JP5752970B2 - パターン描画装置、パターン描画方法 - Google Patents

Description

この発明は、描画対象物にパターンを描画する描画部と描画対象物を保持するステージとを相対移動させながら、描画対象物にパターンを描画するパターン描画技術に関するものであり、特に、描画部とステージとの相対位置関係を制御する技術に関する。

従来から、描画部と描画対象物を保持するステージとを相対移動させながら描画対象物にパターンを描画するパターン描画装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載されているリソグラフィ装置では、基板を保持する基板テーブルと、基板（描画対象物）に対してビームを照射する照明システム（描画部）とが設けられている、そして、照明システムが基板テーブル（ステージ）に対して相対移動しながら、基板にビームを順次照射することで、基板にパターンが描画される。

ところで、このような装置では、照明システムと基板テーブルとの相対位置関係が所定の関係からずれると、パターンの形成位置も基板上においてずれてしまうこととなる。そこで、特許文献１の装置では、多数の格子線または格子スポットで構成された格子プレートが照明システムに対して固定的に配置されるとともに、格子プレートに対向するセンサが基板テーブルに取り付けられている。すなわちこの装置では、格子プレートとセンサとで構成されたエンコーダが設けられており、このエンコーダが示す照明システムと基板テーブルとの相対位置関係に基づいて、基板上でのパターンの形成位置が制御される。

特開２００９−００４７３７号公報

しかしながら、このようなエンコーダを用いて描画部とステージとの相対位置関係を求める構成では、多数の格子線や格子スポットを極めて正確な間隔でもって形成する必要があり、その結果、コストアップが引き起こされるという問題があった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、描画対象物におけるパターンの形成位置の制御を簡便な構成で制御可能として、コストの低減を図る技術を提供することを目的とする。

この発明にかかるパターン描画装置は、上記目的を達成するために、描画対象物を保持する保持部と、保持部に保持された描画対象物にパターンを描画する描画部と、保持部に対して描画部を主走査方向に相対移動させることで描画対象物において主走査方向へパターンを形成する動作を、保持部に対して描画部を副走査方向に所定の間欠ピッチで間欠的に相対移動させながら順次実行して、描画対象物へのパターン描画を実行する制御部と、副走査方向に並んで、保持部に固定的に形成された複数の基準パターンと、描画部との相対位置関係が固定された状態で基準パターンに対向して、基準パターンを撮像する撮像部とを備え、複数の基準パターンは、副走査方向に間欠ピッチ以下の間隔で並んでおり、制御部は、撮像部の撮像結果が示す保持部と描画部の相対位置関係に基づいて、描画対象物に形成されるパターンの副走査方向への位置を制御して、パターン描画を実行することを特徴としている。

この発明にかかるパターン描画方法は、描画対象物を支持する保持部に対して描画部を主走査方向に相対移動させることで描画対象物上において主走査方向へパターンを形成する動作を、保持部に対して描画部を副走査方向に所定の間欠ピッチで間欠的に相対移動させながら順次実行して、描画対象物へのパターン描画を実行するパターン描画方法であって、上記目的を達成するために、副走査方向に並んで保持部に固定的に形成された複数の基準パターンを、描画部との相対位置関係が固定された状態で基準パターンに対向する撮像部で撮像する工程と、撮像部の撮像結果が示す保持部と描画部の相対位置関係に基づいて、描画対象物に形成されるパターンの副走査方向への位置を制御して、パターン描画を実行する工程とを備え、複数の基準パターンは、副走査方向に間欠ピッチ以下の間隔で並んでいることを特徴としている。

このように構成された発明（パターン描画装置、パターン描画方法）では、描画対象物を支持する保持部と、描画対象物にパターンを描画する描画部とを用いて、パターンが描画される。具体的には、保持部に対して描画部を主走査方向に相対移動させることで描画対象物上において主走査方向へパターンを形成する動作を、保持部に対して描画部を副走査方向に相対移動させながら順次実行して、描画対象物へのパターン描画が実行される。つまり、描画対象物へのパターン描画は、保持部に対して副走査方向に相対移動する描画部によって、保持部に保持される描画対象物にパターンを順次形成することで実行される。そして、このような構成では、副走査方向におけるパターンの形成位置を適切に制御することが重要となる。そこで、この発明は次のような構成を備える。

つまり、保持部に固定的に形成された複数の基準パターンが副走査方向に並んでいる。また、描画部との相対位置関係が固定された状態で基準パターンに対向する撮像部が設けられており、この撮像部によって基準パターンを撮像するように構成されている。このような構成では、パターン描画を行なうために、保持部に対して描画部が副走査方向に相対移動するのに応じて、複数の基準パターンに対する撮像部の相対位置も変わり、その結果、撮像部が撮像する基準パターンも変わる。つまり、撮像部による基準パターンの撮像結果が、保持部に対する描画部の相対位置関係を実質的に示していると言える。そこで、撮像部の撮像結果が示す保持部と描画部の相対位置関係に基づいて、描画対象物に形成されるパターンの副走査方向への位置が制御される。このように、この発明では、副走査方向に並んで形成された基準パターンを撮像部で撮像するといった構成を備えるものであり、エンコーダを用いた従来技術と比較してより簡便な構成によって、描画対象物に形成されるパターンの副走査方向への位置を制御することができる。その結果、コストの低減を図ることが可能となっている。

ところで、上記構成では、パターン描画を行うために保持部に対して描画部が主走査方向に相対移動するのに伴って、撮像部の撮像領域も主走査方向に相対移動する。この際、本発明のように撮像部の撮像結果によりパターンの形成位置を制御する構成においては、このような撮像部の主走査方向への相対移動に拘わらず、撮像部の撮像領域に基準パターンを捉えて、撮像部により基準パターンを撮像しておくことが好ましい。そこで、パターン描画の実行中に描画部が保持部に対して主走査方向に相対移動するのに伴い、撮像部の撮像領域が主走査方向に相対移動する範囲に渡って、基準パターンは主走査方向に延設されているように構成しても良い。このように基準パターンを主走査方向に延設しておくことで、パターン描画に伴う撮像部の主走査方向への相対移動に拘わらず、撮像部により基準パターンを撮像することができる。

また同様に、上記構成では、パターン描画を行うために保持部に対して描画部が副走査方向に相対移動するのに伴って、撮像部の撮像領域も副走査方向に相対移動する。この際、本発明のように撮像部の撮像結果によりパターンの形成位置を制御する構成においては、このような撮像部の副走査方向への相対移動に拘わらず、撮像部の撮像領域に基準パターンを捉えて、撮像部により基準パターンを撮像しておくことが好ましい。そこで、パターン描画の実行中に描画部が保持部に対して副走査方向に相対移動するのに伴い、撮像部の撮像領域が副走査方向に相対移動する範囲に渡って、複数の基準パターンは並んでいるように構成しても良い。このような範囲に渡って複数の基準パターンを並べておくことで、パターン描画に伴う撮像部の副走査方向への相対移動に拘わらず、撮像部により基準パターンを撮像することができる。

複数の描画部が副走査方向に所定間隔で並んで配置され、各描画部が副走査方向に互いに異なる範囲に対してパターン描画を行うことができる。そして、このような構成では、これら複数の描画部が副走査方向に並ぶ間隔が、パターン描画の実行中に描画部が保持部に対して副走査方向に相対移動する範囲の幅となり、すなわち、撮像部の撮像領域が副走査方向に相対移動する範囲の幅となる。そこで、複数の基準パターンは、副走査方向において複数の描画部が並ぶ間隔以上の幅に渡って並んでいるように構成すれば良い。これによって、パターン描画に伴う撮像部の副走査方向への相対移動に拘わらず、撮像部により基準パターンを撮像しておくことができる。

また、制御部は、描画対象物において主走査方向へパターンを形成する動作を、保持部に対して描画部を副走査方向に所定の間欠ピッチで間欠的に相対移動させながら順次実行する。また、複数の基準パターンを、副走査方向に間欠ピッチ以下の間隔で並べている。このような構成では、描画部と保持部との相対的位置関係を撮像部の撮像結果に適切に反映させることができ、描画対象物に形成されるパターンの副走査方向への位置を高精度に制御することができる。

