凹部７２ｄ，７２ｅ，７２ｆの深さ及びレーザ変位計７２１，７２２，７２３の取り付け位置を適切に設定すれば、レーザ変位計７２１，７２２，７２３とフラットバー７１１，７１２，７１３との距離を、レーザ変位計７２１，７２２，７２３のそれぞれの最適な計測距離に合わせることができる。

図１１は、上記のレーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３を利用して、スライダ６２とレール６１との間隔およびスライダ７２とレール７１との間隔を監視するときの動作の流れを示したフローチャートである。なお、この動作は、ステージ１０を主走査方向に移動させるときなど、レール６１，７１に対してスライダ６２，７２を浮上させた状態のときに実行される動作である。

スライダ６２とレール６１との間隔およびスライダ７２とレール７１との間隔を監視するときには、まず、上記のレーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３による計測を開始する（ステップＳ１１）。レーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３は、それぞれ、フラットバー６１１，７１１，７１２，７１３に向けてレーザ光を照射し、照射光と反射光との干渉状態に基づいて、レーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３とフラットバー６１１，７１１，７１２，７１３と間隔の変動を計測する。また、レーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３は、これらの計測値に応じた信号を制御部４０へ出力する。

レーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３は、このような計測動作を連続的または所定の時間おきに実行する。

制御部４０は、レーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３から出力された計測値を受信する（ステップＳ１２）。そして、受信した計測値に基づいて、スライダ６２とレール６１との間隔、および、スライダ７２とレール７１との間隔が、予め設定された許容値以上であるかどうかを判断する（ステップＳ１３）。

制御部４０は、スライダ６２とレール６１との間隔、および、スライダ７２とレール７１との間隔が、許容値以上であると判断すると（ステップＳ１３においてＹｅｓ）、リニアモータ２５ａ等によるステージ１０の移動を継続させる。この場合には、ステップＳ１２に戻り、引き続き、レーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３による計測を継続する。

一方、制御部４０は、スライダ６２とレール６１との間隔、または、スライダ７２とレール７１との間隔が、許容値を下回っていると判断すると（ステップＳ１３においてＮｏ）、リニアモータ２５ａや他の関連する部位の動作を非常停止させ、ステージ１０の主走査方向の移動を非常停止させる（ステップＳ１４）。また、パターン描画装置１が基板９に対する描画処理を実行していたときには、描画処理を非常停止させる。

このように、本実施形態では、パターン描画装置１は、スライダ６２，７２とレール６１，７１との間隔の変動を計測するレーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３を備えている。そして、制御部４０は、レーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３から計測値を受信し、受信した計測値に基づいてスライダ６２，７２とレール６１，７１との間隔が許容値未満になったと判断すると、リニアモータ２５ａや他の関連する部位の動作を非常停止させる。これにより、スライダ６２，７２とレール６１，７１との接触を防止することができる。

なお、本実施形態では、レーザ光の干渉を利用して距離の変動を計測するレーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３を使用したが、このようなレーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３に代えて、静電容量センサを使用してもよい。静電容量センサは、センサ自体に固定された電極と、計測対象との間の静電容量に基づき、電極と計測対象との間の微小な間隔を計測するものである。従って、静電容量センサは、石材製のレール６１，７１自体を計測対象としたときには安定した計測を行うことができないが、レール６１，７１の表面に上記のような金属製のフラットバー６１１，７１１，７１２，７１３を取り付ければ、これらのフラットバー６１１，７１１，７１２，７１３を計測対象として、安定した計測を行うことができる。

また、上記のレーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３や静電容量センサに代えて、測定対象に向けて赤外線を照射して測定対象からの反射光の位置により距離を計測する赤外線式のセンサや、測定対象に向けて超音波振動を照射して測定対象からの反射波に基づいて距離を計測する超音波式のセンサを使用してもよい。

