JP2016031502A - 描画装置および描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板端部付近におけるパターンの描画精度を高める技術を提供する。
【解決手段】描画装置は、感光体が形成された基板９０に描画光を照射して基板９０にパターンを描画する。位置調整部は、基板９０の描画対象領域における副走査方向の正側端部の主走査を行う光学ヘッドに備えられたオートフォーカス機構についての離間距離の検出位置７１が、基板９０の端部よりも前記副走査方向負側に所定の長さ分だけ寄った位置（測定有効領域ＶＲに含まれる位置）になるように、複数の光学ヘッド３３の走査開始位置をシフト量ＳＦ１だけ移動させる。
【選択図】図１０

Description

この発明は、半導体基板、プリント基板、液晶表示装置等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等に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、磁気ディスク用基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネルなどの各種基板等（以下、単に「基板」ともいう）に対して光を照射して、基板にパターンを描画する技術に関する。

基板上に塗布された感光材料に回路などのパターンを露光するにあたって、マスクなどを用いず、パターンを記述したデータに応じて変調した光（描画光）によって基板上の感光材料を走査することによって、当該感光材料に直接パターンを露光する露光装置（所謂、描画装置）が知られている。この種の描画装置は、例えば、光ビームを画素単位でオン・オフ変調するための空間光変調器を備える光学ヘッドから、該光学ヘッドに対して相対的に移動する基板に対して描画光を照射して、基板にパターンを露光（描画）するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

描画装置において、光学ヘッドは、例えば、断面が帯状の描画光を出射しながら、描画光の長幅方向と直交する軸（主走査軸）に沿って基板に対して相対的に移動する（主走査）。この主走査が行われることによって、基板上の、主走査軸に沿う一本の帯状領域に対するパターンの露光が行われる。光学ヘッドは、描画光の照射を伴う主走査が完了すると、主走査軸と直交する副走査軸に沿って基板に対して相対的に移動した上で、再び、描画光の照射を伴う主走査を行う。これによって、先の主走査でパターンが露光された帯状領域の隣の帯状領域に対するパターンの露光が行われる。このように、副走査を挟んで、描画光の照射を伴う主走査が繰り返して行われることによって、基板の全域にパターンが露光されることになる。また、一般的には、副走査方向に複数の光学ヘッドを配置しておき、上記主走査によって、一度に複数の帯状領域にパターンを描画することも行われている。

また、描画光の焦点を基板上に合わせるため、光学ヘッドに対してオートフォーカス機構が設けられる場合がある。オートフォーカス機構は、パターン描画中に、光学ヘッド・基板間の距離の変動を計測することで、基板の反りやうねり等による露光面の上下変動を検出する。オートフォーカス機構は、この変動に応じて、光学ヘッドのレンズを上下させることによって、常に描画光の焦点を基板上の所要の露光面に合わせる。

特開２００９−２３７９１７号公報

しかしながら、上述した走査によってパターン描画処理が進められると、複数の光学ヘッドのうち、一部の光学ヘッドについては、オートフォーカス機構による上記距離の変動の検出位置が、基板の外側あるいは基板の端部となってしまう場合がある。基板の端部は、レジストがラミネートされていなかったり、あるいは、段差や穴などが形成されていたりすることで、上記距離の計測には不向きである場合が多い。このため、オートフォーカス機構が正常に機能させることができない場合があった。このため、基板端付近の帯状領域については、描画精度が低下してしまう虞があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板端部付近におけるパターンの描画精度を高め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、第１の態様は、感光体が形成された基板に光を照射して前記基板にパターンを描画する描画装置であって、各々が帯状の描画光を出射する、副走査方向に並べられた複数の光学ヘッドと、前記基板に対して、前記複数の光学ヘッドを、前記副走査方向および前記副走査方向に直交する主走査方向に相対的に移動させることによって、前記基板を前記描画光で走査する走査機構と、前記複数の光学ヘッドの各々に設けられており、前記光学ヘッドおよび前記基板の間の離間距離の変動を検出する検出器によって検出された前記離間距離の変動に合わせて前記光学ヘッドの前記描画光の焦点位置を調整する、複数のオートフォーカス機構と、前記複数の光学ヘッドのうち、前記基板の描画対象領域における前記副走査方向の正側端部の主走査を行う特定の光学ヘッドに備えられた前記オートフォーカス機構についての前記離間距離の検出位置が、前記正側端部の主走査を行う際に前記基板の端部よりも前記副走査方向負側に所定の長さ分だけ寄った位置となるよう、前記複数の光学ヘッドの走査開始位置を調整する位置調整部とを備えている。

