JP2010039362A - パターン描画装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20220042256A (ko) * | 2016-03-30 | 2022-04-04 | 가부시키가이샤 니콘 | 패턴 묘화 장치, 패턴 묘화 방법, 및 디바이스 제조 방법 |
-
2008
- 2008-08-07 JP JP2008204361A patent/JP2010039362A/ja active Pending
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