＜３．静圧軸受ガイドの構成（第２実施形態）＞
続いて、上記の主走査機構２５に含まれる一対の静圧軸受ガイド５１，５２の第２実施形態に係る構成について、説明する。

図１２は、本実施形態に係る第２支持プレート２４、基部１１、および静圧軸受ガイド５１，５２のＸＺ平面に沿った縦断面図である。また、図１３は、本実施形態に係る第２支持プレート２４、基部１１、および静圧軸受ガイド５１，５２のＹＺ平面に沿った縦断面図である。なお、図１３は、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ位置における断面図に相当し、図１２は、図１３中のＸＩＩ−ＸＩＩ位置における断面図に相当する。

−Ｘ側の静圧軸受ガイド５１は、基部１１の上面において主走査方向にのびるレール８１と、第２支持プレート２４の下面に固定されてレール８１に沿って主走査方向に移動するスライダ８２とを有している。また、＋Ｘ側の静圧軸受ガイド５２は、基部１１の上面において主走査方向にのびるレール９１と、第２支持プレート２４の下面に固定されてレール９１に沿って主走査方向に移動するスライダ９２とを有している。

主走査機構２５のリニアモータ２５ａ（図１，図２参照）を動作させたときには、レール８１，９１に沿ってスライダ８２，９２がそれぞれ主走査方向に移動し、これにより、基部１１に対する第２支持プレート２４の主走査方向への移動が案内される。また、図１２に示したように、＋Ｘ側のスライダ９２は、断面視において略コの字形状をなしており、レール９１の上面および側面に対向する面を有する。これにより、レール９１に対するスライダ９２の副走査方向への移動（振れ）が規制され、第２支持プレート２４は主走査方向に正確に案内される。

レール８１，９１およびスライダ８２，９２は、いずれも石材（例えば、御影石）により形成されている。石材により形成されたレール８１，９１およびスライダ８２，９２の各表面は、研削等の処理を施すことにより、高精度に平坦な面に仕上げることができる。

第１実施形態のスライダ６２と同じように、スライダ８２の下面には、レール８１の上面に向けて開口した複数の吐出孔が形成されている。スライダ８２は、所定の圧縮気体供給源から供給される圧縮気体（例えば、圧縮空気や圧縮窒素）を、複数の吐出孔からレール８１の上面に向けて吐出する。これにより、スライダ８２は、レール８１の上面に対して僅かに（例えば１０μｍ程度）浮上した状態で支持される。

また、第１実施形態のスライダ７２と同じように、スライダ９２の内側の面（レール９１に対向する面）には、レール９１の上面に向けて開口した複数の吐出孔と、レール９１の−Ｘ側および＋Ｘ側の側面に向けて開口した複数の吐出孔とが形成されている。スライダ９２は、所定の圧縮気体供給源から供給される圧縮気体（例えば、圧縮空気や圧縮窒素）を、複数の吐出孔からレール９１の上面および側面に向けて吐出する。これにより、レール９１の上面に対してスライダ９２が僅かに（例えば１０μｍ程度）浮上した状態で支持されるとともに、レール９１に対するスライダ９２の副走査方向の移動（振れ）が規制される。

図１３に示したように、スライダ８２は、第２支持プレート２４の＋Ｙ側の端部付近の下面と、−Ｙ側の端部付近の下面とに設けられている。また、スライダ９２も、同様に、第２支持プレート２４の＋Ｙ側の端部付近の下面と、−Ｙ側の端部付近の下面とに設けられている。

第２支持プレート２４の上面には、スライダ８２，９２の上方となる位置に、振動センサ８３，９３が取り付けられている。振動センサ８３，９３は、加速度の変化を振動として検出する機能を有する。スライダ８２，９２とレール８１，９１とが接触したときには、スライダ８２，９２から第２支持プレート２４を介して伝播する振動を、振動センサ８３，９３が検出する。これにより、振動センサ８３，９３は、スライダ８２，９２とレール８１，９１とが接触したことを検知する。

また、図１２に示したように、スライダ９２の＋Ｘ側および−Ｘ側の側面にも、振動センサ９４，９５が取り付けられている。振動センサ９４，９５は、加速度の変化を振動として検出する機能を有する。スライダ９２とレール９１とが接触したときには、スライダ９２から伝播する振動を、振動センサ９４，９５が検出する。これにより、振動センサ９４，９５は、スライダ９２とレール９１とが接触したことを検知する。

