(57)【要約】【課題】一度の撮影で迅速に基板の描画位置を補正することができるパターン描画装置を提供する。【解決手段】基板９の上面に、十字パターンと複数の同心円パターンとを含むアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が形成されている。パターン描画装置１は、アライメントカメラ４１〜４４によりそれぞれアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の少なくとも一部を撮影し、画像データＤ１〜Ｄ４中に含まれる円弧から、十字パターンの交点の座標を算出する。このため、アライメントカメラ４１〜４４により取得された画像データＤ１〜Ｄ４中に十字パターンの交点自体が含まれていなくても、交点の座標を推定してアライメント処理を行うことができる。したがって、従来のように低倍率のカメラを使用したプリアライメントを行う必要はなく、一度の撮影で迅速にアライメント処理を行うことができる。【選択図】図８
2009192693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に所定のパターンを描画するパターン描画装置であって、
前記基板には、所定の基準位置を中心とする円弧を含む基準マークが形成されており、
前記基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された前記基板の前記基準マークの少なくとも一部を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる前記円弧の少なくとも一部から、前記円弧の中心点の座標を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された座標位置を基準として基板の描画位置を補正する描画位置補正手段と、
を備えることを特徴とするパターン描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン描画装置であって、
前記基準マークは、前記基準位置を中心とする複数の同心円を含んでおり、
前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる前記複数の同心円の少なくとも一部から、前記同心円の中心点の座標を算出することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項３】
請求項２に記載のパターン描画装置であって、
前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる２本以上の円弧のそれぞれの中心点を求めるとともに、求められた２つ以上の中心点の重心点の座標を算出し、
前記描画位置補正手段は、前記演算手段により算出された前記重心点の座標位置を基準として、基板の描画位置を補正することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記基準マークは、前記基準位置に形成された中心パターンを含み、
前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に前記中心パターンが含まれている場合には、前記画像データ中の前記中心パターンの座標を算出する一方、前記画像データ中に前記中心パターンが含まれていない場合には、前記画像データ中に含まれる前記円弧の一部から前記円弧の中心点の座標を算出することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項５】
基板上に所定のパターンを描画するパターン描画装置であって、
前記基板には、所定の基準位置を中心とする正多角形を含む基準マークが形成されており、
前記基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された前記基板の前記基準マークの少なくとも一部を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる前記正多角形の少なくとも一部から、前記正多角形の中心点の座標を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された座標位置を基準として基板の描画位置を補正する描画位置補正手段と、
を備えることを特徴とするパターン描画装置。
【請求項６】
請求項５に記載のパターン描画装置であって、
前記基準マークは、前記基準位置を中心とする複数の正多角形を含んでおり、
前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる前記複数の正多角形の少なくとも一部から、前記正多角形の中心点の座標を算出することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項７】
請求項６に記載のパターン描画装置であって、
前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる２つ以上の正多角形のそれぞれの中心点を求めるとともに、求められた２つ以上の中心点の重心点の座標を算出し、
前記描画位置補正手段は、前記演算手段により算出された前記重心点の座標位置を基準として、基板の描画位置を補正することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項８】
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、
前記基準マークは、前記基準位置に形成された中心パターンを含み、
前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に前記中心パターンが含まれている場合には、前記画像データ中の前記中心パターンの座標を算出する一方、前記画像データ中に前記中心パターンが含まれていない場合には、前記画像データ中に含まれる前記正多角形の一部から前記正多角形の中心点の座標を算出することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記撮影手段により取得される画像データの歪みを計測する歪み計測手段と、
前記歪み計測計測手段の計測結果に基づいて、前記撮影手段により取得される画像データの歪みを補正する歪み補正手段と、