なお、基準パターンは、主走査方向に延びる直線である第１直線部を有するように構成すると良い。このような構成では、パターン描画を行なうために、保持部に対して描画部が副走査方向に相対移動するのに応じて、複数の第１直線部に対する撮像部の相対位置も変わり、その結果、撮像部が撮像する第１直線部も変わる。つまり、撮像部による第１直線部の撮像結果が、保持部に対する描画部の副走査方向における相対位置関係を実質的に示していると言える。そこで、制御部は、撮像部が基準パターンの第１直線部を撮像した結果が示す保持部と描画部の相対位置関係に基づいて、描画対象物に形成されるパターンの副走査方向への位置を制御するように構成すると良い。これによって、副走査方向におけるパターンの形成位置を高精度に制御することができる。

また、基準パターンでは、第１直線部に交差する複数の第２直線部が主走査方向に並んで形成されているように構成しても良い。このような構成では、パターン描画を行なうために、保持部に対して描画部が主走査方向に相対移動するのに応じて、複数の第２直線部に対する撮像部の相対位置も変わり、その結果、撮像部が撮像する第２直線部も変わる。つまり、撮像部による第２直線部の撮像結果が、保持部に対する描画部の主走査方向における相対位置関係を実質的に示していると言える。そこで、制御部は、撮像部が第２直線部を撮像した結果が示す保持部と描画部の相対位置関係に基づいて、描画対象物に形成されるパターンの主走査方向への位置を制御して、パターン描画を実行するように構成すると良い。これによって、主走査方向におけるパターンの形成位置を高精度に制御することができる。

このように、撮像部が基準パターンを撮像した結果に基づいて、副走査方向・主走査方向におけるパターンの形成位置を制御することができる。このとき、パターンの形成位置を制御する具体的手段としては以下のような種々の手段を採用しうる。

つまり、制御部は、撮像部の撮像結果が示す保持部と描画部の相対位置関係に基づいて、保持部と描画部の相対位置関係を調整することで、描画対象物に形成されるパターンの位置を制御するように構成しても良い。

また、描画部は光を照射することで描画対象物にパターンを描画するパターン描画装置においては、制御部は、撮像部の撮像結果が示す保持部と描画部の相対位置関係に基づいて、描画部が光を照射する光路を調整することで、描画対象物に形成されるパターンの位置を制御するように構成しても良い。

あるいは、制御部は、描画すべき画像を示す画像信号に基づいてパターン描画を行なって、画像に対応するパターンを描画するパターン描画装置においては、制御部は、撮像部の撮像結果が示す保持部と描画部の相対位置関係に基づいて、画像信号を調整することで、描画対象物に形成されるパターンの位置を制御するように構成しても良い。

ところで、上述のように保持部によって描画対象物を支持する構成においては、保持部と描画対象物との位置関係が多少ずれることがあり、その結果、描画対象物におけるパターンの形成位置が若干ずれることも有りうる。このような若干のずれが問題となる場合には、次のような構成を備えても良い。すなわち、保持部と描画対象物の相対位置関係を求めるアライメント部をさらに備えたパターン描画装置において、制御部は、撮像部の撮像結果が示す保持部と描画部の相対位置関係と、アライメント部で求めた保持部と描画対象物の相対位置関係とに基づいて、描画対象物に形成されるパターンの位置を制御するように構成しても良い。このように構成することで、保持部と描画対象物との位置関係のずれによらず、描画対象物におけるパターンの形成位置を高精度に制御することが可能となる。

また、基準パターンの具体的な構成としても種々のものを採用可能であるが、例を挙げると次のとおりである。すなわち、基準パターンは、ガラス基板に形成されているように構成することができる。このような構成では、基準パターンとその回りのガラス基板との間のコントラストが大きくなるため、撮像部は基準パターンの輪郭をくっきりと撮像することができ、撮像部の撮像結果に基づくパターン形成位置の制御を高精度に実行可能となる。

このとき、基準パターンを金属膜で形成しても良い。これによって、基準パターンの輪郭をよりくっきりと撮像することができ、撮像部の撮像結果に基づくパターン形成位置の制御をより高精度に実行可能となる。

また、基準パターンが形成されたガラス基板の面は、保持部に保持された描画対象物の表面と面一となっているように構成しても良い。このような構成は、基準パターンの撮像結果に基づいて描画対象物でのパターンの形成位置を高精度に制御するのに有利となる。

また、保持部に固定された描画対象物に対する副走査方向の両側それぞれに、複数の基準パターンが形成されているように構成しても良い。このような構成では、装置のヨーイングが描画部と保持部の相対位置関係に与える影響を排除して、描画対象物でのパターンの形成位置をより高精度に制御することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、描画対象物におけるパターンの形成位置の制御を簡便な構成で制御可能として、コストの低減が図られている。

本発明にかかるパターン描画装置の一実施形態を示す正面図である。 図１のパターン描画装置の平面図である。 光学ユニットの構成を示す図である。 照射位置シフト機構の構成を模式的に示す図である。 図１のパターン描画装置の電気的構成を示すブロック図である。 基板へのパターン形成動作の一例を模式的に示す図である。 基板へのパターン形成動作の一例を模式的に示す図である。 ステージが基板を保持する保持位置と基準線との距離を示すテーブルを表した図である。 基準線の変形例を示す図である。 ステージが基板を保持する保持位置と基準線との距離を示すテーブルを表した図である。

第１実施形態
図１は、本発明にかかるパターン描画装置の一実施形態を示す正面図である。また、図２は図１のパターン描画装置の平面図である。また、図３は光学ユニットの構成を示す図である。また、図４は照射位置シフト機構の構成を模式的に示す図である。さらに、図５は図１のパターン描画装置の電気的構成を示すブロック図である。パターン描画装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された基板Ｗの上面に光を照射して、パターンを描画する装置である。なお、基板Ｗは、半導体基板、プリント基板、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、光ディスク用基板などの各種基板のいずれでもよい。図示例では円形の半導体基板の表面に形成された下地に重ねて描画パターンが描画される。

パターン描画装置１００は、本体フレーム１０１で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル（図示省略）が取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム１０１の外側である本体外部とに、各種の構成要素を配置した構成となっている。

パターン描画装置１００の本体内部は、処理領域１０２と受け渡し領域１０３とに区分されている。これらの領域のうち処理領域１０２には、主として、ステージ１０、ステージ移動機構２０、ステージ位置計測部３０、光学ユニット４０、アライメントユニット６０が配置される。一方、受け渡し領域１０３には、処理領域１０２に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送ロボットなどの搬送装置７０が配置される。

また、パターン描画装置１００の本体外部には、アライメントユニット６０に照明光を供給する照明ユニット６１が配置される。また、同本体外部には、パターン描画装置１００が備える装置各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０が配置される。

なお、パターン描画装置１００の本体外部で、受け渡し領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置される。また、カセット載置部１０４に対応し、本体内部の受け渡し領域１０３に配置された搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入（ローディング）するとともに、処理領域１０２から処理済みに基板Ｗを搬出（アンローディング）してカセットＣに収容する。カセット載置部１０４に対するカセットＣの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。この未処理基板Ｗのローディング処理および処理済基板Ｗのアンローディング処理は制御部９０からの指示に応じて搬送装置７０が動作することで行われる。

ステージ１０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ものである。ステージ１０の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を付与することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。

また、ステージ１０上面において、基板Ｗを載置する領域の副走査方向ＳＤ一方側には、平板状のガラス基板１２が固定的に配置されている。そして、このガラス基板１２の上面には、複数の基準線Ｌrが副走査方向Ｘに所定ピッチで並んで形成されている。これら基準線Ｌrは、ステージ１０の位置を求めるために用いられるものであるが、その詳細については後述することとする。

また、ステージ１０はステージ移動機構２０により移動させられる。このステージ移動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、及び回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる機構である。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とを備える。回転機構２１、副走査機構２３、及び主走査機構２５は、次のように構成されるとともに、制御部９０の露光制御部９１に電気的に接続されており、露光制御部９１からの指示に応じてステージ１０を移動させる。

