(57)【要約】【課題】基板の回転位置を調整した後にプレーンミラーからのレーザ光の反射光を確実に受光する。【解決手段】パターン描画装置の計測部５は、ステージ３の側面に取り付けられるプレーンミラー５１、レーザ光源５２、第１リニア干渉系５５１および第１レシーバ５５２、第２リニア干渉系５６１および第２レシーバ５６２、並びに、ステージ３に垂直なミラー回転軸５７１を中心としてプレーンミラー５１をステージ３に対して回転するミラー回転機構５７を備える。パターン描画装置では、基板のプリアライメント時におけるステージ３の回転方向とは反対向きにプレーンミラー５１が回転することにより、プレーンミラー５１の反射面が主走査方向に対して垂直とされる。これにより、基板の回転位置を調整した後にプレーンミラー５１からのレーザ光の反射光を第１レシーバ５５２および第２レシーバ５６２により確実に受光することができる。【選択図】図７
2008091785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を移動する基板移動装置であって、
基板を保持するステージと、
前記ステージに平行な所定の移動方向に前記ステージを直線的に移動するステージ移動機構と、
前記ステージに取り付けられ、前記移動方向に垂直な反射面を有するプレーンミラーと、
前記ステージ外から前記プレーンミラーに向けてレーザ光を出射し、前記レーザ光の反射光を受光して前記ステージの前記移動方向における移動位置を取得する干渉式のレーザ測長器と、
前記ステージに垂直な第１回転軸を中心として前記ステージを回転するステージ回転機構と、
前記基板を撮像する撮像部と、
前記撮像部からの出力に基づいて前記ステージ移動機構および前記ステージ回転機構を制御することにより、前記基板の移動位置および回転位置を調整する基板位置調整部と、
前記第１回転軸に平行な第２回転軸を中心として前記プレーンミラーを前記ステージに対して回転するミラー回転機構と、
前記ステージの回転方向とは反対向きに前記プレーンミラーを回転することにより、前記レーザ測長器における前記反射光の受光を維持するミラー角度調整部と、
を備えることを特徴とする基板移動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板移動装置であって、
前記レーザ測長器からのレーザ光が照射される前記プレーンミラー上の位置から前記ステージに平行な方向に離れた前記プレーンミラー上の位置に向けて前記ステージ外からレーザ光を出射し、前記レーザ光の反射光を受光する干渉式のもう１つのレーザ測長器と、
前記レーザ測長器および前記もう１つのレーザ測長器からの出力に基づいて前記移動方向への移動途上の前記ステージのヨーイング角度を求めるヨーイング角度取得部と、
前記ヨーイング角度に基づい前記ステージ回転機構を制御することにより、前記移動方向への移動途上の前記ステージのヨーイングを補正するヨーイング補正部と、
をさらに備えることを特徴とする基板移動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板移動装置であって、
前記ミラー角度調整部による前記プレーンミラーの回転が、前記基板位置調整部による前記ステージの回転に同期して行われることを特徴とする基板移動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の基板移動装置であって、
前記ミラー角度調整部による前記プレーンミラーの回転角度が、前記基板位置調整部による前記ステージの回転角度と等しいことを特徴とする基板移動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の基板移動装置であって、
前記ステージに平行であり、かつ、前記移動方向に垂直な方向へと前記ステージを直線的に移動するもう１つのステージ移動機構をさらに備えることを特徴とする基板移動装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の基板移動装置であって、
前記撮像部よりも分解能が高いもう１つの撮像部をさらに備え、
前記基板位置調整部が、前記もう１つの撮像部からの出力に基づいて前記回転機構を制御することにより、前記基板を移動開始時の回転位置に位置させることを特徴とする基板移動装置。
【請求項７】
基板を移動する基板移動装置であって、
基板を保持するステージと、
前記ステージに平行な所定の移動方向に前記ステージを直線的に移動するステージ移動機構と、
前記ステージに垂直な第１回転軸を中心として前記ステージを回転するステージ回転機構と、
前記ステージに取り付けられ、前記移動方向に垂直な反射面を有するプレーンミラーと、
前記プレーンミラー上において前記ステージに平行な方向に並ぶ２つの位置に向けて前記ステージ外からレーザ光を出射し、前記レーザ光の反射光を受光する干渉式の一対のレーザ測長器と、
前記一対のレーザ測長器からの出力に基づいて前記移動方向への移動途上の前記ステージのヨーイング角度を求めるヨーイング角度取得部と、
前記ヨーイング角度に基づい前記ステージ回転機構を制御することにより、前記移動方向への移動途上の前記ステージのヨーイングを補正するヨーイング補正部と、
前記基板を撮像する撮像部と、
前記撮像部からの出力に基づいて前記ステージ移動機構および前記ステージ回転機構を制御することにより、前記基板の移動位置および回転位置を調整する基板位置調整部と、
前記第１回転軸に平行な第２回転軸を中心として前記プレーンミラーを前記ステージに対して回転するミラー回転機構と、
前記ステージの回転方向とは反対向きに前記プレーンミラーを回転することにより、前記一対のレーザ測長器における前記反射光の受光を維持するミラー角度調整部と、