また、第２の態様は、第１の態様に係る描画装置であって、前記位置調整部は、予め定められた初期の走査開始位置に基づいて、前記特定の光学ヘッドに備えられた前記オートフォーカス機構の前記検出位置を特定することによって、前記複数の光学ヘッドの走査開始位置を移動させるシフト量を決定する。

また、第３の態様は、感光体が形成された基板に光を照射して前記基板にパターンを描画する描画方法であって、（ａ）副走査方向に並べられた複数の光学ヘッドのそれぞれから、帯状の描画光を出射する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程において、前記基板に対して、前記複数の光学ヘッドを、前記副走査方向および前記副走査方向に直交する主走査方向に相対的に移動させることによって、前記基板を前記描画光で走査する工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程において、前記光学ヘッドおよび前記基板の間の離間距離の変動を検出器によって検出し、検出された前記離間距離の変動に合わせて前記光学ヘッドの前記描画光の焦点を調整する工程と、（ｄ）前記複数の光学ヘッドのうち、前記基板における描画対象領域の端部の主走査を行う特定の光学ヘッドについて、前記離間距離の変動を検出する検出位置が、前記端部の主走査を行う際に前記基板の端部よりも前記副走査方向負側に所定の長さ分だけ寄った位置となるよう、前記複数の光学ヘッドの走査開始位置を調整する工程とを含む。

また、第４の態様は、第３の態様に係る描画方法であって、前記（ｄ）工程は、予め定められた初期の走査開始位置に基づいて、前記特定の光学ヘッドについての前記離間距離の変動を検出する検出位置を特定することによって、前記複数の光学ヘッドの前記初期の走査開始位置を移動させるシフト量を決定する工程とを含む。

第１から第４の態様によると、走査開始位置を調整することによって、基板における描画対象領域のうち副走査方向正側端部の主走査を行う際に、光学ヘッドおよび基板間の離間距離の変動を適切に検出できる。これによって、描画対象領域の副走査方向正側端部まで、高精度にパターン描画を行うことができる。

実施形態に係る描画装置の概略を示す斜視図である。 描画装置の概略を示す平面図である。 描画装置のバス配線図である。 露光部の概略を示す斜視図である。 描画処理が行われている基板を示す平面図である。 光学ヘッドの概略を示す側面図である。 露光部の概略を示す正面図である。 基板に対して複数の光学ヘッド３３が主走査する位置を概念的に示す平面図である。 正側端部帯状領域を描画する光学ヘッドを示す概略平面図である。 正側端部帯状領域を描画する光学ヘッドを示す概略平面図である。 最も副走査方向負側にある光学ヘッドの走査開始位置を説明するための概略平面図である。 パターン描画処理の流れを示す流れ図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

＜装置構成＞
図１は、実施形態に係る描画装置１００の概略を示す斜視図である。また、図２は、描画装置１００の概略を示す平面図である。さらに図３は、描画装置１００のバス配線図である。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においては、説明の都合上、架橋構造体１１および光学ヘッド３３が二点鎖線によって図示されている。

描画装置１００は、プリント基板を製造する工程において、プリント基板（以下、単に「基板」という。）９０の上面に形成された感光材料（レジスト）の層（感光体）にデバイス形成のためのパターンを描画する装置である。図１および図２に示されるように、描画装置１００は、主に架台１、移動プレート群２、露光部３、および制御部５を備えている。

○架台１
架台１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１１や移動プレート群２が備えられる。架橋構造体１１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１上に固定されている。図１に示すように、架台１は、移動プレート群２と架橋構造体１１とを一体的に支持する。

○移動プレート群２
移動プレート群２は、主に、基板９０をその上面の略水平な領域に保持する基板保持プレート２１と、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と、支持プレート２２を下方から支持するベースプレート２３と、ベースプレート２３を下方から支持する基台２４と、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と、支持プレート２２をＸ軸方向に移動させるための副走査機構２２１と、ベースプレート２３をＹ軸方向に移動させるための主走査機構２３１とを備える。

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、基板および基板保持プレート２１間の雰囲気を排気する。これにより、基板９０が基板保持プレート２１の上面に吸着保持される。

図２に示すように、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領域内で回動する。

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、Ｘ軸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Ｘ軸方向に移動する。

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１との間に、Ｙ軸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Ｙ軸方向移動する。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Ｙ軸方向に沿って移動させることができる。なお、これら移動機構は、後述の制御部５により、その動作が制御される。

なお、回動機構２１１、副走査機構２２１および主走査機構２３１の駆動については、上述のリニアモータ２１１ａ，２２１ａ，２３１ａを利用したものに限定されない。例えば、回動機構２１１および副走査機構２２１については、サーボモータおよびボールネジ駆動を利用したものであってもよい。また、基板９０を移動させる代わりに、露光部３を移動させる移動機構を設けてもよい。さらに、基板９０および露光部３の双方を移動させるようにしてもよい。また、図示を省略するが、例えば、基板保持プレート２１をＺ軸方向に昇降させることによって、基板９０を上下に昇降させる昇降機構を設けてもよい。