回転機構２１は、支持プレート２２上で、基板Ｗの上面に垂直な回転軸を中心としてステージ１０を回転させる。

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図示しない移動子とベースプレート２４の上面に敷設された図示しない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Ｘに延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Ｘ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１０６上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモ−タ２５ａを有している。また、ベースプレート２４と基台１０６との間には、主走査方向に延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１０６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Ｙに移動する。

ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３０は、制御部９０の露光制御部９１と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。ステージ位置計測部３０は、例えばステージ１０に向けてレーザ光を照射し、その反射光と出射光との干渉を利用して、ステージ１０の位置を計測する機構により構成されているが、その構成動作はこれに限定されるものではない。この実施形態では、ステージ位置計測部３０は、レーザ光を出射する出射部３１と、ビームスプリッタ３２と、ビームベンダ３３と、第１干渉計３４と、第２干渉計３５とを備える。これら出射部３１、各干渉計３４、３５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。

出射部３１から出射されたレーザ光は、まずビームスプリッタ３２に入射し、ビームベンダ３３に向かう第１分岐光と、第２干渉計３５に向かう第２分岐光とに分岐される。第１分岐光は、ビームベンダ３３により反射され、第１干渉計３４に入射するとともに、第１干渉計３４からステージ１０の第１の部位に照射される。そして、第１の部位で反射した第１分岐光が、再び第１干渉計３４へと入射する。第１干渉計３４は、ステージ１０の第１の部位に向かう第１分岐光と第１の部位で反射された第１分岐光との干渉に基づいて第１の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。

一方、第２分岐光は、第２干渉計３５に入射するとともに、第２干渉計３５からステージ１０の第２の部位（ただし、第２の部位は、第１の部位とは異なる位置である。）に照射される。そして、第２の部位で反射した第２分岐光が、再び第２干渉計３５へ入射する。第２干渉計３５は、ステージ１０の第２の部位に向かう第２分岐光とステージ１０の第２の部位で反射された第２分岐光との干渉に基づいて第２の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。

制御部９０の露光制御部９１は、第１干渉計３４及び第２干渉計３５の各々から、ステージ１０の第１の部位の位置に対応した位置パラメータ及びステージ１０の第２の部位の位置に対応した位置パラメータを取得する。そして、取得した各位置パラメータに基づいて、ステージ１０の位置を算出する。

アライメントユニット６０は、基板Ｗの上面に形成された図示しないアライメントマークを撮像する。アライメントユニット６０は、照明ユニット６１のほか、鏡筒、対物レンズ、およびＣＣＤイメージセンサ６２（図３）を備える。アライメントユニット６０が備えるＣＣＤイメージセンサ６２は、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成される。

照明ユニット６１は、鏡筒とファイバ６０１を介して接続され、アライメントユニット６０に対して照明用の光を供給する。照明ユニット６１から延びるファイバ６０１によって導かれる光は、鏡筒を介して基板Ｗの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介してＣＣＤイメージセンサ６２（図５）で受光される。これによって、基板Ｗの上面が撮像されて撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサ６２は、制御部９０のデータ処理部９２と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。なお、アライメントユニット６０はオートフォーカス可能なオートフォーカスユニットをさらに備えていてもよい。

ＣＣＤイメージセンサ６２から与えられる撮像データに基づき制御部９０は、アライメント処理を行い、またデータ処理部９２で描画パターンを描画するためのストライプデータを作成して露光制御部９１に与え、光学ユニット４０によるパターン描画を行う。

本実施形態では、光学ユニット４０は、光照射部４１、２つの光学ヘッド４２、４３およびラインカメラ５０をヘッドフレーム４９で支持した構成を有している。これらラインカメラ５０と光学ヘッド４２、４３は副走査方向Ｘに直線状に並んだ状態で、ヘッドフレーム４９に固定されている。このように、ヘッドフレーム４９によって、ラインカメラ５０と光学ヘッド４２、４３の相対位置関係が保持されている。

このラインカメラ５０は、ステージ１０上面の基準線Ｌrを撮像して、その撮像結果を露光制御部９１に送信するものである。露光制御部９１では、受信した撮像結果からステージ１０と光学ヘッド４２、４３との相対的な位置関係が算出され、この算出結果に基づいて光学ヘッド４２、４３により基板Ｗに形成するパターンの位置が調整されるが、その詳細については後述することとする。

光学ヘッド４２、４３はともに同一構成を有しており、光照射部から与えられるレーザ光を上記ストライプデータに基づき変調する。ここでは、図１、図３および図４を参照しつつ光照射部４１および光学ヘッド４２に関連する構成について説明するが、光学ヘッド４３についても同様に構成されている。

光照射部４１は、レーザ駆動部４１１、レーザ発振器４１２および照明光学系４１３を有している。この光照射部４１では、レーザ駆動部４１１の作動によりレーザ発振器４１２からレーザ光が出射され、照明光学系４１３を介して光学ヘッド４２に導入される。この光学ヘッド４２は、光照射部４１からの光を光学ヘッド４２内に導入する入射部４４と、導入された光を変調するための空間光変調素子４５と、入射部４４からの光を空間光変調素子４５へと導く光学系４６と、空間光変調素子４５で変調された光の光軸をシフトさせ、基板Ｗの上面において描画位置を副走査方向に相対的にシフトさせるための照射位置シフト機構４７と、照射位置シフト機構４７を介した光を基板Ｗの上面に導く投影光学系４８とを備える。

空間光変調素子４５は、回折格子型の変調素子であり、半動体装置製造技術を利用して製造され、格子の深さを変更することができる回折格子となっている。回折格子型の光変調素子としては、例えば、ＧＬＶ（Ｇｒａｉｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ：グレーチング・ライト・バルブ）（シリコン・ライト・マシーンズ社の登録商標）を使用する。なお、ＧＬＶによる光の変調原理については、既知であるため詳細については説明を省略する。

照射位置シフト機構４７は、図４に示すように、２個のウェッジプリズム４７１と、ウェッジプリズム移動機構４７２とを備えており、空間光変調素子４５によって描画パターンに応じて空間変調された光を副走査方向Ｘに沿ってシフトさせる。本実施形態では、これらのウェッジプリズム４７１は、光が入射する光学面と出射する光学面が非平行となるプリズムであり、互いに略同一の構造を有しており、例えば、頂角、屈折率がいずれも同一となる構造を有している。そして、これらのうち一方のウェッジプリズム４７１が、ウェッジプリズム移動機構４７２によって、他方のウェッジプリズム４７１に対して入射光の光軸Ｌの方向に沿って直線的に移動させる。

また、２個のウェッジプリズム４７１は、固定ステージ４７３、可動ステージ４７４にそれぞれ固定され、対向する光学面が互いに平行となり、かつ、互いに逆向きとなるように、入射光の光軸Ｌの方向に沿って並んで配置される。各ウェッジプリズム４７１は、例えば固定バンド４７５を用いて各ステージ４７３、４７４に固定される。

一方のウェッジプリズム４７１が配置される固定ステージ４７３は、ベース部４７６上に固定されている。他方のウェッジプリズム４７１が配置される可動ステージ４７４は、ベース部４７６上に配置された一対のガイドレール４７２１に沿って移動可能とされている。ガイドレール４７２１は、ベース部４７６上に、Ｚ軸方向に沿って延在して形成されている。

ベース部４７６には、回転モータ４７２２によって回転させられるボールねじ４７２３が配置されている。ボールねじ４７２３は、ガイドレール４７２１の延在方向に沿って延在しており、可動ステ−ジ４７４のブラケット４７４１の雌ねじ部に螺合されている。この構成において、ボールねじ４７２３が回転モータ４７２２によって回動されることで、可動ステージ４７４がガイドレール４７２１に沿ってＺ方向に移動する。

つまり、可動ステージ４７４、ガイドレール４７２１、回転モータ４７２２、およびボールねじ４７２３により、他方のウェッジプリズム４７１を入射光の光軸Ｌの方向に沿って直線的に移動させるウェッジプリズム移動機構４７２が構成される。ウェッジプリズム移動機構４７２は、他方のウェッジプリズム４７１を、一方のウェッジプリズム４７１に対して光軸Ｌの方向に沿って直線的に移動させることによって、２個のウェッジプリズム４７１の光軸Ｌの方向に沿う離間距離を変化させる。