を備えることを特徴とする基板移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を移動する基板移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板やガラス基板等（以下、「基板」という。）にパターンを描画する描画装置では、基板が載置されたステージを移動して基板全体への描画が行われている。例えば、特許文献１では、複数の開口を有するマスクを介して基板上の感光材料に光を照射しつつ基板をステージと共に移動することにより、基板上の感光材料にストライプ状のパターンを描画する技術が開示されている。
【０００３】
このような描画装置では、ステージを移動方向へと案内するガイドの製作誤差等により、ステージの移動軸からの僅かなずれや僅かな回転が生じる。微細なパターンを描画する場合には、このようなずれや回転が描画に与える影響を無視することができないため、移動中のステージの位置や向きを計測して描画位置を補正し、パターンを精度良く描画する技術が提案されている。
【０００４】
移動中のステージの位置や向きを計測する技術として、例えば、特許文献２では、ステージの側面に設けられたステージミラーへとレーザ光を照射し、ステージミラーからの反射光と元のレーザ光との干渉に基づいて、ステージの移動方向における位置やステージのヨーイング角度を計測する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２２１５９６号公報
【特許文献２】特開２００５−９０９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、描画装置では、基板がステージ上に載置されると、基板に対する描画が開始される前に基板の位置調整が行われる。基板のおよその位置調整（いわゆる、プリアライメント）を行う機構として、ステージ上に載置された基板の側面をシリンダ等により押すことにより、基板をステージ上において移動する構造が知られている。しかしながら、基板をステージ上において移動すると、基板とステージとの摩擦やシリンダと基板との接触により、基板が損傷したりパーティクルが発生する恐れがある。
【０００６】
また、特許文献２の基板移動装置のように、ステージを移動および回転する機構を備える装置では、基板が載置されたステージを移動および回転して基板の位置調整を行うことができるが、ステージミラーがステージと共に回転するため、位置調整時におけるステージの回転角度が大きい場合、ステージミラーからの反射光が受光部から逸れてしまい、移動中のステージの位置やヨーイングを計測することができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の回転位置を調整した後にプレーンミラーからのレーザ光の反射光を確実に受光することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、基板を移動する基板移動装置であって、基板を保持するステージと、前記ステージに平行な所定の移動方向に前記ステージを直線的に移動するステージ移動機構と、前記ステージに取り付けられ、前記移動方向に垂直な反射面を有するプレーンミラーと、前記ステージ外から前記プレーンミラーに向けてレーザ光を出射し、前記レーザ光の反射光を受光して前記ステージの前記移動方向における移動位置を取得する干渉式のレーザ測長器と、前記ステージに垂直な第１回転軸を中心として前記ステージを回転するステージ回転機構と、前記基板を撮像する撮像部と、前記撮像部からの出力に基づいて前記ステージ移動機構および前記ステージ回転機構を制御することにより、前記基板の移動位置および回転位置を調整する基板位置調整部と、前記第１回転軸に平行な第２回転軸を中心として前記プレーンミラーを前記ステージに対して回転するミラー回転機構と、前記ステージの回転方向とは反対向きに前記プレーンミラーを回転することにより、前記レーザ測長器における前記反射光の受光を維持するミラー角度調整部とを備える。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板移動装置であって、前記レーザ測長器からのレーザ光が照射される前記プレーンミラー上の位置から前記ステージに平行な方向に離れた前記プレーンミラー上の位置に向けて前記ステージ外からレーザ光を出射し、前記レーザ光の反射光を受光する干渉式のもう１つのレーザ測長器と、前記レーザ測長器および前記もう１つのレーザ測長器からの出力に基づいて前記移動方向への移動途上の前記ステージのヨーイング角度を求めるヨーイング角度取得部と、前記ヨーイング角度に基づい前記ステージ回転機構を制御することにより、前記移動方向への移動途上の前記ステージのヨーイングを補正するヨーイング補正部とをさらに備える。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板移動装置であって、前記ミラー角度調整部による前記プレーンミラーの回転が、前記基板位置調整部による前記ステージの回転に同期して行われる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板移動装置であって、前記ミラー角度調整部による前記プレーンミラーの回転角度が、前記基板位置調整部による前記ステージの回転角度と等しい。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板移動装置であって、前記ステージに平行であり、かつ、前記移動方向に垂直な方向へと前記ステージを直線的に移動するもう１つのステージ移動機構をさらに備える。