第２支持プレート２４の上面に取り付けられた上記の振動センサ８３，９３は、スライダ８２，９２とレール８１，９１とが接触したときに発生する上下方向の振動を主として検出するのに対し、振動センサ９４，９５は、スライダ９２とレール９１とが接触したことにより発生する副走査方向の振動を主として検出する。

図１４は、振動センサ８３，９３，９４，９５を利用して、スライダ８２，９２とレール８１，９１との接触を監視するときの動作の流れを示したフローチャートである。なお、この動作は、ステージ１０を主走査方向に移動させるときなど、レール８１，９１に対してスライダ８２，９２を浮上させた状態のときに実行される動作である。

スライダ８２，９２とレール８１，９１との接触を監視するときには、まず、上記の振動センサ８３，９３，９４，９５による計測を開始する（ステップＳ２１）。振動センサ８３，９３，９４，９５は、それぞれ、加速度の変化に基づいて振動のデータを取得し、取得されたデータを制御部４０へ出力する。

振動センサ８３，９３，９４，９５は、このような計測動作を連続的または所定の時間おきに実行する。

制御部４０は、振動センサ８３，９３，９４，９５から出力された振動のデータを受信する（ステップＳ２２）。そして、制御部４０は、振動センサ８３，９３，９４，９５から受信した振動のデータに基づいて、スライダ８２，９２とレール８１，９１との接触の有無を判断する（ステップＳ２３）。

制御部４０は、スライダ８２とレール８１、および、スライダ９２とレール９１が、いずれも接触していないと判断した場合には（ステップＳ２３においてＮｏ）、リニアモータ２５ａ等によるステージ１０の移動を継続させる。この場合には、ステップＳ２２に戻り、引き続き、振動センサ８３，９３，９４，９５による計測を継続する。

一方、制御部４０は、接触したことを示す振動データ（すなわち、接触により発生する検知信号）を受信し、スライダ８２とレール８１とが、または、スライダ９２とレール９１とが、接触したと判断した場合には（ステップＳ２３においてＹｅｓ）、リニアモータ２５ａや他の関連する部位の動作を非常停止させ、ステージ１０の主走査方向の移動を緩やかに非常停止させる（ステップＳ２４）。また、パターン描画装置１が基板９に対する描画処理を実行していたときには、描画処理を非常停止させる。

なお、振動センサ８３，９３，９４，９５は、スライダ８２，９２とレール８１，９１とが接触していないときにも、スライダ８２，９２の移動に伴い発生する加速度を検出する。特に、スライダ８２，９２が移動を開始するときや、スライダ８２，９２が停止するときには、例えば、図１５中のＡ１，Ａ２のような加速度が、振動センサ８３，９３，９４，９５において検出される。これに対し、スライダ８２，９２とレール８１，９１とが接触したときには、図１６中のＡ３に示したような非定常波形が発生する。本実施形態では、図１５のような定常時に検出される加速度の変化を予め制御部４０に記憶させておく。制御部４０は、振動センサ８３，９３，９４，９５から受信した振動のデータが、定常時の波形から外れた非定常波形となったときに、スライダ８２，９２とレール８１，９１との接触があったものと判断する。

このように、本実施形態では、パターン描画装置１は、スライダ８２，９２とレール８１，９１との接触を検知するための振動センサ８３，９３，９４，９５を備えている。そして、制御部４０は、振動センサ８３，９３，９４，９５から接触したことを示す振動のデータを受信すると、リニアモータ２５ａの動作を非常停止させる。これにより、スライダ８２，９２とレール８１，９１との接触を最小限に止めることができる。

また、本実施形態では、振動センサ８３，９３，９４，９５は、いずれもスライダ８２，９２の近傍に配置されている。このため、スライダ８２，９２が接触したときに比較的大きな振動が発生する位置において、感度よく接触の有無を検知することができる。

なお、本実施形態では、振動センサ８３，９３，９４，９５は、浮上部側である第２支持プレート２４またはスライダ９２に取り付けられていたが、振動センサは、基部側であるレール８１，９２の内部や、基部１１の表面に取り付けられていてもよい。