上記構成を備える照射位置シフト機構４７においては、２個のウェッジプリズム４７１の光軸Ｌに沿う離間距離を変化させることによって、ウェッジプリズム４７１に入射する光の経路をＸ軸方向に沿ってシフトさせることができる。なお、シフト量Δｘは、２つのウェッジプリズム４７１の離間距離に応じて定まる。

照射位置シフト機構４７によってシフト量Δｘだけシフトされた光は投影光学系４８に入射される。この投影光学系４８は、対物レンズ４８２と、対物レンズ４８２を光軸に沿って移動させるアクチュエータとから構成されるフォーカス機構４８１を備えている。フォーカス機構４８１により対物レンズ４８２がＺ軸方向に移動することによって、空間光変調素子４５によって変調された光の焦点位置が調整させる。焦点位置が調整された光は、基板Ｗの上面に照射され、基板Ｗ上の感光材料の層を露光することにより、ストライプデータに対応した描画パターンが未処理基板Ｗに形成されている下地に対して重ねて描画される。

また、上記ストライプデータを生成するために、制御部９０はデータ処理部９２を有している。このデータ処理部９２はＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶部９２１等を有するコンピュータで構成されており、露光制御部９１とともに電装ラック（図示省略）内に配置されている。また、データ処理部９２内のＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理することにより、ランレングスデータ生成部９２２、補正量算出部９２３、データ補正部９２４およびデータ生成部９２５が実現される。例えば下地に重ね合わせて描画する描画パターンは外部のＣＡＤ等により生成されたベクトル形式の設計データで記述されており、その設計データがデータ処理部９２に入力されると、記憶部９２１に書き込まれて保存される。そして、当該設計データ２１１に対してデータ処理が施されて複数のストライプデータが生成され、露光制御部９１を介して光学ヘッド４２、４３に供給されて描画パターンが基板Ｗ上に描画される。

ランレングスデータ生成部９２２は、ベクトル形式の設計データ９２１ａをラスタライズしてランレングスデータ９２１ｂを生成して記憶部９２１に保存する。なお、この実施形態では、ストライプ単位に分割して記憶部９２１に保存している。つまり、描画パターンを複数本の分割パターンに分割し、各分割パターンに対応する分割描画データをストライプデータとしている。また、ランレングスデータ９２１ｂの準備後、または、ランレングスデータ９２１ｂの準備と並行して、上記のようにしてカセットＣに収納されている未処理の基板Ｗが搬送装置７０により搬出され、搬送装置７０によってステージ１０に載置される（ローディング処理）。

その後、データ処理部９２から与えられるグローバルアライメント用の基準マークの設計位置情報に基づきステージ移動機構２０によりステージ１０がＣＣＤイメージセンサ６２の直下位置に移動して基板Ｗ上の各基準マークを順番にＣＣＤイメージセンサ６２の撮像可能位置に位置決めし、ＣＣＤイメージセンサ６２によるマーク撮像が実行される（グローバル用アライメント計測）。このＣＣＤイメージセンサ６２から出力される画像信号は電装ラック内の画像処理回路（図５において図示省略）により処理され、基準マークのステージ１０上の位置が正確に求められる。そして、これらの計測位置情報に基づき回転機構２１が作動してステージ１０を鉛直軸回りに微小回転させて基板Ｗへのパターン描画に適した向きにアライメント（位置合わせ）される。なお、ステージ１０を光学ヘッド４２、４３の直下位置に移動させた後で当該アライメントを行ってもよい。

図５に示す補正量算出部９２３は、画像処理回路にて求められた基板Ｗ上の基準マークの計測位置情報、および基板Ｗの向きの修正量を取得し、グローバルアライメント後の基準マークの位置導出、並びに、設計データで記述された描画パターンの下地に対する位置ズレ量を求める。

一方、データ補正部９２４はランレングスデータ９２１ｂを読み出し、位置ズレ量に基づいて各ランレングスデータの補正を行った上で、データ生成部９２５へと送る。

データ生成部９２５は、補正後の各ランレングスデータからデータを切り出すとともに、それらを連結してＹ方向に延びるラインデータを生成し、さらにこうして生成されたラインデータを連結して分割領域に対応する描画データ、すなわち、１つのストライプ（つまり分割パターン）に相当するストライプデータ（分割描画データ）を生成し、露光制御部９１に出力する。

以上が、本実施形態におけるパターン描画装置の概略構成である。上述したように、このパターン描画装置１００は、ストライプデータに基づいて光学ヘッド４２、４３それぞれが基板Ｗ表面に光を照射して、基板Ｗにパターンを形成する。続いては、このパターン形成動作の詳細について説明する。

図６および図７はそれぞれ、基板へのパターン形成動作の一例を模式的に示す図である。特に、図６はパターン形成動作を実行する機械的構成を主走査方向Ｙから見た場合を示しており、図７は同機械的構成を副走査方向Ｘから見た場合を示している。概略的には、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３を主走査方向Ｙに相対移動させて、基板表面に主走査方向Ｙへ延びるパターンを形成する動作が、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３を副走査方向Ｘに間欠的に相対移動させながら順次実行される。これによって、基板Ｗ表面の全体に図７の破線で示すようなパターンが形成される。なお、図７では、基板Ｗ表面に形成されるパターンを示す破線に、矢印で向きが示されている。これは、各パターンが、ステージ１０に対して矢印方向に相対移動する光学ヘッド４２、４３によって形成されたことを示すものである。

図６、図７に示すように、光学ヘッド４２、４３は、副走査方向Ｘにユニット間隔Ｐaを空けて並んでいる。このユニット間隔Ｐaは、基板Ｗ表面におけるパターン描画範囲（露光範囲）が副走査方向Ｘに有する幅Ｐeを光学ヘッドの個数（ここでは、２個）で割った値（Ｐa＝Ｐe／２）に設定されている。そして、光学ヘッド４２、４３は、この間隔Ｐaを有する領域へのパターン形成をそれぞれ分担している。具体的には、図６および図７において、基板Ｗの中央から左側の幅Ｐa（＝Ｐe／２）の領域へは光学ヘッド４２がパターンを形成する一方、基板Ｗの中央から右側の幅Ｐa（＝Ｐe／２）の領域へは光学ヘッド４３がパターンを形成する。なお、このパターン形成はステージ移動機構２０によってステージ１０を移動させることで、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３を相対移動させつつ実行される。具体的には次のとおりである。

まず、光学ヘッド４２、４３は、それぞれが分担する領域の左端（副走査方向Ｘの一端）に位置決めされる。この状態から、ステージ１０が主走査方向Ｙに移動を開始する一方、光学ヘッド４２、４３のそれぞれはステージ１０に伴って主走査方向Ｙに移動する基板Ｗの表面を露光する。このとき、光学ヘッド４２、４３のそれぞれは、副走査方向Ｘに並ぶ８０００画素分を一度に露光する。つまり、本実施形態では１画素が１[μm]に相当ため、副走査方向Ｘに８０００画素分に相当する８[mm]の幅を有する範囲が一度に露光される。そして、主走査方向Ｙに相対移動する基板Ｗに対してこのような露光が順次繰り返されることで、基板Ｗには主走査方向Ｙに長尺でかつ副走査方向Ｘに８[mm]の幅を有する短冊状のパターンが形成される。この際、露光制御部９１は、ステージ１０（換言すればこれに固定される基板Ｗ）と光学ヘッド４２、４３との主走査方向Ｙへの相対位置をステージ位置計測部３０の計測結果に基づいて制御しながら、ステージ１０を主走査方向Ｙに移動させて、短冊状のパターンを形成する。こうして、光学ヘッド４２は担当領域の左端にパターンＩa1を形成するとともに、光学ヘッド４３は担当領域の左端にパターンＩb1を形成する。