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板移動装置であって、前記撮像部よりも分解能が高いもう１つの撮像部をさらに備え、前記基板位置調整部が、前記もう１つの撮像部からの出力に基づいて前記回転機構を制御することにより、前記基板を移動開始時の回転位置に位置させる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、基板を移動する基板移動装置であって、基板を保持するステージと、前記ステージに平行な所定の移動方向に前記ステージを直線的に移動するステージ移動機構と、前記ステージに垂直な第１回転軸を中心として前記ステージを回転するステージ回転機構と、前記ステージに取り付けられ、前記移動方向に垂直な反射面を有するプレーンミラーと、前記プレーンミラー上において前記ステージに平行な方向に並ぶ２つの位置に向けて前記ステージ外からレーザ光を出射し、前記レーザ光の反射光を受光する干渉式の一対のレーザ測長器と、前記一対のレーザ測長器からの出力に基づいて前記移動方向への移動途上の前記ステージのヨーイング角度を求めるヨーイング角度取得部と、前記ヨーイング角度に基づい前記ステージ回転機構を制御することにより、前記移動方向への移動途上の前記ステージのヨーイングを補正するヨーイング補正部と、前記基板を撮像する撮像部と、前記撮像部からの出力に基づいて前記ステージ移動機構および前記ステージ回転機構を制御することにより、前記基板の移動位置および回転位置を調整する基板位置調整部と、前記第１回転軸に平行な第２回転軸を中心として前記プレーンミラーを前記ステージに対して回転するミラー回転機構と、前記ステージの回転方向とは反対向きに前記プレーンミラーを回転することにより、前記一対のレーザ測長器における前記反射光の受光を維持するミラー角度調整部とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、基板の回転位置を調整した後にプレーンミラーからのレーザ光の反射光を確実に受光することができる。請求項６の発明では、装置の構造を簡素化しつつ基板を移動開始時の回転位置に精度良く位置させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１および図２は、本発明の一の実施の形態に係るパターン描画装置１の構成を示す側面図および平面図である。パターン描画装置１は、液晶表示装置用のガラス基板９（以下、単に「基板９」という。）に光を照射することにより、基板９上の感光材料にパターンを描画する装置である。パターンが描画された基板９は、後続の別工程を経て最終的には液晶表示装置の組立部品であるカラーフィルタ基板となる。
【００１７】
パターン描画装置１では、基板９上に設けられたネガ型（すなわち、現像時に露光部分が基板上に残置されるタイプ）の感光材料であるカラーレジスト上に光を照射することにより、カラーフィルタ基板上に形成される画素パターン（すなわち、サブ画素の集合）が描画される。
【００１８】
図１および図２に示すように、パターン描画装置１は、基板９を保持する基板保持部であるステージ３、基台１１上に設けられてステージ３を移動および回転するステージ駆動機構２、ステージ３およびステージ駆動機構２を跨ぐように基台１１に固定されるフレーム１２、フレーム１２に取り付けられて基板９上に光を照射する光照射部４、ステージ３の位置および向きを計測する計測部５、並びに、ステージ３上の基板９を撮像する第１撮像部６１および第２撮像部６２を備える。パターン描画装置１は、基板９をステージ３と共に移動する基板移動装置としての機能を有する。
【００１９】
パターン描画装置１は、また、これらの構成を制御する制御部を備える。図３は、当該制御部７により実現される機能を他の構成と共に示すブロック図である。制御部７は、通常のコンピュータと同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、固定ディスク、表示部および入力部が接続された構成となっており、図３に示すように、基板位置調整部７１、ミラー角度調整部７２、ヨーイング角度取得部７３およびヨーイング補正部７４を備える。パターン描画装置１では、ステージ駆動機構２、光照射部４、計測部５、第１撮像部６１および第２撮像部６２が制御部７により制御される。また、計測部５、第１撮像部６１および第２撮像部６２からの出力が制御部７に送られる。
【００２０】
図１および図２に示すように、ステージ駆動機構２は、ステージ３を回転可能に支持する支持プレート２１、支持プレート２１上においてステージ３の主面に垂直な第１回転軸であるステージ回転軸２２１を中心としてステージ３を回転するステージ回転機構２２、ステージ３を支持プレート２１と共に図２中のＸ方向（以下、「副走査方向」という。）に移動する副走査機構２３、副走査機構２３を介して支持プレート２１を支持するベースプレート２４、並びに、ステージ３を支持プレート２１およびベースプレート２４と共に図２中のＹ方向（以下、「主走査方向」という。）に移動する主走査機構２５を備える。
【００２１】
ステージ回転機構２２は、図１に示すように、ステージ３の（＋Ｘ）側に設けられたリニアモータ２２２を備え、リニアモータ２２２は、ステージ３の（＋Ｘ）側の側面に固定された移動子、および、支持プレート２１の上面に設けられた固定子を備える。ステージ回転機構２２では、リニアモータ２２２の移動子が固定子の溝に沿ってＹ方向に移動することにより、図１および図２に示すステージ３が、支持プレート２１上に設けられたステージ回転軸２２１を中心として所定の角度の範囲内で回転する。
【００２２】
副走査機構２３は、支持プレート２１の下側（すなわち、（−Ｚ）側）において、ステージ３の主面に平行、かつ、主走査方向に垂直な副走査方向に伸びるリニアモータ２３１、並びに、リニアモータ２３１の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側において副走査方向に伸びる一対のリニアガイド２３２を備える。リニアモータ２３１は、支持プレート２１の下面に固定された移動子、および、ベースプレート２４の上面に設けられた固定子を備え、当該移動子が固定子に沿って副走査方向に移動することにより、支持プレート２１がステージ３と共に、リニアモータ２３１およびリニアガイド２３２に沿って副走査方向に直線的に移動する。
【００２３】