○露光部３
図１に戻って、露光部３は、ＬＥＤ光源部３１、照明光学系３２および光学ヘッド３３で構成される光学ユニットを複数台（ここでは、５台）備えている。なお、図１では、図示が省略されているが、各光学ヘッド３３に対して、ＬＥＤ光源部３１および照明光学系３２がそれぞれ設けられている。ＬＥＤ光源部３１は、制御部５から送られる所要の駆動信号に基づいて、所要波長のレーザ光を出射する光源装置である。ＬＥＤ光源部３１から出射された光ビームは、ロッドインテグレーター、レンズおよびミラーなどで構成される照明光学系３２を介して、光学ヘッド３３へ導かれる。

各光学ヘッド３３は、照明光学系３２から出射される光線を、基板９０の上面に照射するものである。各光学ヘッド３３は、Ｘ軸方向に沿って架橋構造体１１の側面上部に等ピッチで配設されている。

図４は、露光部３の概略を示す斜視図である。図４において、光変調部４および投影光学系３３２は、各光学ヘッド３３の内部の所定位置に配置されている。ＬＥＤ光源部３１から出射された光ビームは、照明光学系３２にて矩形状に成形される。そして、照明光学系３２を通過した光ビームは、光変調部４へと導かれ、光変調部４の変調動作有効領域に照射される。

光変調部４へ照射された光ビームは、制御部５の制御に基づいて空間的に変調され、投影光学系３３２へと入射する。投影光学系３３２は、入射してきた光を所要の倍率に変倍して、主走査方向へ移動する基板９０上へ導く。

○光変調部４
光変調部４は、電気的な制御によって入射光を空間変調させて、パターンの描画に寄与させる必要光と、パターンの描画に寄与させない不要光とを、互いに異なる方向に反射させる、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を備えている。ＤＭＤは、例えば１辺約１０μｍの正方形の微小ミラーが、１９２０×１０８０個マトリクス状に配列された空間変調素子である。各々のミラーがメモリセルに書き込まれたデータに従って、正方形の対角を軸として、所要角度で傾くように構成されている。制御部５からのリセット信号によって、各々のミラーは、一斉に駆動される。

ＤＭＤに表示されたパターンは、投影光学系３３２によって、基板９０の露光面上に投影される。また、ＤＭＤに表示されるパターンは、後述するように、主走査機構２３１による基板保持プレート２１の移動に伴って、主走査機構２３１のエンコーダー信号を元に作られるリセットパルスによって連続的に書き換えられる。これによって、描画光が基板９０の露光面上に照射され、ストライプ状の像が形成される。

図５は、描画処理が行われている基板９０を示す平面図である。描画処理は、制御部５の制御下で主走査機構２３１および副走査機構２２１が基板保持プレート２１に載置された基板９０を、複数台の光学ヘッド３３に対して相対的に移動させつつ、複数の光学ヘッド３３のそれぞれから基板９０の上面に空間変調された光を照射することによって行われる。

なお、以下の説明では、基板９０上において、互いに直交するｘ軸方向およびｙ軸方向を定義する。この基板９０上に定義されるｘｙ座標系は、主走査機構２３１による基板９０の移動に伴って、ＸＹＺ座標系のＹ軸方向に沿って移動する。また、ｘｙ座標系は、副走査機構２２１による基板９０の移動に伴って、ＸＹＺ座標系のＸ軸方向に沿って移動する。

また、主走査機構２３１によって、基板９０が移動したときの、基板９０から見た光学ヘッド３３の移動方向を主走査方向とする。また、副走査機構２２１によって、基板９０を移動させたときの、基板９０から見た光学ヘッド３３の移動方向を副走査方向とする。図５に示される例では、主走査方向は、＋ｙ方向（矢印ＡＲ１１）および−ｙ方向（矢印ＡＲ１３）となっており、副走査方向は、＋ｘ方向（矢印ＡＲ１２）となっている。