これらパターンＩa1、Ｉb1の形成が完了すると、ステージ１０は主走査方向Ｙへの移動を停止した後に、副走査方向Ｘに間欠ピッチＰxだけ移動する。そして、ステージ１０は、パターンＩa1、Ｉb1を形成したときと逆方向を向いて、主走査方向Ｙに移動を開始する。そして、光学ヘッド４２、４３のそれぞれは先程と同様にステージ１０に伴って主走査方向Ｙに移動する基板Ｗの表面を露光する。こうして、光学ヘッド４２は担当領域の左端から２番目にパターンＩa2を形成するとともに、光学ヘッド４３は担当領域の左端から２番目にパターンＩb2を形成する。

このように、このパターン描画装置１００は、基板Ｗ表面に主走査方向Ｙへ延びるパターンを形成する動作を、ステージ１０を副走査方向Ｘに間欠ピッチＰxだけ間欠的に移動させつつ順次実行する。そして、光学ヘッド４２、４３がそれぞれ担当する幅Ｐuの領域全体にパターンを形成することで、基板Ｗにおいて幅Ｐe（＝Ｐu×２）を有するパターン描画範囲の全体にパターンが形成される。

ところで、上述のように、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３を副走査方向Ｘに相対移動させつつ、基板Ｗにパターンを形成する構成においては、基板Ｗの所定位置に正確に光を照射してパターンを形成することが求められる。そこで、パターン描画装置１００では、ステージ１０上面に形成された基準線Ｌrをラインカメラ５０により撮像した結果に基づいて、ステージ１０と光学ヘッド４２、４３との相対的な位置関係が算出される。そして、この算出結果に基づいて、光学ヘッド４２、４３により基板Ｗ表面に形成するパターンの位置が調整される。

つまり、図６、図７に示すように、ステージ１０の上面では、基板Ｗの保持位置１１に対して副走査方向Ｘの一方側にガラス基板１２が固定的に取り付けられている。このガラス基板１２は、ＸＹ面内において副走査方向Ｙ方向に長尺な長方形状を有して、Ｚ軸方向に薄いガラス平板である。このとき、ステージ１０の上面からガラス基板１２の表面（上面）までの高さｈは、ステージ１０の上面から基板Ｗの表面までの高さｈに等しく、ガラス基板１２の上面と基板Ｗの表面は面一となっている。

そして、このガラス基板１２の上面には、複数の基準線Ｌrが副走査方向Ｘに配列ピッチＰlx（配列間隔Ｐlx）で並んで形成されている。ちなみに、この配列ピッチＰlxは、間欠ピッチＰx以下に設定されている。各基準線Ｌrは主走査方向Ｙに延びる直線部（第１直線部）で構成されており、ガラス基板１２の上面にクロムCr等の金属をパターニングして形成される。これら複数の基準線Ｌrは、光学ヘッド４２、４３それぞれがパターン形成を担当する範囲の幅Ｐu以上の幅Ｐrxに渡って形成されている（Ｐrx≧Ｐu）。これによって、パターン描画の実行中に光学ヘッド４２、４３がステージ１０に対して副走査方向Ｘに相対移動するのに伴い、ラインカメラ５０の撮像領域が副走査方向Ｘに相対移動する範囲Ｐuに渡って、複数の基準線Ｌrは並んで形成されることとなる。

さらに、複数の基準線Ｌrのそれぞれは、基板Ｗ表面におけるパターン描画範囲（露光範囲）が主走査方向Ｙに有する幅以上の幅Ｐryに渡って形成されている。これによって、パターン描画の実行中に光学ヘッド４２、４３がステージ１０に対して主走査方向Ｙに相対移動するのに伴い、ラインカメラ５０の撮像領域が主走査方向Ｙに相対移動する範囲に渡って、基準線Ｌrは主走査方向Ｙに延設されることとなる。なお、この実施形態では、基板Ｗは円形状であり、基板Ｗ表面におけるパターン描画範囲（露光範囲）も基板Ｗよりやや小さい略円形状であるため、パターン描画範囲（露光範囲）が主走査方向Ｙに有する幅は副走査方向Ｘへの幅Ｐeと等しく、式Ｐry≧Ｐeが成立している。

一方、これら複数の基準線Ｌrに対しては、ラインカメラ５０が対向している。上述のとおり、このラインカメラ５０は、ヘッドフレーム４９（図２）によって光学ヘッド４２、４３との相対位置関係が固定されている。このヘッドフレーム４９は剛性部材で構成されており、それを支える支持部材の熱応力や支持部材から伝達される振動による変形を十分に抑えることができる高い剛性を備えており、基板Ｗを固定・保持するステージ１０以上の高い剛性を備えている。ラインカメラ５０は、主走査方向Ｙに延びる細長い形状の撮像領域を有しており、この撮像領域の内部に位置した撮像対象物を撮像する。具体的には、ラインカメラ５０は、複数の基準線Ｌrのうち撮像領域内部にある１の基準線Ｌrを撮像して、その撮像結果を露光制御部９１に送信する。

一方、ラインカメラ５０の撮像対象である基準線Ｌrは、ステージ１０に固定的に形成されているため、ステージ１０の間欠的な移動に伴って副走査方向Ｘに移動する。そのため、ステージ１０の間欠的な移動に伴って、ラインカメラ５０により撮像される基準線Ｌrが変化する。したがって、露光制御部９１は、ラインカメラ５０が撮像した基準線Ｌrから、光学ヘッド４２、４３とステージ１０（に保持される基板Ｗ）との相対位置関係を求めることができる。具体的には、露光制御部９１は、ステージ１０が基板Ｗを保持する保持位置１１と基準線Ｌrとの距離を示すテーブル（図８）を記憶しており、これを参照することで光学ヘッド４２、４３と基板との相対位置関係を求める。ここで、図８は、ステージが基板を保持する保持位置と基準線との距離を示すテーブルを表した図である。

つまり、ラインカメラ５０と光学ヘッド４２との副走査方向Ｘへの距離Ｄa、およびラインカメラ５０と光学ヘッド４３との副走査方向への距離Ｄb（＝Ｄa＋Ｐu）はそれぞれ既知であり、露光制御部９１に記憶されている。したがって、例えばラインカメラ５０が複数の基準線Ｌrのうち基準線Ｌr4を撮像した場合は、図８のテーブルから求められる基準線Ｌrと基板Ｗの保持位置１１までの距離Ｄ4を、距離Ｄa、Ｄbから引き算することで、保持位置１１で保持される基板Ｗと光学ヘッド４２、４３との相対位置関係（Ｄa−Ｄ4、Ｄb−Ｄ4）を求めることができる。

露光制御部９１は、こうして求めた基板Ｗと光学ヘッド４２、４３との相対位置関係に基づいてステージ移動機構２０を動作させることで、ステージ１０を移動させて、ステージ１０の保持位置１１で保持される基板Ｗと光学ヘッド４２、４３との副走査方向Ｘへの相対的な位置関係を調整する。そして、露光制御部９１は。この位置調整により副走査方向Ｘへのステージ１０の位置を決めた後に、ステージ１０の主走査方向Ｙへの移動を開始して、主走査方向Ｙに延びる短冊状のパターンの形成を開始する。つまり、ラインカメラ５０の撮像結果から実測した基板Ｗと光学ヘッド４２、４３との副走査方向Ｘへの相対的位置関係に基づいて、基板Ｗ表面におけるパターンの形成位置が副走査方向Ｘに調整される。

以上説明したように、この実施形態では、基板Ｗを支持するステージ１０と、基板Ｗににパターンを描画する光学ヘッド４２、４３とを用いて、基板Ｗにパターンが描画される。具体的には、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３を主走査方向Ｙに相対移動させることで基板Ｗ上において主走査方向Ｙへパターンを形成する動作を、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３を副走査方向Ｘに相対移動させながら順次実行して、基板Ｗへのパターン描画が実行される。つまり、基板Ｗへのパターン描画は、ステージ１０に対して副走査方向Ｘに相対移動する光学ヘッド４２、４３によって、ステージ１０に保持される基板Ｗにパターンを順次形成することで実行される。そして、このような構成では、副走査方向Ｘにおけるパターンの形成位置を適切に制御することが重要となる。そこで、この実施形態にかかるパターン描画装置１００は次のような構成を備える。