主走査機構２５は、ベースプレート２４の下側において、ステージ３の主面に平行な主走査方向に伸びるリニアモータ２５１、並びに、リニアモータ２５１の（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側において主走査方向に伸びる一対のエアスライダ２５２を備える。リニアモータ２５１は、ベースプレート２４の下面に固定された移動子、および、基台１１の上面に設けられた固定子を備え、当該移動子が固定子に沿って主走査方向に移動することにより、ベースプレート２４が、支持プレート２１およびステージ３と共に、リニアモータ２５１およびエアスライダ２５２に沿って主走査方向に直線的に移動する。パターン描画装置１では、主走査機構２５および副走査機構２３がそれぞれ、ステージ３を直線的に移動するステージ移動機構となっている。
【００２４】
図２に示すように、光照射部４は、副走査方向に沿って等ピッチ（本実施の形態では、２００ｍｍピッチ）にて配列されてフレーム１２に取り付けられる複数の光学ヘッド４１を備える。また、光照射部４は、図１に示すように、各光学ヘッド４１に接続される照明光学系４２、並びに、光源であるレーザ発振器４３およびレーザ駆動部４４を備える。光照射部４では、各レーザ駆動部４４が駆動されることにより、レーザ発振器４３からパルス光（以下、単に「光」という。）が出射され、照明光学系４２を介して各光学ヘッド４１へと導かれる。
【００２５】
各光学ヘッド４１は、レーザ発振器４３からの光を下方に向けて出射する出射部４５、出射部４５からの光を部分的に遮るアパーチャユニット４６、および、アパーチャユニット４６を通過した光を基板９上に設けられた感光材料上へと導く光学系４７を備える。
【００２６】
図４は、アパーチャユニット４６の一部を示す平面図である。図４に示すように、アパーチャユニット４６は、複数の矩形状の透光部を有する第１アパーチャ板４６１、第１アパーチャ板４６１を（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側から保持する一対の保持部４６２、並びに、第１アパーチャ板４６１の主走査方向および副走査方向の位置を調整する位置調整機構４６３を備える。第１アパーチャ板４６１では、サイズが異なる３種類の透光部４６１１，４６１２，４６１３が、それぞれ副走査方向（すなわち、Ｘ方向）に沿って等ピッチにて複数配列されている。本実施の形態では、透光部４６１１のピッチ、透光部４６１２のピッチ、および、透光部４６１３のピッチは互いに異なる。図４では、理解を容易にするために、第１アパーチャ板４６１の透光部４６１１〜４６１３を除く領域（すなわち、遮光部）に平行斜線を付している。
【００２７】
位置調整機構４６３は、第１アパーチャ板４６１を一対の保持部４６２と共に主走査方向に移動する第１調整機構４６４、第１調整機構４６４の下側において副走査方向に伸びる一対のリニアガイド４６５、並びに、第１アパーチャ板４６１を保持部４６２および第１調整機構４６４と共にリニアガイド４６５に沿って副走査方向に移動する第２調整機構４６６を備える。本実施の形態では、第１調整機構４６４および第２調整機構４６６として、リニアモータが利用される。
【００２８】
図５は、アパーチャユニット４６の図４に示す部分と光学的に重なる他の部分を示す平面図である。図５に示すように、アパーチャユニット４６は、複数の矩形状の透光部を有する第２アパーチャ板４６７、第２アパーチャ板４６７を（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側から保持する一対の保持部４６８、並びに、第２アパーチャ板４６７を一対の保持部４６８と共に副走査方向に移動する第３調整機構４６９をさらに備える。本実施の形態では、第３調整機構４６９として、リニアモータが利用される。
【００２９】
第２アパーチャ板４６７、保持部４６８および第３調整機構４６９は、第１アパーチャ板４６１、保持部４６２（図４参照）および位置調整機構４６３の上側に配置され、位置調整機構４６３の第１調整機構４６４上に固定される。第１アパーチャ板４６１と第２アパーチャ板４６７とは光学的に共役な位置に配置される。第２アパーチャ板４６７では、第１アパーチャ板４６１の複数の透光部４６１１〜４６１３にそれぞれ対応する、サイズが異なる３種類の透光部４６７１，４６７２，４６７３が、それぞれ副走査方向（すなわち、Ｘ方向）に沿って等ピッチにて複数配列されている。図５では、図の理解を容易にするために、位置調整機構４６３、および、第１アパーチャ板４６１の透光部４６１１〜４６１３を破線にて描いている。また、第２アパーチャ板４６７の透光部４６７１〜４６７３を除く領域に平行斜線を付している。
【００３０】
図５に示すように、レーザ発振器４３から出射部４５（図１参照）を介して出射された光の照射領域４５１（図５中にて、二点鎖線にて示す。）に、第２アパーチャ板４６７の透光部４６７３、および、透光部４６７３と部分的に重なる第１アパーチャ板４６１の透光部４６１３が配置された場合、出射部４５からの光は、透光部４６７３と透光部４６１３とが重なる領域（以下、「マスクセット透光部」という。）のみを透過し、光学系４７を介して、図６に示すように、基板９上の複数の矩形状の照射領域９３１に導かれる。以下の説明では、複数の照射領域９３１をまとめて、「照射領域９３」という。
【００３１】
パターン描画装置１では、第１アパーチャ板４６１に対する第２アパーチャ板４６７の副走査方向における相対位置を調整することにより、基板９上に導かれる光の副走査方向における幅（すなわち、複数の照射領域９３１のそれぞれの幅）が変更される。また、第１アパーチャ板４６１および第２アパーチャ板４６７を主走査方向に移動し、出射部４５からの光の照射領域４５１に透光部４６１１，４６７１、または、透光部４６１２，４６７２を配置することにより、基板９上の照射領域９３１の大きさやピッチ等が変更される。
【００３２】