まず、主走査機構２３１によって、基板保持プレート２１が−Ｙ方向に移動させることによって、基板９０を光学ヘッドに対して相対的に移動させる（主走査）。これを基板９０から見ると、複数の光学ヘッド３３が、矢印ＡＲ１１で示されるように、＋ｙ方向に相対的に移動したことになる。この主走査が行われる間、各光学ヘッド３３は、ラスターデータ５４１に応じて変調された断面矩形状の描画光を、基板９０に連続的に照射する。すなわち、基板９０の露光面に光が投影される。各光学ヘッド３３が主走査方向（＋ｙ方向）に沿って基板９０を１回横断すると、各描画光に対応した描画領域３３Ｒが基板９０上を通過することによって、帯状領域Ｒ１にパターンが描画されることなる。この帯状領域Ｒ１は、主走査方向に延びており、副走査方向に沿う幅が、描画光の幅（ストライプ幅）に相当する領域である。ここでは、５台の光学ヘッド３３が、同時に基板９０上を横断するため、１回の主走査により同時の５本の帯状領域Ｒ１のそれぞれに、パターンが描画されることになる。

１回の主走査が終了すると、副走査機構２２１によって、基板保持プレート２１が＋Ｘ方向に、既定の距離だけ移動させることによって、基板９０を光学ヘッド３３に対して相対的に移動させる（副走査）。これを基板９０からみると、矢印ＡＲ１２で示されるように、複数の光学ヘッド３３が、副走査方向（＋ｘ方向）に、既定の距離分だけ移動することになる。

副走査が終了すると、再び主走査が行われる。すなわち、主走査機構２３１によって、基板保持プレート２１が＋Ｙ方向に移動させることによって、基板９０を複数の光学ヘッド３３に対して相対的に移動させる。これを基板９０から見ると、各光学ヘッド３３は、−ｙ方向に移動することによって、矢印ＡＲ１３で示されるように、基板９０上における、直前の主走査で描画された帯状領域Ｒ１に隣接する領域を横断することとなる。この主走査においても、各光学ヘッド３３は、ラスターデータ５４１に応じて変調された描画光を、基板９０に向けて連続的に照射する。これによって、先の主走査で描画された帯状領域Ｒ１に隣接する帯状領域Ｒ２に、パターンが描画される。

以後、上記と同様に、主走査と副走査とが繰り返して行われ、基板９０上の描画対象領域９０Ｒの全域にパターンが描画されると、描画処理が終了する。図５に示される例では、２回の副走査を挟んだ３回の主走査によって、各光学ヘッド３３が帯状領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を横断し、これによって、描画対象領域９０Ｒの全域にパターンが形成される。

本実施形態では、定位置に固定された複数の光学ヘッド３３に対して、基板９０を主走査方向および副走査方向に移動させることによって、パターン描画が行われている。しかしながら、基板９０を定位置に固定して、複数の光学ヘッド３３を移動させることによって、主走査および副走査が行われるようにしてもよい。また、基板９０および複数の光学ヘッド３３の双方を移動可能とし、これらの移動を組み合わせることによって、主走査および副走査が行われるようにしてもよい。

○制御部５
図３に示されるように、制御部５は、ＣＰＵ５１、読取専用のＲＯＭ５２、主にＣＰＵ５１の一時的なワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ５３および不揮発性の記録媒体であるメモリ５４を備えている。また、制御部５は、表示部５６、操作部５７、回動機構２１１、副走査機構２２１、主走査機構２３１、ＬＥＤ光源部３１（詳細には、光源ドライバ）、光変調部４およびオートフォーカス機構６といった描画装置１００の各構成と接続されており、これら各構成の動作の制御を行う。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２内に格納されているプログラム５５を読み取りつつ実行することによって、ＲＡＭ５３またはメモリ５４に記憶されている各種データについての演算を行う。本実施形態では、ＣＰＵ５１は、プログラム５５にしたがって動作することにより、位置調整部５１１として機能する。位置調整部５１１の機能については、後に詳述する。

メモリ５４は、基板９０上に描画するパターンについてのラスターデータ５４１を記憶する。制御部５は、ＣＡＤ部５８において、ＣＡＤソフトを用いて作成されたベクトル形式のデータ（パターンデータ５８１）を、ラスター形式の画像データであるラスターデータ５４１に展開する。

より具体的には、複数の光変調部４の各々に対応するラスターデータ５４１が、それぞれ用意される。制御部５は、このラスターデータ５４１に基づき、各光変調部４を制御することによって、光学ヘッド３３から出射する光ビームを変調する。

なお、描画装置１００では、主走査機構２３１のリニアモータ２３１ａから送られてくるリニアスケール信号に基づいて、変調のリセットパルスが生成される。このリセットパルスに基づいて動作する光変調部４によって、基板９０の位置に応じて変調された描画光が、各光学ヘッド３３から出射される。

表示部５６は、一般的な液晶ディスプレイなどで構成され、制御部５の制御によりオペレータに対して各種データを表示する。また、操作部５７は、各種ボタンやキー、マウス、タッチパネル等から構成され、描画装置１００に対して命令を入力するために、オペレータによって操作される。表示部５６をタッチパネルで構成することによって、表示部５６に操作部５７の機能の一部または全部を持たせてもよい。