また、本実施形態では、振動センサ８３，９３，９４，９５を使用したが、このような振動センサ８３，９３，９４，９５に代えて、音センサを使用してもよい。すなわち、スライダ８２，９２とレール８１，９１とが接触したときに発生する音を音センサで検出し、制御部４０が、音センサから検知信号を受信すると、リニアモータ２５ａや他の関連する部位の動作を非常停止させるようにしてもよい。

図１７は、スライダ８２，９２が、レール８１，９１と接触することなく移動するとき（すなわち、定常時）に発生する音の例を示した図である。図１７中の横軸および縦軸は、それぞれ音の周波数および振幅を示している。スライダ８２，９２がレール８１，９１と接触することなく移動するときに発生する音は、ある程度定まった周波数帯および振幅をもつ。

図１８は、スライダ８２，９２とレール８１，９１との間に異物が混入するなどして、スライダ８２，９２とレール８１，９１とが異物を介して接触しているような場合に発生する音の例を示した図である。スライダ８２，９２とレール８１，９１との間に異物が介在している場合に発生する音は、図１８中のＡ４に示したように、定常時よりも多くの高周波成分を有する。

図１９は、スライダ８２，９２とレール８１，９１とが直接接触したときに発生する音の例を示した図である。スライダ８２，９２とレール８１，９１とが直接接触したときには発生する音は、図１９に示したように、比較的広い周波数帯において大きな振幅を有する。

音センサを使用する場合には、制御部４０は、図１７のような定常時に発生する音の波形を予め記憶しておけばよい。そして、制御部４０は、音センサから受信する音データに、図１８や図１９に示したような非定常波形が含まれているときに、スライダ８２，９２とレール８１，９１とが接触したものと判断すればよい。

＜４．変形例＞
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の実施形態では、主走査機構２５に含まれる一対の静圧軸受ガイド５１，５２に、レーザ変位計６２１，７２１，７２２，７２３または振動センサ８３，９３，９４，９５が設けられていたが、同等の構成を副走査機構２３に適用してもよい。

また、上記のパターン描画装置１は、マスクＭを利用してパルス光ＰＬを所定のパターンに対応する形状に成形するものであったが、本発明のパターン描画装置は、ＧＬＶ（グレイティングライトバルブ）やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の光変調素子により光を変調して基板９の上面にパターンを描画するものであってもよい。

また、上記の実施形態では、カラーフィルタ用の基板にパターンを描画するためのパターン描画装置１について説明したが、本発明のパターン描画装置は、フラットパネルディスプレイ（液晶表示装置，プラズマ表示装置等）用ガラス基板、半導体基板、プリント基板等の他の基板にパターンを描画するための装置であってもよい。

パターン描画装置の側面図である。 パターン描画装置の上面図である。 基板の上面において描画処理が進行する様子を示した図である。 基板の上面において描画処理が進行する様子を示した図である。 パターン描画装置の各部と制御部との間の接続構成を示したブロック図である。 第１実施形態に係る第２支持プレート、基部、および静圧軸受ガイドの縦断面図である。 第１実施形態に係る一方の静圧軸受ガイドの縦断面図である。 第１実施形態に係る一方のスライダの水平断面図である。 第１実施形態に係る他方の静圧軸受ガイドの縦断面図である。 第１実施形態に係る他方のスライダの水平断面図である。 レーザ変位計を利用してスライダとレールとの間隔を監視するときの動作の流れを示したフローチャートである。 第２実施形態に係る第２支持プレート、基部、および静圧軸受ガイドの縦断面図である。 第２実施形態に係る第２支持プレート、基部、および静圧軸受ガイドの縦断面図である。 振動センサを利用してスライダとレールとの接触を監視するときの動作の流れを示したフローチャートである。 振動センサにおいて定常時に検出される加速度の変化の例を示した図である。 スライダとレールとが接触したときに検出される非定常波形の例を示した図である。 定常時に発生する音の例を示した図である。 スライダとレールとの間に異物が混入したときに発生する音の例を示した図である。 スライダとレールとが直接接触したときに発生する音の例を示した図である。