を更に備えることを特徴とするパターン描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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上に所定のパターンを描画するパターン描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に使用されるカラーフィルタの製造工程においては、基板の上面に光を照射することにより、基板上の感光材料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。従来のパターン描画装置は、基板を水平姿勢で保持しつつ移動させるステージと、マスクを介して基板の上面に光を照射する複数の光学ヘッドとを備え、基板を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、基板の上面の所定の位置に規則的に配列されたパターンを描画する。
【０００３】
このようなパターン描画装置においては、基板の上面の正確な位置にパターンを描画するために、ステージ上に保持された基板の位置を補正するアライメント処理が行われる。アライメント処理は、例えば、基板の上面に予め形成されたアライメントマークを装置内のアライメントカメラにより撮影し、撮影されたアライメントマークの画像に基づいて基板の位置ずれを補正することにより行われていた。
【０００４】
アライメント処理を行う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。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のアライメント方法では、アライメントカメラの視野内にアライメントマークの中心位置（すなわち、基準位置）が含まれていなければ、基板の位置ずれ量を計測することができなかった。このため、従来では、まず、アライメントマークを含むある程度広い領域を低倍率のアライメントカメラにより撮影して基板の位置の大まかな補正（プリアライメント）を行った後、高倍率のアライメントカメラでアライメントマークを撮影して基板の位置の精密な補正（ファインアライメント）を行っていた。すなわち、従来のパターン描画措置では、プリアライメントとファインアライメントの２段階のアライメント処理を行わなければならず、アライメント処理に時間が掛かっていた。
【０００７】
特に、近年では、描画対象となる基板の大サイズ化に伴い、ステージ上に保持される基板の位置のばらつきも大きくなる傾向がある。このため、上記のプリアライメントを実施することなくアライメント処理を行うことは、より困難な状況となっている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、一度の撮影で迅速に基板の描画位置を補正することができるパターン描画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、基板上に所定のパターンを描画するパターン描画装置であって、前記基板には、所定の基準位置を中心とする円弧を含む基準マークが形成されており、前記基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された前記基板の前記基準マークの少なくとも一部を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる前記円弧の少なくとも一部から、前記円弧の中心点の座標を算出する演算手段と、前記演算手段により算出された座標位置を基準として基板の描画位置を補正する描画位置補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、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、前記基準マークは、前記基準位置を中心とする複数の同心円を含んでおり、前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる前記複数の同心円の少なくとも一部から、前記同心円の中心点の座標を算出することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のパターン描画装置であって、前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる２本以上の円弧のそれぞれの中心点を求めるとともに、求められた２つ以上の中心点の重心点の座標を算出し、前記描画位置補正手段は、前記演算手段により算出された前記重心点の座標位置を基準として、基板の描画位置を補正することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記基準マークは、前記基準位置に形成された中心パターンを含み、前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に前記中心パターンが含まれている場合には、前記画像データ中の前記中心パターンの座標を算出する一方、前記画像データ中に前記中心パターンが含まれていない場合には、前記画像データ中に含まれる前記円弧の一部から前記円弧の中心点の座標を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、基板上に所定のパターンを描画するパターン描画装置であって、前記基板には、所定の基準位置を中心とする正多角形を含む基準マークが形成されており、前記基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された前記基板の前記基準マークの少なくとも一部を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる前記正多角形の少なくとも一部から、前記正多角形の中心点の座標を算出する演算手段と、前記演算手段により算出された座標位置を基準として基板の描画位置を補正する描画位置補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、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、前記基準マークは、前記基準位置を中心とする複数の正多角形を含んでおり、前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる前記複数の正多角形の少なくとも一部から、前記正多角形の中心点の座標を算出することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に係る発明は、請求項６に記載のパターン描画装置であって、前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に含まれる２つ以上の正多角形のそれぞれの中心点を求めるとともに、求められた２つ以上の中心点の重心点の座標を算出し、前記描画位置補正手段は、前記演算手段により算出された前記重心点の座標位置を基準として、基板の描画位置を補正することを特徴とする。
