(57)【要約】【課題】レーザー測長系を用い、レーザー測長系の反射手段（バーミラー）にθ方向の傾きが発生しても、基材の位置制御を高精度に行って、パターンを精度良く形成する。【解決手段】レーザー測長系の複数のレーザー干渉計４２，４４は、レーザー光源４１からのレーザー光と、チャック１０又は移動ステージに取り付けられた複数の反射手段４３，４５により反射されたレーザー光との干渉を、Ｘ方向（又はＹ方向）において２箇所以上、Ｙ方向（又はＸ方向）において１箇所以上で測定する。主制御装置７０は、レーザー測長系の各レーザー干渉計４２，４４の測定結果から、チャック１０又は移動ステージに取り付けられた反射手段４３，４５の傾きにより変化しないチャック１０の中心位置を検出し、検出したチャック１０の中心位置に基づき、移動ステージの駆動を制御して、チャック１０に支持された基材１の位置制御を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性樹脂が塗布された基材を支持するチャックと、
前記チャックを搭載して移動する移動ステージと、
レーザー光を発生するレーザー光源、前記チャック又は前記移動ステージに取り付けられた複数の反射手段、及び前記レーザー光源からのレーザー光と各反射手段により反射されたレーザー光との干渉を、Ｘ方向（又はＹ方向）において２箇所以上、Ｙ方向（又はＸ方向）において１箇所以上で測定する複数のレーザー干渉計を有するレーザー測長系と、
前記レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、前記チャック又は前記移動ステージに取り付けられた前記反射手段の傾きにより変化しない前記チャックの中心位置を検出し、検出した前記チャックの中心位置に基づき、前記移動ステージの駆動を制御して、前記チャックに支持された基材の位置制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、前記チャック又は前記移動ステージに取り付けられた前記反射手段の傾きを検出し、各レーザー干渉計の測定点の位置を、座標系の原点に対して検出した傾き分だけ逆方向へ座標変換して、座標変換後の前記チャックの中心位置の座標を求め、座標変換後の前記チャックの中心位置の座標から、座標変換前の前記チャックの中心位置の座標を求めて、前記チャックの中心位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
【請求項３】
感光性樹脂が塗布された基材をチャックで支持し、
チャックを移動ステージに搭載して移動し、
チャック又は移動ステージにレーザー測長系の複数の反射手段を取り付け、レーザー測長系の複数のレーザー干渉計により、レーザー光源からのレーザー光と各反射手段により反射されたレーザー光との干渉を、Ｘ方向（又はＹ方向）において２箇所以上、Ｙ方向（又はＸ方向）において１箇所以上で測定し、
レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きにより変化しないチャックの中心位置を検出し、
検出したチャックの中心位置に基づき、移動ステージの駆動を制御して、チャックに支持された基材の位置制御を行うことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きを検出し、
各レーザー干渉計の測定点の位置を、座標系の原点に対して検出した傾き分だけ逆方向へ座標変換して、座標変換後のチャックの中心位置の座標を求め、
座標変換後のチャックの中心位置の座標から、座標変換前のチャックの中心位置の座標を求めて、チャックの中心位置を検出することを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の波長の光によって重合や硬化等の化学反応を起こす感光性樹脂が塗布された基材にパターンを形成するパターン形成装置及びパターン形成方法に関する。
【０００２】
なお、本発明において、基材は、その表面又は内部にパターンが形成されるものであって、板状のもの（通常「基板」と呼ばれるもの）やフィルム状のものを含む。また、感光性樹脂には、フォトレジスト等の紫外線硬化樹脂、スクリーン印刷等の製版材に使用される樹脂、ホログラフィーの記録媒体用の樹脂、ラピッドプロトタイピングに使用される樹脂等が含まれる。
【背景技術】
【０００３】
表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基材やカラーフィルタ基材、プラズマディスプレイパネル用基材、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基材等の製造は、露光装置を用いて、フォトリソグラフィー技術により基材上にパターンを形成して行われる。露光装置としては、従来、レンズ又は鏡を用いてマスクのパターンを基材上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基材との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基材へ転写するプロキシミティ方式とがあった。