つまり、ステージ１０に固定的に形成された複数の基準線Ｌrが副走査方向Ｘに並んでいる。また、光学ヘッド４２、４３との相対位置関係が固定された状態で基準線Ｌrに対向するラインカメラ５０が設けられており、このラインカメラ５０によって基準線Ｌrを撮像するように構成されている。このような構成では、パターン描画を行なうために、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３が副走査方向Ｘに相対移動するのに応じて、複数の基準線Ｌrに対するラインカメラ５０の相対位置も変わり、その結果、ラインカメラ５０が撮像する基準線Ｌrも変わる。つまり、ラインカメラ５０による基準線Ｌrの撮像結果が、ステージ１０に対する光学ヘッド４２、４３の相対位置関係を実質的に示していると言える。そこで、ラインカメラ５０の撮像結果が示すステージ１０と光学ヘッド４２、４３の相対位置関係に基づいて、基板Ｗに形成されるパターンの副走査方向Ｘへの位置が制御される。このように、この実施形態では、副走査方向Ｘに並んで形成された基準線Ｌrをラインカメラ５０で撮像するといった構成を備えるものであり、エンコーダを用いた従来技術と比較してより簡便な構成によって、基板Ｗに形成されるパターンの副走査方向Ｘへの位置を制御することができる。その結果、コストの低減を図ることが可能となっている。

ところで、上記構成では、パターン描画を行うためにステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３が主走査方向Ｙに相対移動するのに伴って、ラインカメラ５０の撮像領域も主走査方向Ｙに相対移動する。この際、上述のようにラインカメラ５０の撮像結果によりパターンの形成位置を制御する構成においては、このようなラインカメラ５０の主走査方向Ｙへの相対移動に拘わらず、ラインカメラ５０の撮像領域に基準線Ｌrを常に捉えて、ラインカメラ５０により基準線Ｌrを撮像しておくことが好ましい。そこで、この実施形態では、パターン描画の実行中に光学ヘッド４２、４３がステージ１０に対して主走査方向Ｙに相対移動するのに伴い、ラインカメラ５０の撮像領域が主走査方向Ｙに相対移動する範囲に渡って、基準線Ｌrは主走査方向Ｙに延設されているように構成されている。このように基準線Ｌrを主走査方向Ｙに延設しておくことで、パターン描画に伴うラインカメラ５０の主走査方向Ｙへの相対移動に拘わらず、ラインカメラ５０により基準線Ｌrをきっちりと撮像することができる。

また同様に、上記構成では、パターン描画を行うためにステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３が副走査方向Ｘに相対移動するのに伴って、ラインカメラ５０の撮像領域も副走査方向Ｘに相対移動する。この際、上述のようにラインカメラ５０の撮像結果によりパターンの形成位置を制御する構成においては、このようなラインカメラ５０の副走査方向Ｘへの相対移動に拘わらず、ラインカメラ５０の撮像領域に基準線Ｌrを捉えて、ラインカメラ５０により基準線Ｌrを撮像しておくことが好ましい。そこで、この実施形態では、パターン描画の実行中に光学ヘッド４２、４３がステージ１０に対して副走査方向Ｘに相対移動するのに伴い、ラインカメラ５０の撮像領域が副走査方向Ｘに相対移動する範囲に渡って、複数の基準線Ｌrは並んでいる。このような範囲に渡って複数の基準線Ｌrを並べておくことで、パターン描画に伴うラインカメラ５０の副走査方向Ｘへの相対移動に拘わらず、ラインカメラ５０により基準線Ｌrを撮像することができる。

ちなみに、この実施形態では、複数の光学ヘッド４２、４３が副走査方向Ｘに所定間隔Ｐuで並んで配置され、各光学ヘッド４２、４３が副走査方向Ｘに互いに異なる範囲に対してパターン描画を行う。このような構成では、これら複数の光学ヘッド４２、４３が副走査方向Ｘに並ぶ間隔Ｐuが、パターン描画の実行中に光学ヘッド４２、４３がステージ１０に対して副走査方向Ｘに相対移動する範囲の幅Ｐuとなり、すなわち、ラインカメラ５０の撮像領域が副走査方向Ｘに相対移動する範囲の幅Ｐuとなる。そこで、この実施形態では、複数の基準線Ｌrは、副走査方向Ｘにおいて複数の光学ヘッド４２、４３が並ぶ間隔Ｐu以上の幅Ｐrxに渡って並んで形成されている。これによって、パターン描画に伴うラインカメラ５０の副走査方向Ｘへの相対移動に拘わらず、ラインカメラ５０により基準線Ｌrを常に撮像しておくことができる。

また、この実施形態では、露光制御部９１は、基板Ｗ上面において主走査方向Ｙへパターンを形成する動作を、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３を副走査方向Ｘに所定の間欠ピッチＰxで間欠的に相対移動させながら順次実行する。そして、上記実施形態では、複数の基準線Ｌrは、副走査方向Ｘに間欠ピッチＰx以下の間隔Ｐlxで並べて形成されている。このように、複数の基準線Ｌrの間隔Ｐlxを設定することで、光学ヘッド４２、４３とステージ１０との相対的位置関係をラインカメラ５０の撮像結果に適切に反映させることができ、基板Ｗ上に形成されるパターンの副走査方向Ｘへの位置を高精度に制御することができる。

また、この実施形態では、基準線Ｌrはガラス基板１２に形成されている。このような構成では、基準線Ｌrとその回りのガラス基板１２との間のコントラストが大きくなるため、ラインカメラ５０は基準線Ｌrの輪郭をくっきりと撮像することができ、ラインカメラ５０の撮像結果に基づくパターン形成位置の制御を高精度に実行可能となる。

さらに、この実施形態では、基準線Ｌrを金属膜で形成している。これによって、基準線Ｌrの輪郭をよりくっきりと撮像することができ、ラインカメラ５０の撮像結果に基づくパターン形成位置の制御をより高精度に実行可能となる。

また、上記実施形態では、基準線Ｌrが形成されたガラス基板１２の面は、ステージ１０に保持された基板Ｗの表面と面一となっている。このような構成は、基準線Ｌrの撮像結果に基づいて基板Ｗでのパターンの形成位置を高精度に制御するのに有利となる。

第２実施形態
上記実施形態では、主走査方向Ｙに伸びる直線のみから基準線Ｌrを構成していた。しかしながら、基準線Ｌrの構成はこれに限られず種々の変形が可能である。具体例を挙げると、図９に示すように基準線Ｌrを構成しても良い。ここで、図９は、基準線の変形例を示す図である。図９では、２本の基準線Ｌrのみが示されているが、第２実施形態においても第１実施形態と同様の範囲に渡って多数の基準線Ｌrが形成されている。また、これから説明する第２実施形態と上述の第１実施形態との違いは、基準線Ｌrの構成のみであるので、以下ではこの違いについて主に説明することとして、共通部分については相当符号を付して説明を省略する。また、共通構成を備えることで、第１実施形態と同様の効果が第２実施形態においても得られることは言うまでも無い。

図９に示すように、第２実施形態では、各基準線Ｌrは、主走査方向Ｙに延びる第１直線部ｌ1と、副走査方向Ｘに延びて第１直線部に直交する複数の第２直線部ｌ2とで構成されている。これら複数の第２直線部ｌ2は、主走査方向ＹにピッチＰlyで並んで形成されている。このピッチＰlyは、光学ヘッド４２、４３が１ショットで形成するパターンの主走査方向Ｙへの幅以下に設定されている。

そして、このような構成では、ステージ１０の副走査方向Ｘへの間欠的な移動に伴って、ラインカメラ５０により撮像される第１直線部ｌ1が変化する。したがって、露光制御部９１は、ラインカメラ５０が撮像した第１直線部ｌ1から、光学ヘッド４２、４３とステージ１０（に保持される基板Ｗ）との相対位置関係を求めることができる。さらに、第２実施形態の各基準線Ｌrは、主走査方向ＹにピッチＰlyで並ぶ複数の第２直線部ｌ2を有している。そのため、ステージ１０の主走査方向Ｙへの移動に伴って、ラインカメラ５０により撮像される第２直線部ｌ2が変化する。したがって、露光制御部９１は、ラインカメラ５０が撮像した第２直線部ｌ2から、光学ヘッド４２、４３とステージ１０（に保持される基板Ｗ）との相対位置関係を求めることができる。