【００１６】
また、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、前記基準マークは、前記基準位置に形成された中心パターンを含み、前記演算手段は、前記撮影手段により取得された画像データ中に前記中心パターンが含まれている場合には、前記画像データ中の前記中心パターンの座標を算出する一方、前記画像データ中に前記中心パターンが含まれていない場合には、前記画像データ中に含まれる前記正多角形の一部から前記正多角形の中心点の座標を算出することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８までのいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記撮影手段により取得される画像データの歪みを計測する歪み計測手段と、前記歪み計測計測手段の計測結果に基づいて、前記撮影手段により取得される画像データの歪みを補正する歪み補正手段と、を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１およびその従属項に記載の発明によれば、パターン描画装置は、基板を保持する保持手段と、保持手段に保持された基板の基準マークの少なくとも一部を撮影する撮影手段と、撮影手段により取得された画像データ中に含まれる円弧の少なくとも一部から、円弧の中心点の座標を算出する演算手段と、演算手段により算出された座標位置を基準として基板の描画位置を補正する描画位置補正手段と、を備える。このため、撮影手段により取得された画像データ中に基準位置自体が含まれていなくても、基準位置の座標を推定して基板の描画位置を補正することができる。したがって、一度の撮影で迅速に基板の描画位置を補正することができる。
【００１９】
特に、請求項２に記載の発明によれば、基準マークは、基準位置を中心とする複数の同心円を含んでおり、演算手段は、撮影手段により取得された画像データ中に含まれる複数の同心円の少なくとも一部から、同心円の中心点の座標を算出する。このため、撮影手段により取得された画像データ中に複数の同心円の一部をより確実に含めることができ、より確実に基準位置の座標を推定することができる。
【００２０】
特に、請求項３に記載の発明によれば、演算手段は、撮影手段により取得された画像データ中に含まれる２本以上の円弧のそれぞれの中心点を求めるとともに、求められた２つ以上の中心点の重心点の座標を算出し、描画位置補正手段は、演算手段により算出された重心点の座標位置を基準として、基板の描画位置を補正する。このため、基板上の基準位置の座標をより正確に推定することができる。
【００２１】
特に、請求項４に記載の発明によれば、基準マークは、基準位置に形成された中心パターンを含み、演算手段は、撮影手段により取得された画像データ中に中心パターンが含まれている場合には、画像データ中の中心パターンの座標を算出する一方、画像データ中に中心パターンが含まれていない場合には、画像データ中に含まれる円弧の一部から円弧の中心点の座標を算出する。このため、撮影手段により取得された画像データ中に基準位置自体が含まれている場合には、画像データ中の基準位置の座標を使用してより正確に基板の描画位置を補正することができる。
【００２２】
また、請求項５およびその従属項に記載の発明によれば、パターン描画装置は、基板を保持する保持手段と、保持手段に保持された基板の基準マークの少なくとも一部を撮影する撮影手段と、撮影手段により取得された画像データ中に含まれる正多角形の少なくとも一部から、正多角形の中心点の座標を算出する演算手段と、演算手段により算出された座標位置を基準として基板の描画位置を補正する描画位置補正手段と、を備える。このため、撮影手段により取得された画像データ中に基準位置自体が含まれていなくても、基準位置の座標を推定して基板の描画位置を補正することができる。したがって、一度の撮影で迅速に基板の描画位置を補正することができる。
【００２３】
特に、請求項６に記載の発明によれば、基準マークは、基準位置を中心とする複数の正多角形を含んでおり、演算手段は、撮影手段により取得された画像データ中に含まれる複数の正多角形の少なくとも一部から、正多角形の中心点の座標を算出する。このため、撮影手段により取得された画像データ中に複数の正多角形の一部をより確実に含めることができ、より確実に基準位置の座標を推定することができる。
【００２４】
特に、請求項７に記載の発明によれば、演算手段は、撮影手段により取得された画像データ中に含まれる２つ以上の正多角形のそれぞれの中心点を求めるとともに、求められた２つ以上の中心点の重心点の座標を算出し、描画位置補正手段は、演算手段により算出された重心点の座標位置を基準として、基板の描画位置を補正する。このため、基板上の基準位置の座標をより正確に推定することができる。
【００２５】
特に、請求項８に記載の発明によれば、基準マークは、基準位置に形成された中心パターンを含み、演算手段は、撮影手段により取得された画像データ中に中心パターンが含まれている場合には、画像データ中の中心パターンの座標を算出する一方、画像データ中に中心パターンが含まれていない場合には、画像データ中に含まれる正多角形の一部から正多角形の中心点の座標を算出する。このため、撮影手段により取得された画像データ中に基準位置自体が含まれている場合には、画像データ中の基準位置の座標を使用してより正確に基板の描画位置を補正することができる。
【００２６】