○オートフォーカス機構６
図６は、光学ヘッド３３の概略を示す側面図である。図６に示されるように、各光学ヘッド３３には、オートフォーカス機構６がそれぞれ設けられている。オートフォーカス機構６は、光学ヘッド３３および基板９０（詳細には、露光面）の間の離間距離Ｌ１の変動を検出するための検出器６１を備えている。オートフォーカス機構６は、検出器６１によって検出された離間距離Ｌ１の変動に合わせて、光学ヘッド３３の描画光の焦点を調整する。

検出器６１は、レーザ光を基板９０に照射する照射部６１１と、基板９０を反射したレーザ光を受光する受光部６１３とで構成されている。照射部６１１は、基板９０の表面に対する法線方向（ここでは、Ｚ軸方向）に対して所定の角度だけ傾斜した軸に沿って基板９０の上面に入射させ、スポット状に照射する。以下の説明では、このレーザ光が照射される基板９０上の位置を、検出位置７１とする。受光部６１３は、例えばＺ軸方向に延びるラインセンサーで構成されている。該ラインセンサー上におけるレーザ光の入射位置によって、基板９０の上面の変動が検出されることとなる。検出器６１は、光学ヘッド３３の投影光学系３３２の筐体外周面に設けられている取付機構６２を介して、光学ヘッド３３に対して固定される。

また、オートフォーカス機構６は、昇降機構６３を備えている。昇降機構６３は、検出器６１によって検出された変動量に応じて、投影光学系３３２のレンズをＺ軸方向に上下させる。検出器６１が検出した変動量は、制御部５または不図示の専用の演算回路などに渡され、所要のプログラムに従った演算処理が行われる。これによって、昇降機構６３によるレンズの昇降量が決定される。

図７は、露光部３の概略を示す正面図である。図７では、５台の光学ヘッド３３を識別するために、副走査方向（＋ｘ方向）向かって順に、符号「３３」に符号「ａ」〜「ｅ」を付記している。例えば、最も副走査方向の負側（−ｘ側）に配置された光学ヘッド３３は、光学ヘッド３３ａであり、最も副走査方向の正側（＋ｘ側）に配置されている光学ヘッド３３は、光学ヘッド３３ｅである。

また、図７に示すように、各光学ヘッド３３が備える各オートフォーカス機構６の検出位置７１は、各光学ヘッド３３が出射する描画光の、副走査方向における中央位置ＣＰとほぼ重なるように設定されている。

図５に示されるように、基板９０の副走査方向の幅によっては、基板９０上におけるパターンの描画が行われる（すなわち、露光される）描画対象領域９０Ｒのうち、副走査方向正側（＋ｘ側）端部の帯状領域（以下、正側端部帯状領域Ｒ１１と称する。）が、対応する光学ヘッド（図５の例では、光学ヘッド３３ｅ）の描画領域３３Ｒよりも狭くなる場合がある。基板９０の端部から一定幅の領域は、例えば、レジストがラミネートされていなかったり、あるいは、段差や穴などが形成されていたりすることで、検出器６１による離間距離Ｌ１の測定に不適切である領域（以下、「測定不適領域」と称する。）となっている場合がある。すると、光学ヘッド３３ｅのオートフォーカス機構６の検出位置７１が、正側端部帯状領域Ｒ１１についての主走査を実行する際、測定不適領域に設定される場合がある。このような位置でオートフォーカス機構６を機能させた場合、描画精度が著しく低下する虞がある。

このような事態を避けるため、本実施形態では、走査開始時点における全光学ヘッド３３の基板９０に対する位置（走査開始位置）を、副走査方向負側（−ｘ側）に必要な分だけシフトさせる位置調整を行う。このような位置調整は、位置調整部５１１によって実行される。この位置調整によって、光学ヘッド３３ｅが正側端部帯状領域Ｒ１１を走査する際に、オートフォーカス機構６が基板９０における測定不適領域よりも内側の領域、すなわち、測定が有効な領域（測定有効領域）に設定される。これによって、正側端部帯状領域Ｒ１１の露光についても、高精度に行うことができる。なお、以下の説明では、この正側端部帯状領域Ｒ１１を描画する主走査を、「正側端部主走査」と称する。

以上のような位置調整行うため、まず、位置調整部５１１は、正側端部帯状領域Ｒ１１の露光を担当する光学ヘッド３３（すなわち、端部主走査を行う光学ヘッド３３）を特定する。この特定処理は、以下に説明する要領にしたがって実施される。