具体的には、露光制御部９１は、ステージ１０が基板Ｗを保持する保持位置１１と基準線Ｌrとの距離を示すテーブル（図１０）を記憶しており、これを参照することで光学ヘッド４２、４３と基板との相対位置関係を求める。ここで、図１０は、ステージが基板を保持する保持位置と基準線との距離を示すテーブルを表した図である。

例えば、ラインカメラ５０が基準線Ｌr3の第１直線部ｌ1を撮像するとともに、主走査方向Ｙへの位置がｐ32の第２直線部ｌ2を撮像しているとき、露光制御部９１はラインカメラ５０の撮像結果から、基準線Ｌrから基板Ｗの保持位置１１までの距離をＤ32と求める。そして、この距離Ｄ32を、距離Ｄa、Ｄbから引き算することで、保持位置１１で保持される基板Ｗと光学ヘッド４２、４３との相対位置関係（Ｄa−Ｄ32、Ｄb−Ｄ32）を求めることができる。

露光制御部９１は、こうして求めた基板Ｗと光学ヘッド４２、４３との相対位置関係に基づいてステージ移動機構２０を動作させることで、ステージ１０を移動させて、ステージ１０の保持位置１１で保持される基板Ｗと光学ヘッド４２、４３との主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｘへの相対的な位置関係を調整する。そして、露光制御部９１は。この位置調整を行いながら、主走査方向Ｙに延びる短冊状のパターンを形成する。つまり、ラインカメラ５０の撮像結果から実測した基板Ｗと光学ヘッド４２、４３との主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｘへの相対的位置関係に基づいて、基板Ｗ表面におけるパターンの形成位置が主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｘに調整される。

このように、第２実施形態においても、複数の基準線Ｌrが副走査方向ＸにピッチＰlxで並んでおり、換言すれば、複数の第１直線部ｌ1が副走査方向ＸにピッチＰlxで並んでいる。したがって、パターン描画を行なうために、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３が副走査方向Ｘに相対移動するのに応じて、副走査方向Ｘに並ぶ複数の第１直線部ｌ1に対するラインカメラ５０の相対位置も変わり、その結果、ラインカメラ５０が撮像する第１直線部ｌ1も変わる。つまり、ラインカメラ５０による第１直線部ｌ1の撮像結果が、ステージ１０に対する光学ヘッド４２、４３の副走査方向Ｘにおける相対位置関係を実質的に示していると言える。そこで、露光制御部９１は、ラインカメラ５０が基準線Ｌrの第１直線部ｌ1を撮像した結果が示すステージ１０と光学ヘッド４２、４３の相対位置関係に基づいて、基板Ｗに形成されるパターンの副走査方向Ｘへの位置を制御することができる。これによって、副走査方向Ｘにおけるパターンの形成位置を高精度に制御することが可能となる。

また、各基準線Ｌrでは、第１直線部ｌ1に交差する複数の第２直線部ｌ2が主走査方向Ｙに並んで形成されている。このような構成では、パターン描画を行なうために、ステージ１０に対して光学ヘッド４２、４３が主走査方向Ｙに相対移動するのに応じて、複数の第２直線部ｌ2に対するラインカメラ５０の相対位置も変わり、その結果、ラインカメラ５０が撮像する第２直線部ｌ2も変わる。つまり、ラインカメラ５０による第２直線部ｌ2の撮像結果が、ステージ１０に対する光学ヘッド４２、４３の主走査方向Ｙにおける相対位置関係を実質的に示していると言える。そこで、露光制御部９１は、ラインカメラ５０が第２直線部ｌ2を撮像した結果が示すステージ１０と光学ヘッド４２、４３の相対位置関係に基づいて、基板Ｗに形成されるパターンの主走査方向Ｙへの位置を制御して、パターン描画を実行するように構成することができる。これによって、主走査方向Ｙにおけるパターンの形成位置を高精度に制御することができる。

また、第２実施形態では、基準線Ｌrが有する複数の第２直線部ｌ2の撮像結果に基づいて、ステージ１０（換言すればこれに固定される基板Ｗ）と光学ヘッド４２、４３との主走査方向Ｙへの相対位置関係が判る。したがって、第１実施形態のようにステージ位置計測部３０の計測結果を参照せずとも、ステージ１０（基板Ｗ）と光学ヘッド４２、４３の主走査方向Ｙへの相対位置関係を求めることができる。したがって、第２実施形態に示した構成を採用するにあたっては、ステージ位置計測部３０を排して、構成の簡素化を図っても良い。

その他
以上のように、上記実施形態では、基板Ｗが本発明の「描画対象物」に相当し、ステージ１０が本発明の「保持部」に相当し、光学ヘッド４２、４３が本発明の「描画部」に相当し、露光制御部９１が本発明の「制御部」に相当し、基準線Ｌrが本発明の「基準パターン」に相当し、ラインカメラ５０が本発明の「撮像部」に相当し、パターン描画装置１００が本発明の「パターン描画装置」に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、露光制御部９１は、ラインカメラ５０の撮像結果に基づいて、基板Ｗに形成されるパターンの位置を制御するにあたり、ステージ１０と光学ヘッド４２、４３の相対位置関係を調整して、当該パターン形成位置を制御していた。しかしながら、パターン形成位置を制御する構成はこれに限られない。

つまり、上記実施形態のパターン描画装置１００の光学ヘッド４２、４３は、照射位置シフト機構４７により光路を調整して、光の照射位置を副走査方向Ｘにシフトさせることができる（図４）。そこで、露光制御部９１は、ラインカメラ５０の撮像結果が示すステージ１０と光学ヘッド４２、４３の相対位置関係に基づいて、光学ヘッド４２、４３が光を照射する光路を調整することで、基板Ｗに形成されるパターンの位置を制御するように構成しても良い。

あるいは、次のように構成することもできる。つまり、上記実施形態では、ストライプデータに基づいて光学ヘッド４２、４３それぞれが基板Ｗ表面に光を照射して、基板Ｗにパターンを形成する。このような構成では、ストライプデータを変更することで、光の照射位置を調整して、パターン形成位置を制御することができる。より詳しくは、露光制御部９１は、ラインカメラ５０の撮像結果が示すステージ１０と光学ヘッド４２、４３の相対位置関係に基づいて、ストライプデータ（画像信号）を調整することで、基板Ｗに形成されるパターンの位置を制御すれば良い。

ところで、上述のようにステージ１０によって基板Ｗを支持する構成においては、ステージ１０と基板Ｗとの位置関係が多少ずれることがあり、その結果、基板Ｗにおけるパターンの形成位置が若干ずれることも有りうる。このような若干のずれが問題となる場合には、次のような構成を備えても良い。すなわち、図１、図２に示したように、上記実施形態のパターン描画装置１００は、アライメントユニット６０（アライメント部）を備えている。そこで、露光制御部９１は、ラインカメラ５０の撮像結果が示すステージ１０と光学ヘッド４２、４３の相対位置関係と、アライメントユニット６０で求めたステージ１０と基板Ｗの相対位置関係とに基づいて、基板Ｗに形成されるパターンの位置を制御するように構成しても良い。このように構成することで、ステージ１０と基板Ｗとの位置関係のずれによらず、基板Ｗにおけるパターンの形成位置を高精度に制御することが可能となる。

また、上記実施形態では、ステージ１０に構成された基板Ｗに対して、副走査方向Ｘの一方側にのみ複数の基準線Ｌrを設けていた。しかしながら、この基板Ｗに対して副走査方向Ｘの両側それぞれに、複数の基準線Ｌrとこれらを撮像するラインカメラ５０をそれぞれ設けても良い。このような構成では、パターン描画装置１００の本体フレーム１０１等のヨーイングが光学ヘッド４２、４３とステージ１０の相対位置関係に与える影響を排除して、基板Ｗでのパターンの形成位置をより高精度に制御することが可能となる。