図１に示すパターン描画装置１では、制御部７によりステージ駆動機構２および光照射部４が制御されることにより、基板９がステージ３と共に（＋Ｙ）方向に移動し、移動中の基板９の描画すべき領域（以下、「描画領域」という。）に対して光の照射が行われる。換言すれば、基板９の描画領域に沿って、照射領域９３を基板９上の感光材料に対して相対的に（−Ｙ）方向に移動しつつ当該照射領域９３に光の照射が行われる。これにより、感光材料上に、主走査方向に平行に伸びるストライプ状のパターンが描画される。
【００３３】
ステージ３の主走査方向への１回の移動が終了すると、光の照射が停止された状態で、基板９がステージ３と共に副走査方向に所定の距離（本実施の形態では、５０ｍｍ）だけ移動した後、１回目の主走査とは逆方向（すなわち、（−Ｙ）方向）に基板９を移動しつつ照射領域９３に光が照射される。本実施の形態では、各主走査間に副走査を挟んで４回の主走査が行われることにより、基板９の感光材料上において、画素パターンに対応する部分のみに光が照射されて画素パターンが描画され、後工程において現像処理を施されることにより、感光材料の露光部分のみが基板上に残置されてカラーフィルタ基板の複数のサブ画素が形成される。
【００３４】
図７および図８は、計測部５近傍を拡大して示す平面図および正面図である。計測部５は、ステージ３の（−Ｙ）側の側面に取り付けられるとともに主走査方向に垂直な反射面（すなわち、（−Ｙ）側の面）を有するプレーンミラー５１、ステージの（−Ｙ）側において基台１１に固定されるレーザ光源５２、上端がプレーンミラー５１とおよそ同じ高さに位置する取付台５３、レーザ光源５２と取付台５３との間に設けられるスプリッタ５４（図８参照）、取付台５３の上端において（−Ｘ）側に取り付けられる第１リニア干渉系５５１および第１レシーバ５５２、並びに、取付台５３の上端において（＋Ｘ）側に取り付けられる第２リニア干渉系５６１および第２レシーバ５６２を備える。図８では、図示の都合上、ステージ３の厚さを実際よりも大きく描いており、また、ステージ３と基台１１との間の支持プレート２１、副走査機構２３、ベースプレート２４および主走査機構２５の図示を省略している。
【００３５】
図９は、計測部５における計測の原理を説明するための概念図である。図９中では、レーザ光の光路を矢印にて示す。図９に示すように、計測部５では、レーザ光源５２から出射されたレーザ光がスプリッタ５４により２分割され、一方の一部が第１リニア干渉系５５１を介してプレーンミラー５１に入射し、プレーンミラー５１からの反射光が、第１リニア干渉系５５１にて参照光として利用される元のレーザ光の一部と干渉して第１レシーバ５５２により受光される。そして、第１レシーバ５５２からの出力（すなわち、反射光と参照光との干渉後の強度変化）に基づいて、図示省略の専門の演算回路にてステージ３の主走査方向における位置（すなわち、ステージ３の移動方向における位置であり、以下、「移動位置」という。）が精度良く求められる。また、第１レシーバ５５２からの出力は、制御部７のヨーイング角度取得部７３（図３参照）へと送られる。
【００３６】
レーザ光源５２から出射されてスプリッタ５４により分割された他方のレーザ光の一部は、取付台５３の内部を図９中の右側から左側へと通過し、第２リニア干渉系５６１を介してプレーンミラー５１に入射する。第２リニア干渉系５６１からのレーザ光は、第１リニア干渉系５５１からのレーザ光が照射されるプレーンミラー５１上の位置からステージ３に平行な方向（すなわち、副走査方向）に離れたプレーンミラー５１上の他の位置に入射する。プレーンミラー５１からの反射光は、第２リニア干渉系５６１にて元のレーザ光の一部と干渉して第２レシーバ５６２により受光され、第２レシーバ５６２からの出力（すなわち、第２リニア干渉系５６１とプレーンミラー５１との主走査方向における距離）はヨーイング角度取得部７３へと送られる。
【００３７】
計測部５では、レーザ光源５２、第１リニア干渉系５５１および第１レシーバ５５２（さらには、演算回路）が、ステージ３外からプレーンミラー５１に向けてレーザ光を出射し、レーザ光の反射光を受光してステージ３の移動位置を取得する干渉式のレーザ測長器となっており、また、レーザ光源５２、第２リニア干渉系５６１および第２レシーバ５６２（演算回路は設けられる必要はない。）が、ステージ３外からプレーンミラー５１に向けてレーザ光を出射し、レーザ光の反射光を受光する干渉式のもう１つのレーザ測長器となっている。計測部５では、ステージ３外に配置されるこれら一対のレーザ測長器から、プレーンミラー５１上においてステージ３に平行な方向に並ぶ２つの位置に向けてレーザ光が出射される。
【００３８】
制御部７のヨーイング角度取得部７３では、上記一対のレーザ測長器からの出力に基づいて、主走査方向への移動途上のステージ３のヨーイング角度（すなわち、ステージ３の主走査方向に対する回転角度）が求められる。具体的には、２つのレーザ測長器から出射されたレーザ光のプレーンミラー５１上における照射位置間の副走査方向の距離、および、当該２つの照射位置の主走査方向の位置の差分に基づいてステージ３のヨーイング角度が求められる。なお、当該２つの照射位置の主走査方向の位置の差分が求められるのであれば、第２リニア干渉系５６１および第２レシーバ５６２において、必ずしもプレーンミラー５１と第２リニア干渉系５６１との間の主走査方向における距離が求められる必要はない。
【００３９】
図７および図８に示すように、計測部５は、ステージ３に垂直であってステージ回転軸２２１（図１および図２参照）に平行な第２回転軸であるミラー回転軸５７１を中心として、プレーンミラー５１をステージ３に対して相対的に回転するミラー回転機構５７をさらに備える。
【００４０】
図１０および図１１は、ミラー回転機構５７の一部を拡大して示す平面図および側面図である。ミラー回転機構５７は、ステージ３の（−Ｙ）側においてプレーンミラー５１を支持する支持板５７２、支持板５７２上のミラー回転軸５７１上においてプレーンミラー５１を保持する第１保持部５７３（図７および図８参照）、第１保持部５７３の（−Ｘ）側においてプレーンミラー５１を保持する第２保持部５７４、第２保持部５７４が上部に取り付けられるとともに支持板５７２上に固定されたリニアガイド５７５に沿って主走査方向に移動可能とされるスライド部５７６、支持板５７２とスライド部５７６とを連結するバネ５７７、および、支持板５７２に固定されてスライド部５７６を（＋Ｙ）方向に押すリニアシリンダ５７８を備える。