【０００４】
近年、フォトレジストが塗布された基材へ光ビームを照射し、光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを描画する露光装置が開発されている。光ビームにより基材を走査して、基材にパターンを直接描画するため、高価なマスクが不要となる。また、描画データ及び走査のプログラムを変更することにより、様々な種類の基材に対応することができる。
【０００５】
露光装置において、パターンの焼き付けを精度良く行うためには、基材の位置決めを精度良く行わなければならない。基材の位置決めを行う移動ステージは、Ｘ方向へ移動するＸステージと、Ｙ方向へ移動するＹステージと、θ方向へ回転するθステージとを備え、基材を支持するチャックを搭載して、ＸＹ方向へ移動及びθ方向へ回転する。特許文献１には、基材を位置決めする際に、レーザー測長系を用いて移動ステージのＸＹ方向の位置を検出する技術が開示されている。レーザー測長系は、レーザー光を発生するレーザー光源と、チャックに取り付けられた反射手段（バーミラー）と、レーザー光源からのレーザー光と反射手段（バーミラー）により反射されたレーザー光との干渉を測定するレーザー干渉計とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３３１５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
移動ステージによりチャックを移動するとき、移動ステージの移動の際のヨーイングや、θステージの予期せぬ微動等が原因で、レーザー測長系の反射手段（バーミラー）にθ方向の微小な傾きが発生する場合がある。レーザー測長系の反射手段（バーミラー）にθ方向の傾きが発生すると、従来の方法では、レーザー測長系を用いた位置の検出結果に誤差が生じる。
【０００８】
なお、理解を容易にするため、以下の説明に用いる図面は、レーザー測長系のバーミラーのθ方向の傾きを実際よりも大幅に大きくして、描かれている。実際には、バーミラーのθ方向の傾きが大きいと、バーミラーで反射されたレーザー光が、レーザー測長系のレーザー干渉計の方向へ向かわず、レーザー干渉計で受光されない。本発明は、バーミラーで反射されたレーザー光が、レーザー干渉計に受光される程度の、バーミラーの微小な傾きを問題としている。
【０００９】
図１６は、バーミラーの傾きによる位置の検出誤差を説明する図である。図１６（ａ），（ｂ）の例では、チャック１０に取り付けられたバーミラー４３，４５の位置をＸ方向において２箇所、Ｙ方向において１箇所で検出している。図１６（ａ）は、チャック１０を移動ステージによりＸ方向へ移動したとき、移動ステージの移動の際のヨーイングや、θステージの予期せぬ微動等が原因で、チャック１０がθ方向に傾いた結果、バーミラー４３，４５に角度−φだけ傾きが発生した例を示している。一方、図１６（ｂ）は、チャック１０を移動ステージによりＸ方向へ移動したとき、チャック１０がθ方向に傾かず、バーミラー４３，４５にθ方向の傾きが発生しなかった例を示している。なお、図１６（ａ）では、移動前のチャックが破線で示され、移動後のチャック１０が実線で示されている。また、図１６（ｂ）では、移動前のチャック及び図１６（ａ）の傾きが発生したチャックが破線で示され、移動後のチャック１０が実線で示されている。
【００１０】
図１６（ａ），（ｂ）において、チャック１０の移動前の、レーザー測長系によるＸ方向の測定結果をＸＳ１，ＸＳ２、Ｙ方向の測定結果をＹＳ１とする。また、チャック１０の移動後の、レーザー測長系によるＸ方向の測定結果をＸＳ１’，ＸＳ２’、Ｙ方向の測定結果をＹＳ１’とする。従来、移動後のチャック１０のＸＹ方向の位置座標（ｘＤ，ｙＤ）は、レーザー測長系の測定結果から、
ｘＤ＝（ＸＳ１’＋ＸＳ２’）／２
ｙＤ＝ＹＳ１’
と表されていた。
【００１１】
チャック１０のＸＹ方向の位置座標（ｘＤ，ｙＤ）を上式で表す従来の方法では、バーミラー４３，４５に傾きが発生した図１６（ａ）の例と、バーミラー４３，４５に傾きが発生しなかった図１６（ｂ）の例とで、チャック１０のＸ方向の位置座標ｘＤが異なった値となる。従って、従来の方法では、レーザー測長系のバーミラーにθ方向の傾きが発生すると、レーザー測長系を用いた位置の検出結果に誤差が生じ、基材の位置制御の精度が低下して、形成されるパターンの精度が低下するという問題があった。この様なバーミラーの微小な傾きによる誤差は、従来は問題視されていなかったが、近年の基材に形成するパターンの微細化に伴い、バーミラーの微小な傾きによる誤差が問題となってきた。
【００１２】