＜端部主走査を行う光学ヘッドの特定＞
図８は、基板９０に対して複数の光学ヘッド３３が主走査する位置を概念的に示す平面図である。図８に示される各光学ヘッド３３の走査開始位置は、基板９０の描画対象領域９０Ｒに応じて設定される初期のものである。なお、描画対象領域９０Ｒは、基板９０の表面の全領域と完全一致する場合も想定されうるが、一般的には、基板９０の表面のうち、周縁部を除いた内側部分とされる場合が多い。これは、周縁部において、レジストがラミネートされていなかったり、レジストの膜厚が不均一であったりするためである。

図８に示されるように、描画対象領域９０Ｒの副走査方向の幅をＷｂ、描画光の幅（ストライプ幅）をＳＷ、隣り合う光学ヘッド３３，３３の間隔をＨとすると、基板９０の副走査方向端部の正側端部帯状領域Ｒ１１を描画する光学ヘッド３３は、ＩＮＴ関数を用いた以下の式によって決定される。

Ｎ＝ｉｎｔ（Ｗｂ／Ｈ）＋１・・・（式１）

ここで、Ｎは光学ヘッド３３の番号を意味しており、ヘッド番号「１」〜「５」は、それぞれ、光学ヘッド３３ａ〜３３ｅに対応している。

また、正側端部帯状領域Ｒ１１が描画されるときの、主走査の回数（ストライプ番号Ｓ）は、以下の式で算出される。

Ｓ＝（Ｗｂ−（Ｎ−１）×Ｈ）／ＳＷ＋１・・・（式２）

また、正側端部帯状領域Ｒ１１の描画を行う光学ヘッド３３が出射する描画光の端部（副走査方向負側（−ｘ側）端部）から、描画対象領域９０Ｒの副走査方向正側（＋ｘ側）端部まで幅ｐは、以下の式で算出される。

ｐ＝Ｗｂ−（Ｎ−１）×Ｈ−（Ｓ−１）×ＳＷ・・・（式３）

図９および図１０は、正側端部帯状領域Ｒ１１を描画する光学ヘッド３３を示す概略平面図である。図９および図１０においては、各光学ヘッド３３の描画領域３３Ｒの副走査方向負側（−ｘ側）の端部から、検出位置７１までの距離をａとしている。なお、本実施形態では、ａ＝ＳＷ／２である。また、基板９０の端部から一定幅（ｑ）の領域を、上述した測定不適領域ＮＲとする。図９は、ｐ−ｑ＞ａが満たされる状態を示す図であり、図１０は、ｐ−ｑ≦ａが満たされる状態を示す図である。なお、図９及び図１０に示されるように、光学ヘッド３３がＺ軸方向を軸にして所定の角度分回転して配置されているが、これは、光学ヘッド３３のＤＭＤを回転させることによって副走査方向（ｘ軸方向）におけるパターン描画の解像度を高めるためである。

図９に示されるように、ｐ−ｑ＞ａが満たされる場合には、検出位置７１が、基板９０における測定不適領域ＮＲよりも内側の測定有効領域ＶＲに含まれることとなる。したがって、この場合は、正側端部帯状領域Ｒ１１について、焦点距離を適切に制御しつつ、パターンを高精度に描画できる。なお、測定有効領域ＶＲは、上述の描画対象領域９０Ｒとは異なる概念であるが、一致する場合もある。

これに対して、図１０に示すように、ｐ−ｑ≦ａが満たされる場合、オートフォーカス機構６による離間距離Ｌ１の検出位置７１が、基板９０の測定有効領域ＶＲよりも外側の領域（ここでは、基板９０上の測定不適領域ＮＲ）に含まれてしまう場合がある。この場合、不適切な焦点の調整が行われることによって、描画光の焦点がずれてしまう虞がある。

以上のように、複数の光学ヘッド３３の走査開始位置を初期設定のままとした場合、正側端部主走査時におけるオートフォーカス機構６の検出位置７１が、測定有効領域ＶＲ外に設定される場合がある。そこで、位置調整部５１１は、この正側端部主走査時における検出位置７１が、測定有効領域ＶＲに設定されるように、走査開始位置を移動させるシフト量を決定する。

＜シフト量の決定＞
具体的には、図１０に示す例の場合、端部主走査の位置を副走査方向負側（−ｘ側）にシフト量ＳＦ１だけ移動させることによって、検出位置７１を、前記副走査方向負側に所定の長さ分だけ寄った位置である、測定有効領域ＶＲ内の位置に設定することができる。このように、位置調整部５１１は、初期設定に基づいた場合の端部主走査を実行する際の検出位置７１を特定する。そして、位置調整部５１１は、当該検出位置７１を測定有効領域ＶＲまでの副走査方向の距離を算出し、その距離からシフト量を決定する。