【００４１】
図１０および図１１に示すように、スライド部５７６は、平板上の台座５７６１、および、台座５７６１から（−Ｘ）側に突出する突出部５７６２を備える。突出部５７６２は、（−Ｚ）側へと伸びる板状であり、（＋Ｘ）側の側面に伸張状態のバネ５７７が取り付けられ、（−Ｙ）側の側面にリニアシリンダ５７８のロッド５７８１の先端が当接する。
【００４２】
ミラー回転機構５７では、リニアシリンダ５７８のロッド５７８１を繰り出すことにより、スライド部５７６が（＋Ｙ）方向へと移動し、これにより、プレーンミラー５１がミラー回転軸５７１を中心として図１０における反時計回り（すなわち、プレーンミラー５１の（−Ｘ）側の端部をステージ３に近づける方向）に回転する。また、リニアシリンダ５７８のロッド５７８１を後退させると、バネ５７７の収縮力によりスライド部５７６が（−Ｙ）方向へと移動し、これにより、プレーンミラー５１がミラー回転軸５７１（図７および図８参照）を中心として図１０における時計回りに回転する。
【００４３】
図１および図２に示す第１撮像部６１は、ステージ３に保持された基板９の（−Ｙ）側の２つの角部の上方に配置される２つのプリアライメントカメラ６１１を備え、第２撮像部６２は、基板９の４つの角部の上方に配置される４つのアライメントカメラ６２１を備える。プリアライメントカメラ６１１およびアライメントカメラ６２１は、図示省略のフレームに固定されている。プリアライメントカメラ６１１は、アライメントカメラ６２１よりも撮像可能範囲（すなわち、視野）が大きい。また、アライメントカメラ６２１はプリアライメントカメラ６１１よりも分解能が高い。
【００４４】
次に、パターン描画装置１による画素パターンの描画の流れについて説明する。図１２は、画素パターンの描画の流れを示す図である。画素パターンが描画される際には、まず、主面上にネガ型の感光材料が塗布された基板９がステージ３上に載置され、ステージ３に吸着されて保持される（ステップＳ１１）。
【００４５】
続いて、制御部７により第１撮像部６１の２つのプリアライメントカメラ６１１が制御され、基板９上の４つの角部近傍に設けられているアライメントマーク（図示省略）のうち、（−Ｙ）側の２つが撮像される。そして、制御部７の基板位置調整部７１により、第１撮像部６１からの出力に基づいてステージ駆動機構２（すなわち、ステージ回転機構２２、並びに、主走査機構２５および副走査機構２３）が制御されることにより、ステージ３が主走査方向および副走査方向に移動するとともにステージ回転軸２２１を中心として回転する。これにより、基板９の主走査方向における位置および副走査方向における位置（以下、これらの位置をそれぞれ「移動位置」という。）、並びに、ステージ回転軸２２１を中心とする周方向における位置（すなわち、基板９の向きであり、以下、「回転位置」という。）のおよその調整（いわゆる、プリアライメント）が行われ、基板９上の４つのアライメントマークがそれぞれ、４つのアライメントカメラ６２１の撮像可能範囲内に位置する（ステップＳ１２）。ステージ３の回転中には、ステージ３の回転角度（すなわち、主走査方向に対する傾き）がエンコーダにより連続的に取得され、制御部７のミラー角度調整部７２に送られる。
【００４６】
パターン描画装置１では、基板位置調整部７１によるステージ３の回転に同期して、制御部７のミラー角度調整部７２によりミラー回転機構５７が制御され、プレーンミラー５１がステージ３の回転方向とは反対向きに回転する（ステップＳ１３）。ミラー角度調整部７２によるプレーンミラー５１の回転角度の大きさは、エンコーダから連続的にミラー角度調整部７２に送られている基板位置調整部７１によるステージ３の回転角度の大きさと等しくされる。これにより、プレーンミラー５１の計測部５に対する相対角度が、基板９のプリアライメント前と等しく維持されるため、計測部５の第１レシーバ５５２および第２レシーバ５６２におけるプレーンミラー５１からの反射光の受光（すなわち、一対のレーザ測長器のそれぞれにおける反射光の受光）が維持される。
【００４７】
基板９のプリアライメントおよびプレーンミラー５１の角度調整が終了すると、制御部７により第２撮像部６２の４つのアライメントカメラ６２１が制御され、基板９上の４つのアライメントマーク（図示省略）が撮像される。そして、制御部７の基板位置調整部７１により、第２撮像部６２からの出力に基づいてステージ駆動機構２のステージ回転機構２２が制御されることにより、ステージ３がステージ回転軸２２１を中心として回転し、基板９が、図１に示す基板９の移動開始時の回転位置に位置する（ステップＳ１４）。
【００４８】
パターン描画装置１では、第２撮像部６２からの出力に基づいて求められたステージ３の主走査方向および副走査方向における位置ずれ量が基板位置調整部７１に記憶される。そして、位置調整機構４６３の第２調整機構４６６により、副走査方向における位置ずれ量に基づいて第１アパーチャ板４６１および第２アパーチャ４６７が副走査方向に移動されることにより、基板９が光照射部４に対して相対的に移動されて移動開始時の副走査方向における移動位置に位置する。また、主走査方向における位置ずれ量に基づいて、後述する光照射部４からの光の照射開始のタイミングが変更されることにより、基板９上の描画開始位置において正確に描画が開始される。なお、上記主走査方向および副走査方向における位置ずれ量に基づいて、主走査機構２５および副走査機構２３によりステージ３が移動されることにより、基板９が、移動開始時の移動位置に位置してもよい。
【００４９】