本発明の課題は、レーザー測長系を用い、レーザー測長系の反射手段（バーミラー）にθ方向の傾きが発生しても、基材の位置制御を高精度に行って、パターンを精度良く形成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のパターン形成装置は、感光性樹脂が塗布された基材を支持するチャックと、チャックを搭載して移動する移動ステージと、レーザー光を発生するレーザー光源、チャック又は移動ステージに取り付けられた複数の反射手段、及びレーザー光源からのレーザー光と各反射手段により反射されたレーザー光との干渉を、Ｘ方向（又はＹ方向）において２箇所以上、Ｙ方向（又はＸ方向）において１箇所以上で測定する複数のレーザー干渉計を有するレーザー測長系と、レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きにより変化しないチャックの中心位置を検出し、検出したチャックの中心位置に基づき、移動ステージの駆動を制御して、チャックに支持された基材の位置制御を行う制御手段とを備えたものである。
【００１４】
また、本発明のパターン形成方法は、感光性樹脂が塗布された基材をチャックで支持し、チャックを移動ステージに搭載して移動し、チャック又は移動ステージにレーザー測長系の複数の反射手段を取り付け、レーザー測長系の複数のレーザー干渉計により、レーザー光源からのレーザー光と各反射手段により反射されたレーザー光との干渉を、Ｘ方向（又はＹ方向）において２箇所以上、Ｙ方向（又はＸ方向）において１箇所以上で測定し、レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きにより変化しないチャックの中心位置を検出し、検出したチャックの中心位置に基づき、移動ステージの駆動を制御して、チャックに支持された基材の位置制御を行うものである。
【００１５】
移動ステージの移動の際のヨーイングやθ方向の予期せぬ微動等が原因で、チャック又は移動ステージに取り付けられたレーザー測長系の反射手段にθ方向の傾きが発生しても、チャックのθ方向の回転の中心となる中心位置は変化しない。レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きにより変化しないチャックの中心位置を検出し、検出したチャックの中心位置に基づき、移動ステージの駆動を制御して、チャックに支持された基材の位置制御を行うので、レーザー測長系の反射手段にθ方向の傾きが発生しても、基材の位置制御が高精度に行われて、パターンが精度良く形成される。
【００１６】
さらに、本発明のパターン形成装置は、制御手段が、レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きを検出し、各レーザー干渉計の測定点の位置を、座標系の原点に対して検出した傾き分だけ逆方向へ座標変換して、座標変換後のチャックの中心位置の座標を求め、座標変換後のチャックの中心位置の座標から、座標変換前のチャックの中心位置の座標を求めて、チャックの中心位置を検出するものである。
【００１７】
また、本発明のパターン形成方法は、レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きを検出し、各レーザー干渉計の測定点の位置を、座標系の原点に対して検出した傾き分だけ逆方向へ座標変換して、座標変換後のチャックの中心位置の座標を求め、座標変換後のチャックの中心位置の座標から、座標変換前のチャックの中心位置の座標を求めて、チャックの中心位置を検出するものである。
【００１８】
レーザー測長系の複数のレーザー干渉計により、レーザー光源からのレーザー光と各反射手段により反射されたレーザー光との干渉を、Ｘ方向（又はＹ方向）において２箇所以上で測定するので、レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きを検出することができる。また、各レーザー干渉計の測定点の位置は、各レーザー干渉計の設置位置と、各レーザー干渉計の測定結果とから判明する。そこで、各レーザー干渉計の測定点の位置を、座標系の原点に対して検出した傾き分だけ逆方向へ座標変換すると、座標変換後の各点の座標から、座標変換後の反射手段の傾きが無い状態のチャックの中心位置の座標を求めることができる。そして、座標変換後のチャックの中心位置の座標から、座標変換前のチャックの中心位置の座標を求めて、チャックの中心位置を検出することにより、各レーザー干渉計の測定点の位置から、座標変換の演算により容易にチャックの中心位置を検出することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きにより変化しないチャックの中心位置を検出し、検出したチャックの中心位置に基づき、移動ステージの駆動を制御して、チャックに支持された基材の位置制御を行うことにより、レーザー測長系を用い、レーザー測長系の反射手段にθ方向の傾きが発生しても、基材の位置制御を高精度に行って、パターンを精度良く形成することができる。
【００２０】
さらに、レーザー測長系の各レーザー干渉計の測定結果から、チャック又は移動ステージに取り付けられた反射手段の傾きを検出し、各レーザー干渉計の測定点の位置を、座標系の原点に対して検出した傾き分だけ逆方向へ座標変換して、座標変換後のチャックの中心位置の座標を求め、座標変換後のチャックの中心位置の座標から、座標変換前のチャックの中心位置の座標を求めて、チャックの中心位置を検出することにより、各レーザー干渉計の測定点の位置から、座標変換の演算により容易にチャックの中心位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の正面図である。