図１１は、最も副走査方向負側にある光学ヘッド３３ａの走査開始位置を説明するための概略平面図である。なお、図１１に示す例では、実線で示すように、初期設定時における光学ヘッド３３ａの走査開始位置は、その描画領域３３Ｒの端部が測定有効領域ＶＲの端部に沿うように設定されている。しかしながら、この描画領域３３Ｒの端部の位置は、測定有効領域ＶＲの端部よりも副走査方向負側（−ｘ側）または正側（＋ｘ側）に設定される場合も考えられる。

図１０において説明したように、初期の走査開始位置を移動（シフト）させる必要がある場合、位置調整部５１１は、基板９０に対して各光学ヘッド３３が主走査する位置を、シフト量ＳＦ１の分だけ移動させる。すなわち、光学ヘッド３３ａの走査開始位置が、シフト量ＳＦ１の分だけ副走査方向負側（−ｘ側）に移動される。したがって、光学ヘッド３３ａの走査開始位置は、点線で示す位置となる。

このシフト後の走査開始位置において、光学ヘッド３３ａのオートフォーカス機構６の検出位置７１は、測定有効領域ＶＲ上に設定することが望ましい。このため、光学ヘッド３３ａの走査開始位置のシフトは、図１１中二点鎖線で示す位置、すなわち、検出位置７１が測定有効領域ＶＲの端部上となる位置（最大シフト後の走査開始位置）までとすることが望ましい。換言すると、シフト量ＳＦ１は、最大でも距離ａ（ここでは、ＳＷ／２）よりも短いことが望ましい。これによって、第１回目の主走査時において、光学ヘッド３３ａのオートフォーカス機構６を有効に機能させることができるため、描画精度の低下を抑制できる。

次に、描画装置１００における、パターン描画処理の流れについて説明する。図１２は、パターン描画処理の流れを示す流れ図である。なお、図１２に示す各工程Ｓ１〜Ｓ５は、すでに説明した内容であるため、ここでは説明を簡略化する。

まず、描画対象領域９０Ｒのうち、正側端部主走査を行う光学ヘッド３３の特定が行われる（ステップＳ１）。具体的には、図８において説明したように、初期の走査開始位置に基づいて、各光学ヘッド３３のうち、正側端部帯状領域Ｒ１１の主走査を行う光学ヘッド３３を特定する。

次に、正側端部主走査時における、オートフォーカス機構６の検出位置７１が特定される。詳細には、図９および図１０において説明したように、位置調整部５１１が、ステップＳ１で特定した光学ヘッド３３に備えられたオートフォーカス機構６の検出位置７１を特定する。

ステップＳ２において、検出位置７１が特定されると、走査開始位置のシフト量が決定される（ステップＳ３）。具体的には、図１０において説明したように、初期設定における正側端部主走査時の検出位置７１が、測定有効領域ＶＲ外にある場合、その正側端部主走査時における検出位置７１から測定有効領域ＶＲまでの副走査方向の長さ、もしくはそれを超える長さが、シフト量ＳＦ１とされる。ただし、図９において説明したように、全主走査における検出位置７１が測定有効領域ＶＲに含まれる場合は、シフト量はゼロとされる。このように、ステップＳ３は、ステップＳ２で特定された検出位置７１が、測定有効領域ＶＲに含まれるか否かを、位置調整部５１１が判定する工程を含む。

なお、基板９０において離間距離Ｌ１の測定に不適切とされる測定不適領域ＮＲの厳密な範囲は、基板９０の製造状況に応じて異なりうる。このため、測定不適領域ＮＲは、オペレータが任意に設定できるものとするとよい。具体的には、オペレータによって測定不適領域ＮＲの幅ｑを数値等で具体的に設定可能とすることが考えられる。そして、位置調整部５１１が、この設定された測定不適領域ＮＲに基づいて、測定有効領域ＶＲを決定することが考えられる。

ステップＳ３において、シフト量が決定されると、ラスターデータ５４１の作成が行われる（ステップＳ４）。走査開始位置をシフトさせる場合、第１回目の主走査において、光学ヘッド３３ａの描画領域３３Ｒが、シフト量に応じた分、描画を行わない領域を通過することとなる。このため、光学ヘッド３３ａを制御するためのラスターデータ５４１には、シフト量に応じた空白データが付加されたものとされる。