符号の説明

１ パターン描画装置
９ 基板
１０ ステージ
１１ 基部
２０ ステージ移動機構
２４ 支持プレート
２５ 主走査機構
２５ａ リニアモータ
３０ ヘッド部
４０ 制御部
５１，５２ 静圧軸受ガイド
６１，７１ レール
６２，７２ スライダ
６２ａ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ 吐出孔
６２ｂ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ 凹部
６１１，７１１，７１２，７１３ フラットバー
７２１，７２２，７２３ レーザ変位計
８１，９１ レール
８２，９２ スライダ
８３，９３，９４，９５ 振動センサ

Claims (9)

1. 感光性材料の層が形成された基板の主面に光を照射することにより、基板の主面にパターンを描画するパターン描画装置において、
   基部と、
   前記基部の上面に対して所定の間隔を介して浮上した状態で、前記基部の上面に沿って移動する浮上部と、
   前記浮上部に前記基部の上面に沿う方向の駆動力を与える駆動手段と、
   前記浮上部とともに移動しつつ、基板を保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板の主面に光を照射する光照射手段と、
   前記駆動手段の動作を制御する制御手段と、
   前記基部と前記浮上部との間隔に応じた信号を前記制御手段へ出力する計測手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記計測手段から受信した信号に基づいて前記基部と前記浮上部との間に許容値以上の間隔があるかどうかを判断し、前記基部と前記浮上部との間隔が許容値未満となったときには、前記駆動手段の動作を停止させ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、
   前記基部は、前記浮上部が移動する方向に対して平行にのびる金属部を有し、
   前記計測手段は、前記浮上部に対して固定され、前記基部の前記金属部に対して光を照射するとともに、前記金属部から反射した光を受光し、照射光と反射光との干渉状態に基づいて、前記基部と前記浮上部との間隔に応じた信号を出力することを特徴とするパターン描画装置。
3. 請求項１に記載のパターン描画装置であって、
   前記基部は、前記浮上部が移動する方向に対して平行にのびる金属部を有し、
   前記計測手段は、前記浮上部に対して固定され、前記計測手段と前記金属部との間の静電容量を計測することにより、前記基部と前記浮上部との間隔に応じた信号を出力することを特徴とするパターン描画装置。
4. 請求項２または請求項３に記載のパターン描画装置であって、
   前記浮上部は、前記金属部に対向する面に形成された凹部を有し、
   前記計測手段は、前記凹部の内部に固定されていることを特徴とするパターン描画装置。
5. 感光性材料の層が形成された基板の主面に光を照射することにより、基板の主面にパターンを描画するパターン描画装置において、
   基部と、
   前記基部の上面に対して所定の間隔を介して浮上した状態で、前記基部の上面に沿って移動する浮上部と、
   前記浮上部に前記基部の上面に沿う方向の駆動力を与える駆動手段と、
   前記浮上部とともに移動しつつ、基板を保持する基板保持手段と、
   前記基板保持手段に保持された基板の主面に光を照射する光照射手段と、
   前記駆動手段の動作を制御する制御手段と、
   前記基部と前記浮上部との接触を検知し、検知信号を前記制御部へ出力する検知手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記検知手段から前記検知信号を受信すると、前記駆動手段の動作を停止させることを特徴とするパターン描画装置。
6. 請求項５に記載のパターン描画装置であって、
   前記検知手段は、前記基部と前記浮上部とが接触したときに発生する加速度の変化を振動として検出する振動センサであることを特徴とするパターン描画装置。
7. 請求項５に記載のパターン描画装置であって、
   前記検知手段は、前記基部と前記浮上部とが接触したときに発生する音を検出する音センサであることを特徴とするパターン描画装置。
8. 請求項５から請求項７までのいずれかに記載のパターン描画装置であって、
   前記検知手段は、前記浮上部に対して固定されていることを特徴とするパターン描画装置。
9. 請求項５から請求項７までのいずれかに記載のパターン描画装置であって、
   前記検知手段は、前記基部に対して固定されていることを特徴とするパターン描画装置。

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