基板９の上記プリアライメントよりも高精度な位置調整（いわゆる、アライメント）が終了すると、制御部７によりステージ駆動機構２が制御されてステージ３および基板９の（＋Ｙ）方向への移動が開始される（ステップＳ１５）。続いて、制御部７により光照射部４が制御されて光の照射が開始され、アパーチャユニット４６により当該光が部分的に遮られることにより、基板９上の感光材料上において、マスクセット透光部に対応する照射領域９３（画素パターンの一部に対応する照射領域でもある。）へと光が導かれる（ステップＳ１６）。そして、照射領域９３が（−Ｙ）方向に感光材料に対して相対的に主走査されることにより、ストライプ状のパターンが基板９上の感光材料に描画される。
【００５０】
基板９およびステージ３の移動中には、計測部５のレーザ測長器により、ステージ３の主走査方向における移動位置、および、主走査方向に対するヨーイング角度が計測される。そして、計測部５から出力されるステージ３の移動位置に基づいて、光照射部４からの光の照射タイミング等が必要に応じて制御されることにより、高精度なパターンの描画が実現される。また、計測部５から出力されるステージ３のヨーイング角度に基づいて、制御部７のヨーイング補正部７４によりステージ回転機構２２が制御されることにより、主走査方向への移動途上のステージ３がヨーイング角度とは反対向きに回転してヨーイングが補正される。これにより、パターンの描画精度をさらに向上することができる。
【００５１】
パターン描画装置１では、照射領域９３の主走査が所定の移動終了位置まで到達すると、光照射部４からの光の照射が停止され（ステップＳ１７）、ステージ３および基板９の移動が停止される（ステップＳ１８）。基板９上の感光材料に対する１回目の主走査が終了すると、基板９に対するパターンの描画が続けられるか否か（すなわち、次の主走査の有無）が判断され（ステップＳ１９）、次の走査が有る場合には、副走査機構２３により基板９が副走査方向へと移動される（ステップＳ１９１）。パターン描画装置１では、副走査方向に伸びるプレーンミラー５１が計測部５に設けられることにより、ステージ３の副走査方向への移動後であっても、一対のレーザ測長器からの光がプレーンミラー５１に確実に入射する。
【００５２】
ステージ３の副走査方向への移動が終了すると、ステップＳ１５に戻ってステージ３の（−Ｙ）方向への移動、および、基板９への光の照射が開始される（ステップＳ１５，Ｓ１６）。そして、（−Ｙ）側の移動終了位置において光の照射およびステージ３の移動が停止される（ステップＳ１７，Ｓ１８）。
【００５３】
パターン描画装置１では、基板９へ光を照射しつつ行われるステージ３の主走査方向への移動（すなわち、基板９上の感光材料に対する照射領域９３の主走査）が、各主走査間にステージ３の副走査方向への移動を挟んで所定の回数（本実施の形態では、４回）だけ繰り返される（ステップＳ１５〜Ｓ１９、Ｓ１９１）。そして、基板９上の感光材料にストライプ状の画素パターンがすべて描画されると（ステップＳ１９）、パターン描画装置１による描画が終了する。なお、本実施の形態では、主面上に描画領域が１つだけ設けられた基板９に対するパターンの描画について説明したが、パターン描画装置１では、複数の描画領域が主面上に設定された（いわゆる、多面取りが予定されている）基板に対するパターンの描画が行われてもよい。この場合、基板上の描画領域の配列に合わせて、ステージ３の主走査方向への移動中に、ステップＳ１６，Ｓ１７が繰り返される。
【００５４】
以上に説明したように、パターン描画装置１では、計測部５において、基板９のプリアライメント時におけるステージ３の回転方向とは反対向きにプレーンミラー５１が回転することにより、プレーンミラー５１の反射面が主走査方向に対して垂直とされる。これにより、基板９がステージ３上に正確に載置されない場合であっても、プリアライメント後に（すなわち、基板９の回転位置を調整した後に）プレーンミラー５１からのレーザ光の反射光をレーザ測長器の第１レシーバ５５２および第２レシーバ５６２により確実に受光することができる。その結果、ステージ３の主走査方向における移動位置を確実かつ高精度に求めることができる。また、ステージ３の主走査方向に対するヨーイング角度も確実かつ高精度に求めることができる。
【００５５】
ところで、ステージの移動においてヨーイング補正が行われる場合、ヨーイング角度の計測に利用されるレーザ測長器には高い分解能が要求されるため、一般的に受光範囲は狭くなる。本実施の形態に係るパターン描画装置１では、プレーンミラー５１からのレーザ光の反射光をレーザ測長器により確実に受光することができるため、ステージのヨーイング補正が行われるパターン描画装置に特に適している。
【００５６】
また、ステージが主走査方向に垂直な副走査方向にも移動される場合、計測部のレーザ測長器からのレーザ光の照射位置は、ステージの側面において相対的に副走査方向に移動されるため、ステージの移動位置やヨーイング角度の計測には、副走査方向に伸びるプレーンミラーが利用されることが好ましい。本実施の形態に係るパターン描画装置１では、副走査方向に伸びるプレーンミラー５１からのレーザ光の反射光をレーザ測長器により確実に受光することができるため、ステージの副走査が行われるパターン描画装置に特に適している。
【００５７】
計測部５では、プレーンミラー５１の回転がプリアライメント時のステージ３の回転に同期して行われる。これにより、基板９の回転位置が調整される間、常にレーザ測長器におけるレーザ光の反射光の受光を確認することができる。また、反射光がレーザ測長器の第１レシーバ５５２および第２レシーバ５６２から逸れること（いわゆる、レーザ光の遮断）を確実に防止することができる。さらには、プリアライメント時のプレーンミラー５１の回転角度をステージ３の回転角度と等しくすることにより、プレーンミラー５１からの反射光をより確実に受光することができる。
【００５８】
パターン描画装置１では、主走査機構２５、副走査機構２３およびステージ回転機構２２によりステージ３を移動および回転することにより、基板９のプリアライメントおよびアライメントが行われる。このように、プリアライメント機構およびアライメント機構の一部を共通化することにより、パターン描画装置１の構造を簡素化しつつ基板９を移動開始位置に精度良く位置させることができる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００６０】