ステップＳ４においてラスターデータ５４１が作成されると、パターン描画が実行される（ステップＳ５）。このステップＳ５には、副走査方向に並べられた複数の光学ヘッド３３のそれぞれから、帯状の描画光を出射する出射工程が含まれる。また、ステップＳ５には、出射工程において、基板９０に対して複数の光学ヘッド３３を、副走査方向および主走査方向に相対的に移動させることによって、基板９０の描画対象領域９０Ｒを描画光で走査する走査工程が含まれる。さらに、ステップＳ５においては、走査工程における主走査において、光学ヘッド３３および基板９０間の離間距離Ｌ１の変動をオートフォーカス機構６の検出器６１によって検出し、検出された離間距離Ｌ１の変動に合わせて光学ヘッド３３の描画光の焦点を調整する工程が含まれる。

以上のように、本実施形態に係る描画装置１００によると、走査開始位置を、初期の位置から適切にシフトさせることによって、描画対象領域９０Ｒの副走査方向正側端部を描画光で走査する際に、オートフォーカス機構６の検出位置７１を測定有効領域ＶＲに含めることができる。これによって、描画対象領域９０Ｒの副走査方向性側端部まで、高精度にパターン描画を行うことができる。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、上記各実施形態及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み合わせたり、省略したりすることができる。

１００ 描画装置
２ 移動プレート群
２１ 基板保持プレート
２２ 支持プレート
２２１ 副走査機構
２３ ベースプレート
２３１ 主走査機構
２４ 基台
３ 露光部
３３（３３ａ−３３ｅ） 光学ヘッド
３３２ 投影光学系
３３Ｒ 描画領域
５ 制御部
５１１ 位置調整部
５４１ ラスターデータ
５６ 表示部
５７ 操作部
６ オートフォーカス機構
６１ 検出器
７１ 検出位置
９０ 基板
９０Ｒ 描画対象領域
ＣＰ 中央位置
Ｌ１ 離間距離
ＮＲ 測定不適領域
Ｒ１１ 正側端部帯状領域
ＳＦ１ シフト量
ＶＲ 測定有効領域

Claims (4)

1. 感光体が形成された基板に光を照射して前記基板にパターンを描画する描画装置であって、
   各々が帯状の描画光を出射する、副走査方向に並べられた複数の光学ヘッドと、
   前記基板に対して、前記複数の光学ヘッドを、前記副走査方向および前記副走査方向に直交する主走査方向に相対的に移動させることによって、前記基板を前記描画光で走査する走査機構と、
   前記複数の光学ヘッドの各々に設けられており、前記光学ヘッドおよび前記基板の間の離間距離の変動を検出する検出器によって検出された前記離間距離の変動に合わせて前記光学ヘッドの前記描画光の焦点位置を調整する、複数のオートフォーカス機構と、
   前記複数の光学ヘッドのうち、前記基板の描画対象領域における前記副走査方向の正側端部の主走査を行う特定の光学ヘッドに備えられた前記オートフォーカス機構についての前記離間距離の検出位置が、前記正側端部の主走査を行う際に前記基板の端部よりも前記副走査方向負側に所定の長さ分だけ寄った位置となるよう、前記複数の光学ヘッドの走査開始位置を調整する位置調整部と、
   を備えている、描画装置。
2. 請求項１に記載の描画装置であって、
   前記位置調整部は、予め定められた初期の走査開始位置に基づいて、前記特定の光学ヘッドに備えられた前記オートフォーカス機構の前記検出位置を特定することによって、前記複数の光学ヘッドの走査開始位置を移動させるシフト量を決定する、描画装置。
3. 感光体が形成された基板に光を照射して前記基板にパターンを描画する描画方法であって、
   （ａ）副走査方向に並べられた複数の光学ヘッドのそれぞれから、帯状の描画光を出射する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程において、前記基板に対して、前記複数の光学ヘッドを、前記副走査方向および前記副走査方向に直交する主走査方向に相対的に移動させることによって、前記基板を前記描画光で走査する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程において、前記光学ヘッドおよび前記基板の間の離間距離の変動を検出器によって検出し、検出された前記離間距離の変動に合わせて前記光学ヘッドの前記描画光の焦点を調整する工程と、
   （ｄ）前記複数の光学ヘッドのうち、前記基板における描画対象領域の端部の主走査を行う特定の光学ヘッドについて、前記離間距離の変動を検出する検出位置が、前記端部の主走査を行う際に前記基板の端部よりも前記副走査方向負側に所定の長さ分だけ寄った位置となるよう、前記複数の光学ヘッドの走査開始位置を調整する工程と、
   を含む、描画方法。
4. 請求項３に記載の描画方法であって、
   前記（ｄ）工程は、予め定められた初期の走査開始位置に基づいて、前記特定の光学ヘッドについての前記離間距離の変動を検出する検出位置を特定することによって、前記複数の光学ヘッドの前記初期の走査開始位置を移動させるシフト量を決定する工程を含む、描画方法。

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