【図４】光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。
【図５】レーザー測長系の動作を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施の形態によるパターン形成装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の他の実施の形態によるパターン形成装置の側面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態によるパターン形成装置の正面図である。
【図９】移動ステージの側面図である。
【図１０】移動ステージの正面図である。
【図１１】レーザー測長系の動作を説明する図である。
【図１２】回転移動の座標変換を説明する図である。
【図１３】各レーザー干渉計の測定点の位置を、座標系の原点に対してバーミラーの傾き分だけ逆方向へ座標変換した状態を示す図である。
【図１４】座標変換後のチャックの中心位置を示す図である。
【図１５】座標変換前のチャックの中心位置を示す図である。
【図１６】バーミラーの傾きによる位置の検出誤差を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の概略構成を示す図である。また、図２は本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態によるパターン形成装置の正面図である。本実施の形態は、光ビームにより基材を走査して基材にパターンを描画するパターン形成装置において、レーザー測長系の反射手段（バーミラー）を、チャックに取り付けた例を示している。パターン形成装置は、ベース３、Ｘガイド４、移動ステージ、チャック１０、ゲート１１、光ビーム照射装置２０、リニアスケール３１，３３、エンコーダ３２，３４、エンコーダ信号分配器３５、レーザー測長系、レーザー測長系制御装置４０、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０を含んで構成されている。なお、図２及び図３では、エンコーダ信号分配器３５、レーザー測長系のレーザー光源４１、レーザー測長系制御装置４０、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０が省略されている。パターン形成装置は、これらの他に、基材１をチャック１０へ搬入し、また基材１をチャック１０から搬出する基材搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。
【００２３】
なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【００２４】
図１及び図２において、チャック１０は、基材１の受け渡しを行う受け渡し位置にある。受け渡し位置において、図示しない基材搬送ロボットにより基材１がチャック１０へ搬入され、また図示しない基材搬送ロボットにより基材１がチャック１０から搬出される。チャック１０は、基材１の裏面を真空吸着して支持する。基材１の表面には、フォトレジスト等の感光性樹脂が塗布されている。
【００２５】
基材１にパターンの描画を行う描画位置の上空に、ベース３をまたいでゲート１１が設けられている。ゲート１１には、複数の光ビーム照射装置２０が搭載されている。なお、本実施の形態は、８つの光ビーム照射装置２０を用いたパターン形成装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の数はこれに限らず、本発明は１つ又は２つ以上の光ビーム照射装置を用いたパターン形成装置に適用される。
【００２６】
図４は、光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。光ビーム照射装置２０は、光ファイバー２２、レンズ２３、ミラー２４、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）２５、投影レンズ２６、及びＤＭＤ駆動回路２７を含んで構成されている。光ファイバー２２は、レーザー光源ユニット２１から発生された特定の波長の光ビームを、光ビーム照射装置２０内へ導入する。光ファイバー２２から射出された光ビームは、レンズ２３及びミラー２４を介して、ＤＭＤ２５へ照射される。ＤＭＤ２５は、光ビームを反射する複数の微小なミラーを直交する二方向に配列して構成された空間的光変調器であり、各ミラーの角度を変更して光ビームを変調する。ＤＭＤ２５により変調された光ビームは、投影レンズ２６を含むヘッド部２０ａから照射される。ＤＭＤ駆動回路２７は、主制御装置７０から供給された描画データに基づいて、ＤＭＤ２５の各ミラーの角度を変更する。
【００２７】