上記実施の形態に係るパターン描画装置１では、主走査機構２５や副走査機構２３の駆動源としてリニアモータが利用されているが、例えば、モータによりボールネジを回転させ、当該ボールネジに取り付けられたナットと共にステージ３を直進移動させる構成が採用されてもよい。
【００６１】
プリアライメント時のステージ３の回転角度の計測は、エンコーダによるものには限定されず、例えば、上記計測部５とは別に設けられた一対のレーザ測長器により、ステージ３に固定されたプレーンミラー５１とは異なるミラーに２本のレーザ光が照射され、当該レーザ光の干渉によりステージ３の回転角度が計測されてもよい。また、ステージ回転機構２２としてステッピングモータが利用される場合、当該ステッピングモータの回転時のパルス数がミラー角度調整部７２に送られて、当該パルス数に基づいてプレーンミラー５１の角度が調整されてもよい。
【００６２】
パターン描画装置１では、ミラー角度調整部７２によるプレーンミラー５１の回転は、必ずしもプリアライメント時のステージ３の回転に同期して行われる必要はなく、例えば、ステージ３の回転終了後に、ステージ３の回転角度と等しい角度だけステージ３の回転方向とは反対向きにプレーンミラー５１が回転されてもよい。また、レーザ測長器におけるプレーンミラー５１からの反射光の受光が維持される範囲であれば、プレーンミラー５１の回転角度は、必ずしもステージ３の回転角度と等しくされる必要はない。
【００６３】
パターンの描画時にステージ３の副走査が行われない場合等、１枚のプレーンミラー５１に代えて、第１リニア干渉系５５１および第２リニア干渉系５６１からのレーザ光をそれぞれ反射する２枚のミラーが設けられてもよい。この場合、当該２枚のミラーは１枚の保持板上に固定される等して、ミラー角度調整部７２により一体的に回転されることが好ましい。
【００６４】
ステージ駆動機構２による基板９の位置調整は、必ずしもプリアライメントおよびアライメントの２段階に分けて行われる必要はない。基板９の位置調整において要求される精度があまり高くない場合等には、第２撮像部６２が省略され、１回のアライメントにより基板９が移動開始位置へと移動されてもよい。
【００６５】
パターン描画装置１では、レーザ測長器やガラススケールにより、主走査方向への移動途上のステージ３の副走査方向における位置が計測され、副走査方向への位置ずれが補正されてもよい。
【００６６】
上記実施の形態に係るパターン描画装置１では、現像時に露光部分が除去されるポジ型の感光材料が主面上に形成された基板に対して描画が行われてもよい。この場合、例えば、液晶表示装置の液晶配向制御用の突起に対応するパターンが描画される。また、感光材料は現像工程を伴わない他の種類のものであってもよい。パターン描画装置１では、基板９への描画に光ビーム以外のエネルギー、例えば、電子ビームやイオンビームが用いられてもよい。
【００６７】
パターン描画装置１は、液晶表示装置用のＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板に対するパターンの描画に利用されてもよく、また、プラズマ表示装置や有機ＥＬ表示装置等の平面表示装置用のガラス基板、半導体基板やプリント配線基板、あるいは、フォトマスク用のガラス基板等に対するパターンの描画に利用することもできる。さらには、パターン描画装置１から光照射部４が省略され、ステージ駆動機構２により移動する基板９に対してパターンの描画以外の処理が行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】パターン描画装置の側面図である。
【図２】パターン描画装置の平面図である。
【図３】制御部により実現される機能を他の構成と共に示すブロック図である。
【図４】アパーチャユニットの一部を示す平面図である。
【図５】アパーチャユニットの他の一部を示す平面図である。
【図６】基板上の照射領域を示す平面図である。
【図７】計測部近傍を拡大して示す平面図である。
【図８】計測部近傍を拡大して示す正面図である。
【図９】計測部の概念図である。
【図１０】ミラー回転機構の一部を拡大して示す平面図である。
【図１１】ミラー回転機構の一部を拡大して示す側面図である。
【図１２】画素パターンの描画の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    パターン描画装置
３    ステージ
９    基板
２２    ステージ回転機構
２３    副走査機構
２５    主走査機構
５１    プレーンミラー
５２    レーザ光源
５７    ミラー回転機構
６１    第１撮像部
６２    第２撮像部
７１    基板位置調整部
７２    ミラー角度調整部
７３    ヨーイング角度取得部
７４    ヨーイング補正部
２２１    ステージ回転軸
５５１    第１リニア干渉系
５５２    第１レシーバ
５６１    第２リニア干渉系
５６２    第２レシーバ
５７１    ミラー回転軸
【図１】
2008091785.tif 000003
【図２】
2008091785.tif 000004
【図３】
2008091785.tif 000005
【図４】
2008091785.tif 000006
【図５】
2008091785.tif 000007
【図６】
2008091785.tif 000008
【図７】
2008091785.tif 000009
【図８】
2008091785.tif 000010
【図９】
2008091785.tif 000011
【図１０】
2008091785.tif 000012
【図１１】
2008091785.tif 000013
【図１２】
2008091785.tif 000014