また、上記実施形態では、ラインカメラ５０によって基準線Ｌrの撮像を行なっていた。しかしながら、基準線Ｌrの撮像を行なう具体的構成はラインカメラ５０に限られず、ＣＣＤカメラ等の種々の撮像手段を用いることができる。

また、上記実施形態では、ステージ１０を移動させることで、光学ヘッド４２、４３とステージ１０とを相対移動させていた。しかしながら、光学ヘッド４２、４３を移動させることで、光学ヘッド４２、４３とステージ１０とを相対移動させるように構成しても良い。

また、上記実施形態のパターン描画装置１００は、２個の光学ヘッド４２、４３を備えていたが、光学ヘッドの個数はこれに限られず、１個あるいは３個以上であっても良い。

また、基準パターンＬrの材質は、上述の金属に限られず、その他の材質によって基準パターンＬrを形成しても良い。

また、基準パターンＬrはガラス基板１２上に形成されていたが、基準パターンＬrの形成位置はこれに限られず、例えば、ステージ１０上面に直接基準パターンＬrを形成しても良い。

また、上記実施形態では、光により基板Ｗにパターンを描画するパターン描画装置１００に対して本発明を適用した場合について詳述した。しかしながら、本発明の適用対象はこれに限られない。したがって、例えば特開２００９−２８５５８８号公報等に記載されているような、インクジェットやディスペンサーによりパターンを形成する装置に本発明を適用することもできる。また、この際のパターンの材料としては、塗料やペースト状の半田等の種々のものを採用可能である。

この発明は、描画対象物にパターンを描画するパターン描画装置あるいはパターン描画方法に適用することができる。

１００…パターン描画装置
１０１…本体フレーム
１０…ステージ
１１…保持位置
１２…ガラス基板
２０…ステージ移動機構
４０…光学ユニット４０
４２…光学ヘッド
４３…光学ヘッド
４７…照射位置シフト機構
４９…ヘッドフレーム
５０…ラインカメラ
６０…アライメントユニット
９１…露光制御部
Ｗ…基板
Ｘ…副走査方向
Ｙ…主走査方向

Claims (17)

1. 描画対象物を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記描画対象物にパターンを描画する描画部と、
   前記保持部に対して前記描画部を主走査方向に相対移動させることで前記描画対象物において前記主走査方向へパターンを形成する動作を、前記保持部に対して前記描画部を副走査方向に所定の間欠ピッチで間欠的に相対移動させながら順次実行して、前記描画対象物へのパターン描画を実行する制御部と、
   前記副走査方向に並んで、前記保持部に固定的に形成された複数の基準パターンと、
   前記描画部との相対位置関係が固定された状態で前記基準パターンに対向して、前記基準パターンを撮像する撮像部と
   を備え、
   前記複数の基準パターンは、前記副走査方向に前記間欠ピッチ以下の間隔で並んでおり、
   前記制御部は、前記撮像部の撮像結果が示す前記保持部と前記描画部の相対位置関係に基づいて、前記描画対象物に形成されるパターンの前記副走査方向への位置を制御して、前記パターン描画を実行することを特徴とするパターン描画装置。
2. 前記パターン描画の実行中に前記描画部が前記保持部に対して前記主走査方向に相対移動するのに伴い、前記撮像部の撮像領域が前記主走査方向に相対移動する範囲に渡って、前記基準パターンは前記主走査方向に延設されている請求項１に記載のパターン描画装置。
3. 前記パターン描画の実行中に前記描画部が前記保持部に対して前記副走査方向に相対移動するのに伴い、前記撮像部の撮像領域が前記副走査方向に相対移動する範囲に渡って、前記複数の基準パターンは並んでいる請求項１または２に記載のパターン描画装置。
4. 複数の前記描画部が前記副走査方向に所定間隔で並んで配置され、前記各描画部が前記副走査方向に互いに異なる範囲に対して前記パターン描画を行なう請求項３に記載のパターン描画装置であって、
   前記複数の基準パターンは、前記副走査方向において前記複数の描画部が並ぶ間隔以上の幅に渡って並んでいる請求項３に記載のパターン描画装置。
5. 前記基準パターンは、前記主走査方向に延びる直線である第１直線部を有する請求項１ないし４のいずれか一項に記載のパターン描画装置。
6. 前記制御部は、前記撮像部が前記基準パターンの前記第１直線部を撮像した結果が示す前記保持部と前記描画部の相対位置関係に基づいて、前記描画対象物に形成されるパターンの前記副走査方向への位置を制御する請求項５に記載のパターン描画装置。
7. 前記基準パターンでは、前記第１直線部に交差する複数の第２直線部が主走査方向に並んで形成されている請求項５または６に記載のパターン描画装置。
8. 前記制御部は、前記撮像部が前記第２直線部を撮像した結果が示す前記保持部と前記描画部の相対位置関係に基づいて、前記描画対象物に形成されるパターンの前記主走査方向への位置を制御して、前記パターン描画を実行する請求項７に記載のパターン描画装置。
9. 前記制御部は、前記撮像部の撮像結果が示す前記保持部と前記描画部の相対位置関係に基づいて、前記保持部と前記描画部の相対位置関係を調整することで、前記描画対象物に形成されるパターンの位置を制御する請求項１ないし８のいずれか一項に記載のパターン描画装置。
10. 前記描画部は光を照射することで前記描画対象物にパターンを描画する請求項１ないし８のいずれか一項に記載のパターン描画装置であって、
    前記制御部は、前記撮像部の撮像結果が示す前記保持部と前記描画部の相対位置関係に基づいて、前記描画部が光を照射する光路を調整することで、前記描画対象物に形成されるパターンの位置を制御するパターン描画装置。
11. 前記制御部は、描画すべき画像を示す画像信号に基づいて前記パターン描画を行なって、前記画像に対応するパターンを描画する請求項１ないし８のいずれか一項に記載のパターン描画装置であって、
    前記制御部は、前記撮像部の撮像結果が示す前記保持部と前記描画部の相対位置関係に基づいて、前記画像信号を調整することで、前記描画対象物に形成されるパターンの位置を制御するパターン描画装置。
12. 前記保持部と前記描画対象物の相対位置関係を求めるアライメント部をさらに備えた請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のパターン描画装置であって、
    前記制御部は、前記撮像部の撮像結果が示す前記保持部と前記描画部の相対位置関係と、前記アライメント部で求めた前記保持部と前記描画対象物の相対位置関係とに基づいて、前記描画対象物に形成されるパターンの位置を制御するパターン描画装置。
13. 前記基準パターンは、ガラス基板に形成されている請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のパターン描画装置。
14. 前記基準パターンは、金属膜で形成されている請求項１３に記載のパターン描画装置。
15. 前記基準パターンが形成された前記ガラス基板の面は、前記保持部に保持された前記描画対象物の表面と面一となっている請求項１３または１４のいずれか一項に記載のパターン描画装置。
16. 前記保持部に固定された前記描画対象物に対する前記副走査方向の両側それぞれに、前記複数の基準パターンが形成されている請求項１ないし１５のいずれか一項に記載のパターン描画装置。
17. 描画対象物を支持する保持部に対して描画部を主走査方向に相対移動させることで前記描画対象物上において前記主走査方向へパターンを形成する動作を、前記保持部に対して前記描画部を副走査方向に所定の間欠ピッチで間欠的に相対移動させながら順次実行して、前記描画対象物へのパターン描画を実行するパターン描画方法において、
    前記副走査方向に並んで前記保持部に固定的に形成された複数の基準パターンを、前記描画部との相対位置関係が固定された状態で前記基準パターンに対向する撮像部で撮像する工程と、
    前記撮像部の撮像結果が示す前記保持部と前記描画部の相対位置関係に基づいて、前記描画対象物に形成されるパターンの前記副走査方向への位置を制御して、前記パターン描画を実行する工程と
    を備え、
    前記複数の基準パターンは、前記副走査方向に前記間欠ピッチ以下の間隔で並んでいることを特徴とするパターン描画方法。

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