なお、図４は、レーザー光源ユニットを用いた光ビーム照射装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の光源として、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入したランプを使用してもよい。
【００２８】
図２及び図３において、チャック１０は、移動ステージに搭載されている。移動ステージは、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、及びθステージ８を含んで構成されている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図１のステージ駆動回路６０により駆動される。
【００２９】
θステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基材１は、直交する二辺がＸ方向及びＹ方向へ向く様に回転される。Ｘステージ５のＸ方向への移動により、チャック１０は、受け渡し位置と描画位置との間を移動される。描画位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームが、基材１をＸ方向へ走査する。また、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームによる基材１の走査領域が、Ｙ方向へ移動される。図１において、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、θステージ８のθ方向へ回転、Ｘステージ５のＸ方向への移動、及びＹステージ７のＹ方向への移動を行う。
【００３０】
図１及び図２において、ベース３には、Ｘ方向へ伸びるリニアスケール３１が設置されている。リニアスケール３１には、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。また、Ｘステージ５には、Ｙ方向へ伸びるリニアスケール３３が設置されている。リニアスケール３３には、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。
【００３１】
図１及び図３において、Ｘステージ５の一側面には、リニアスケール３１に対向して、エンコーダ３２が取り付けられている。エンコーダ３２は、リニアスケール３１の目盛を検出して、パルス信号をエンコーダ信号分配器３５へ出力する。また、図１及び図２において、Ｙステージ７の一側面には、リニアスケール３３に対向して、エンコーダ３４が取り付けられている。エンコーダ３４は、リニアスケール３３の目盛を検出して、パルス信号をエンコーダ信号分配器３５へ出力する。主制御装置７０は、エンコーダ信号分配器３５を介して、エンコーダ３２，３４のパルス信号を入力する。そして、主制御装置７０は、エンコーダ３２のパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出し、エンコーダ３４のパルス信号をカウントして、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出する。
【００３２】
また、ステージ駆動回路６０は、エンコーダ信号分配器３５を介して、エンコーダ３２，３４のパルス信号を入力する。そして、ステージ駆動回路６０は、エンコーダ３２のパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出し、エンコーダ３４のパルス信号をカウントして、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出し、Ｘステージ５及びＹステージ７をフィードバック制御する。
【００３３】
図５は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図５においては、図１に示したゲート１１、及び光ビーム照射装置２０が省略されている。レーザー測長系は、レーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源４１、レーザー干渉計４２，４４、及びバーミラー４３，４５を含んで構成されている。バーミラー４３は、チャック１０のＹ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。また、バーミラー４５は、チャック１０のＸ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。
【００３４】
レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４３へ照射し、バーミラー４３により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉を測定する。２軸のレーザー干渉計４２は、この測定を、Ｙ方向に異なる２箇所の位置で同時に行う。レーザー干渉計４２の測定結果は、レーザー測長系制御装置４０を介して、主制御装置７０へ入力される。
【００３５】