特に、請求項９に記載の発明によれば、パターン描画装置は、撮影手段により取得される画像データの歪みを計測する歪み計測手段と、歪み計測計測手段の計測結果に基づいて、撮影手段により取得される画像データの歪みを補正する歪み補正手段と、を更に備える。このため、基準位置の座標をより正確に推定して基板の描画位置を補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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する図１〜図５および図１０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直交座標系が付されている。
【００２８】
＜１．パターン描画装置の構成＞
図１および図２は、本発明の一実施形態に係るパターン描画装置１の構成を示した側面図および上面図である。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に連結されたステージ移動機構２０と、マスクＭを介して基板９の上面にパルス光を照射するヘッド部３０と、４つのアライメントカメラ４１〜４４と、制御部５０とを備えている。
【００２９】
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ための保持部である。ステージ１０は、例えば、大理石等の石材により構成される。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上に載置された基板９は、複数の吸引孔の吸引圧によりステージ１０の上面に固定保持される。なお、本実施形態において描画処理の対象となる基板９の上面には、カラーレジストにより構成された感光層が予め形成されている。
【００３０】
ステージ移動機構２０は、本装置１の基台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支持プレート２２と、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、を有している。
【００３１】
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、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、回転機構２１は、ステージ１０の下面中央部と支持プレート２２との間に回転軸２１ｂを有している。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、支持プレート２２上の回転軸２１ｂ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。
【００３２】
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移動子とベースプレート２４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２３ａを有している。また、副走査機構２３は、支持プレート２２とベースプレート２４との間に、副走査方向にのびる一対のガイド部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、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およびステージ１０が副走査方向に移動する。
【００３３】
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基台１１上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２５ａを有している。また、主走査機構２５は、ベースプレート２４と基台１１との間に、主走査方向にのびる一対のガイド部２５ｂを有している。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基台１１上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４、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。
【００３４】
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台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取り付けられた７つの光学ヘッド３２とを有している。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からパルス光が発振され、当該パルス光は照明光学系３３を介して各光学ヘッド３２の内部に導入される。
【００３５】
各光学ヘッド３２の内部には、照明光学系３３から導入されたパルス光を下方へ向けて出射する出射部３２１と、パルス光を部分的に遮光するマスクユニット３２２と、マスクユニット３２２を通過した光束を基板９の上面に照射する投影光学系３２３とが設けられている。マスクユニット３２２には、所定の透遮光パターンを有するガラス板であるマスクＭが搭載されている。出射部３２１から出射されたパルス光は、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遮光され、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。
【００３６】
図３は、マスクユニット３２２に搭載されるマスクＭの例を示した図である。図３に示したように、マスクＭの表面は遮光膜Ｆに被覆され、その中に透光部となる複数のスリットパターンＳＰが規則的に配列されている。マスクＭは、複数のスリットパターンＳＰの配列方向が副走査方向と一致するように、マスクユニット３２２に搭載される。光学ヘッド３２は、マスクユニット３２２に搭載されたマスクＭを介してパルス光を照射することにより、マスクＭ上のスリットパターンＳＰを基板９の上面に投影する。
【００３７】