一方、レーザー干渉計４４は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４５へ照射し、バーミラー４５により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４５により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー干渉計４４の測定結果は、レーザー測長系制御装置４０を介して、主制御装置７０へ入力される。
【００３６】
図６は、本発明の他の実施の形態によるパターン形成装置の概略構成を示す図である。また、図７は本発明の他の実施の形態によるパターン形成装置の側面図、図８は本発明の他の実施の形態によるパターン形成装置の正面図である。本実施の形態は、光ビームにより基材を走査して基材にパターンを描画するパターン形成装置において、レーザー測長系の反射手段（バーミラー）を、移動ステージに取り付けた例を示している。その他の構成は、図１に示した実施の形態と同様である。
【００３７】
図９は、移動ステージの側面図である。また、図１０は、移動ステージの正面図である。移動ステージは、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、及びＺ−チルト機構９を含んで構成されている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、図６のステージ駆動回路６０により駆動される。Ｚ−チルト機構９は、θステージ８に搭載され、チャック１０の裏面を３点で支持して、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトする。
【００３８】
図１１は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図１１においては、図６に示したゲート１１、及び光ビーム照射装置２０が省略されている。レーザー測長系は、レーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源４１、レーザー干渉計４２，４４、及びバーミラー４３，４５を含んで構成されている。Ｙ方向へ伸びるバーミラー４３は、図９及び図１０に示す様に、アーム５１によりＹステージ７のＹ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。また、Ｘ方向へ伸びるバーミラー４５は、図９及び図１０に示す様に、アーム５２によりＹステージ７のＸ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。本実施の形態では、Ｙ方向へ伸びるバーミラー４３が、アーム５１により、移動ステージに搭載されたチャック１０の高さに取り付けられている。
【００３９】
図１１において、レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４３へ照射し、バーミラー４３により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉を測定する。本実施の形態では、Ｙ方向へ伸びるバーミラー４３が、アーム５１により、移動ステージに搭載されたチャック１０の高さに取り付けられているので、レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉をチャック１０の高さで測定する。２軸のレーザー干渉計４２は、この測定を、Ｙ方向に異なる２箇所の位置で同時に行う。レーザー干渉計４２の測定結果は、レーザー測長系制御装置４０を介して、主制御装置７０へ入力される。
【００４０】
一方、レーザー干渉計４４は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４５へ照射し、バーミラー４５により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４５により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー干渉計４４の測定結果は、レーザー測長系制御装置４０を介して、主制御装置７０へ入力される。
【００４１】
本実施の形態では、ＸＹ方向の位置検出用のバーミラー４３，４５を、いずれも移動ステージのＹステージ７に取り付けるので、バーミラー４３，４５をチャック１０に取り付ける場合に比べ、チャック１０の平坦度が悪化することなく、かつ、チャック１０の荷重に片寄りが発生しないので、チャック１０を移動する際に発生する横揺れやヨーイングが抑制される。
【００４２】
以下、本発明の実施の形態によるパターン形成方法について説明する。図１及び図６において、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基材１の走査を行う際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、移動ステージのＸステージ５によりチャック１０をＸ方向へ移動させる。基材１の走査領域を移動する際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、移動ステージのＹステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動させる。
【００４３】
図１に示した実施の形態では、バーミラー４３，４５をチャック１０に取り付けているため、移動ステージによりチャック１０を移動するとき、移動ステージの移動の際のヨーイングや、θステージ８の予期せぬ微動等が原因で、バーミラー４３，４５にθ方向の微小な傾きが発生する場合がある。また、図６に示した実施の形態では、バーミラー４３，４５を移動ステージに取り付けているため、移動ステージによりチャック１０を移動するとき、移動ステージの移動の際のヨーイング等が原因で、バーミラー４３，４５にθ方向の微小な傾きが発生する場合がある。しかしながら、チャック１０又は移動ステージに取り付けられたバーミラー４３，４５にθ方向の傾きが発生しても、チャック１０のθ方向の回転の中心となる中心位置は変化しない。
【００４４】
図１及び図６の主制御装置７０は、レーザー測長系の各レーザー干渉計４２，４４の測定結果から、チャック１０又は移動ステージに取り付けられたバーミラー４３，４５の傾きにより変化しないチャック１０の中心位置を検出し、検出したチャック１０の中心位置に基づき、ステージ駆動回路６０を制御して、チャック１０に支持された基材１の位置制御を行う。これにより、レーザー測長系のバーミラー４３，４５にθ方向の傾きが発生しても、基材１の位置制御が高精度に行われて、パターンが精度良く形成される。
【００４５】
まず、主制御装置７０は、レーザー測長系制御装置４０を介して入力されたレーザー干渉計４２，４４の測定結果から、チャック１０又は移動ステージに取り付けられたバーミラー４３，４５の傾きを検出する。次に、主制御装置７０は、各レーザー干渉計４２，４４の測定点の位置を、座標系の原点に対して検出した傾き分だけ逆方向へ座標変換して、座標変換後の各点の座標から、座標変換後のバーミラー４３，４５の傾きが無い状態のチャックの中心位置の座標を求める。そして、主制御装置７０は、座標変換後のチャックの中心位置の座標から、座標変換前のチャックの中心位置の座標を求めて、チャック１０の中心位置を検出する。これにより、各レーザー干渉計の測定点の位置から、座標変換の演算により容易にチャックの中心位置を検出することができる。以下、主制御装置７０のこれらの動作を、図１に示した実施の形態に即して説明するが、主制御装置７０の動作は、図６に示した実施の形態においても同様である。
【００４６】
図１２は、回転移動の座標変換を説明する図である。点（ｘ，ｙ）を、原点を中心として角度θだけ回転移動したとき、移動後の点のＸ座標ｘ’は、図１２（ａ）より、
ｘ’＝ｘｃｏｓθ−ｙｓｉｎθ
移動後の点のＹ座標ｙ’は、図１２（ｂ）より、
ｙ’＝ｘｓｉｎθ＋ｙｃｏｓθ
となる。
【００４７】
図１３は、各レーザー干渉計の測定点の位置を、座標系の原点に対してバーミラーの傾き分だけ逆方向へ座標変換した状態を示す図である。なお、図１３では、座標変換前のチャックの位置が破線で示され、座標変換後のチャック１０の位置が実線で示されている。図１３において、レーザー測長系によるＸ方向の測定結果をＸＳ１，ＸＳ２、Ｙ方向の測定結果をＹＳ１とし、レーザー測長系のバーミラー４３，４５のθ方向の傾きの角度を−φとする。また、レーザー測長系によるＸ方向の測定点をＰ，Ｑ、Ｙ方向の測定点をＲとする。座標系の原点から、レーザー測長系のＸ方向の測定点Ｐ，ＱがＹ方向にｄｘ１，ｄｘ２だけそれぞれ離れ、Ｙ方向の測定点ＲがＸ方向にｄｙ１だけ離れているとき、各測定点Ｐ．Ｑ，ＲのＸＹ座標は、
Ｐ（ＸＳ１，ｄｘ１）
Ｑ（ＸＳ２，ｄｘ２）
Ｒ（ｄｙ１，ＹＳ１）
である。
【００４８】
各測定点Ｐ．Ｑ，Ｒの位置を、座標系の原点に対してバーミラーの傾きの角度だけ逆方向へ座標変換したとき、座標変換後の、各測定点Ｐ．Ｑ，Ｒに対応する各点Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’のＸＹ座標を、
Ｐ’（ｘｂφ，ｙｂφ）
Ｑ’（ｘｃφ，ｙｃφ）
Ｒ’（ｘａφ，ｙａφ）
とする。図１２で求めた回転移動の座標変換の式を利用すると、図１３では図１２と逆方向へ回転移動しており、ｓｉｎ（−φ）＝−ｓｉｎφ、ｃｏｓ（−φ）＝ｃｏｓφであるので、座標系の原点から見て、測定点Ｐに対応する点Ｐ’のＸＹ座標は、
ｘｂφ＝  ＸＳ１・ｃｏｓφ＋ｄｘ１・ｓｉｎφ
ｙｂφ＝−ＸＳ１・ｓｉｎφ＋ｄｘ１・ｃｏｓφ
測定点Ｑに対応する点Ｑ’のＸＹ座標は、
ｘｃφ＝  ＸＳ２・ｃｏｓφ＋ｄｘ２・ｓｉｎφ
ｙｃφ＝−ＸＳ２・ｓｉｎφ＋ｄｘ２・ｃｏｓφ
測定点Ｒに対応する点Ｒ’のＸＹ座標は、
ｘａφ＝  ｄｙ１・ｃｏｓφ＋ＹＳ１・ｓｉｎφ
ｙａφ＝−ｄｙ１・ｓｉｎφ＋ＹＳ１・ｃｏｓφ
となる。
【００４９】
図１４は、座標変換後のチャックの中心位置を示す図である。図１４において、座標変換後のバーミラー４３，４５の傾きが無い状態のチャック１０の中心位置のＸＹ座標を（ｘｄφ，ｙｄφ）とする。チャック１０の中心からバーミラー４３の反射面までの距離がｓｔＳｉｚｅＸ、チャック１０の中心からバーミラー４５の反射面までの距離がｓｔＳｉｚｅＹであるとき、
ｘｄφ＝｛（ｘｂφ＋ｘｃφ）／２｝−ｓｔＳｉｚｅＸ
ｙｄφ＝ｙａφ−ｓｔＳｉｚｅＹ
となる。
【００５０】
図１５は、座標変換前のチャックの中心位置を示す図である。なお、図１５では、座標変換前のチャックの位置が実線で示され、図１４の座標変換後のチャック１０の位置が破線で示されている。図１４で求めた座標変換後のチャックの中心位置のＸＹ座標（ｘｄφ，ｙｄφ）を、座標系の原点に対してバーミラーの傾きの角度だけ座標変換して元に戻すと、座標変換前のチャック１０の中心位置のＸＹ座標（ｘＤ，ｙＤ）が求められる。図１２で求めた回転移動の座標変換の式から、
ｘＤ＝ｘｄφ・ｃｏｓφ−ｙｄφ・ｓｉｎφ
ｙＤ＝ｘｄφ・ｓｉｎφ＋ｙｄφ・ｃｏｓφ
となり、チャック１０の中心位置が検出される。主制御装置７０は、検出したチャック１０の中心位置に基づき、ステージ駆動回路６０を制御して、チャック１０に支持された基材１の位置制御を行う。
【００５１】
以上説明した実施の形態によれば、レーザー測長系の各レーザー干渉計４２，４４の測定結果から、チャック１０又は移動ステージに取り付けられたバーミラー４３，４５の傾きにより変化しないチャック１０の中心位置を検出し、検出したチャック１０の中心位置に基づき、移動ステージの駆動を制御して、チャック１０に支持された基材１の位置制御を行うことにより、レーザー測長系を用い、レーザー測長系のバーミラー４３，４５にθ方向の傾きが発生しても、基材１の位置制御を高精度に行って、パターンを精度良く形成することができる。
【００５２】
さらに、レーザー測長系の各レーザー干渉計４２，４４の測定結果から、チャック１０又は移動ステージに取り付けられたバーミラー４３，４５の傾きを検出し、各レーザー干渉計４２，４４の測定点の位置を、座標系の原点に対して検出した傾き分だけ逆方向へ座標変換して、座標変換後のチャックの中心位置の座標を求め、座標変換後のチャックの中心位置の座標から、座標変換前のチャックの中心位置の座標を求めて、チャック１０の中心位置を検出することにより、各レーザー干渉計４２，４４の測定点の位置から、座標変換の演算により容易にチャック１０の中心位置を検出することができる。
【００５３】
本発明は、印刷技術によりフレキシブル基板等に表示回路、電子回路、電子部品等を作成するプリンタブルエレクトロニクス分野において、基材（基板、フィルム等）に印刷用の版（マスク）をパターニングする際に適用することができる。また、本発明は、パッケージ基材を含むプリント配線基材分野又は半導体分野において、高精細な永久パターン（保護膜、層間絶縁膜、ソルダーレジストパターン等）を形成する際にも適用することができる。これらの技術分野の製品として、例えば、電子ペーパー、電子看板、プリンタブルＴＦＴ等がある。
本発明は、特定の波長の光によって重合や硬化等の化学反応を起こす感光性樹脂を用いた基材の表面改質にも適用することができる。また、本発明は、半導体のＳｉ貫通電極（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｓｉｌｉｃｏｎ  ｖｉａ，ＴＳＶ）のチップ間のリペア配線等のパターンの形成にも適用することができる。
さらに、本発明は、印刷の版を作成する装置、輪転機の版作成装置、リソグラフやプリポート等のステンシル印刷装置又は孔版印刷装置等にも適用できる。また、本発明は、スクリーン印刷等の製版装置、半導体装置のリペア装置、パッケージ基材を含むプリント配線基材製造装置、フラットパネルディスプレイやプリント基材等の微細な電極パターンや露光用マスクのパターン作成装置にも適用することができる。
基材には、ウエハ、プリント基材、フラットパネルディスプレイ、マスク、レチクル等や、雑誌、新聞、本等の複写に用いられる板型が含まれ、さらに、それらをフィルム状にしたものも含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１  基材
３  ベース
４  Ｘガイド
５  Ｘステージ
６  Ｙガイド
７  Ｙステージ
８  θステージ
９  Ｚ−チルト機構
１０  チャック
１１  ゲート
２０  光ビーム照射装置
２０ａ  ヘッド部
２１  レーザー光源ユニット
２２  光ファイバー
２３  レンズ
２４  ミラー
２５  ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）
２６  投影レンズ
２７  ＤＭＤ駆動回路
３１，３３  リニアスケール
３２，３４  エンコーダ
３５  エンコーダ信号分配器
４０  レーザー測長系制御装置
４１  レーザー光源
４２，４４  レーザー干渉計
４３，４５  バーミラー
６０  ステージ駆動回路
７０  主制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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