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を主走査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上の複数のスリットパターンＳＰが基板９の上面に繰り返し投影され、図４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を副走査方向に露光幅Ｄ分だけ移動させ、ステージ１０を再び主走査方向に移動させつつ、各光学ヘッド３２からパルス光を照射する。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５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。
【００３８】
図１および図２に戻る。４つのアライメントカメラ４１〜４４は、基板９の上面に予め形成されたアライメントマーク（基準マーク）ＡＭ１〜ＡＭ４を撮影するための撮影部である。アライメントカメラ４１〜４４は、例えば、ＣＣＤカメラにより構成され、それぞれ所定の支持部（図示省略）を介して基台１１に固定されている。本実施形態では、図４および図５に示したように、基板９の上面の四隅にアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が形成されており、４つのアライメントカメラ４１〜４４は、ステージ１０が最も−Ｙ側の位置（図１，図２の位置）に配置されているときにステージ１０上に載置された基板９の各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４のほぼ真上となる位置に配置されている。
【００３９】
基板９の上面に形成されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４は、いずれも同等の形状を有しており、図６はその拡大図である。図６に示したように、各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４は、十字パターンＰ１と、十字パターンＰ１の交点Ｏを中心とする複数の同心円パターンＰ２とを組み合わせた形状を有している。十字パターンＰ１の交点Ｏは、後述するアライメント処理や描画処理において基準とされる基準位置に形成されている。また、複数の同心円パターンＰ２は、十字パターンＰ１の交点Ｏを通る直線に直交する線の集合を構成しており、同心円パターンＰ２上の任意の位置における垂線は、十字パターンＰ１の交点Ｏを通ることとなる。
【００４０】
４つのアライメントカメラ４１〜４４によりアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を撮影するときには、まず、パターン描画装置１は、ステージ１０を最も−Ｙ側の位置（図１，図２の位置）に移動させる。そして、アライメントカメラ４１〜４４による撮影動作を実行させることにより、各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の画像を取得する。
【００４１】
制御部５０は、種々の演算処理を実行しつつ、パターン描画装置１内の各部の動作を制御するための情報処理部である。図７は、パターン描画装置１の上記各部と制御部５０との間の接続構成を示したブロック図である。図７に示したように、制御部５０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、投影光学系３２３、およびアライメントカメラ４１〜４４と電気的に接続されている。制御部５０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。
【００４２】
図８は、アライメントカメラ４１〜４４と制御部５０との接続構成、および、制御部５０の内部において実現される複数の処理部の構成を模式的に示したブロック図である。図８に示したように、制御部５０は、アライメントカメラ４１〜４４に接続された通信部５１と、種々のデータを蓄積記憶する記憶部（例えばハードディスク装置）５２と、種々のデータを一時的に記憶するメモリ（例えばＲＡＭ）５３と、種々の演算処理を行う演算部（例えばＣＰＵ）５４とを有している。これらの通信部５１、記憶部５２、メモリ５３、および演算部５４は、バスライン５５を介して互いに接続されている。また、制御部５０には、ユーザからの指示入力を受け付ける操作入力部（例えばキーボード）５６や、ユーザに対して種々の情報を表示する表示部（例えば液晶ディスプレイ）５７が接続されている。
【００４３】
通信部５１は、アライメントカメラ４１〜４４により撮影された画像データＤ１〜Ｄ４を受信し、受信した画像データＤ１〜Ｄ４を制御部５０内の各部に送信する機能を有する。また、記憶部５２は、通信部５１から送信された画像データＤ１〜Ｄ４や、その他の種々のデータを蓄積記憶する機能を有し、メモリ５３は、通信部５１から送信された画像データＤ１〜Ｄ４や、その他の種々のデータを一時的に記憶する機能を有する。
【００４４】
また、演算部５４は、メモリ５３に対する各種データの読み出しおよび書き込みを実行しつつ、パターン描画装置１の後述する動作において実行される種々の画像処理や演算処理を行う。例えば、演算部５４は、後述するステップＳ１の処理においてアライメントカメラ４１〜４４の収差を計測する収差計測部５４ａ、後述するステップＳ３２の処理において画像データＤ１〜Ｄ４に対する前処理を行う前処理部５４ｂ、後述するステップＳ３３の処理において画像データＤ１〜Ｄ４の歪みを補正する歪み補正処理部５４ｃ、後述するステップＳ３５，Ｓ３６の処理において十字パターンＰ１の交点の座標を算出する座標算出処理部５４ｄ、および、後述するステップＳ３７において基板９のずれ量を算出するずれ量算出処理部５４ｅとして機能する。これらの機能は、例えば、演算部５４としてのＣＰＵが所定のプログラムに従って動作することにより、ソフトウエア的に実現される。
【００４５】
＜２．パターン描画装置の動作＞
続いて、パターン描画装置１の動作について、図９のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００４６】
このパターン描画装置１において描画処理を行うときには、まず、各アライメントカメラ４１〜４４の収差、すなわち、各アライメントカメラ４１〜４４により取得される画像の歪みを計測する処理を行う（ステップＳ１）。具体的には、まず、作業者または所定の搬送機構により、収差計測用の基板（描画処理の対象となる基板９とは別の基板）９１がステージ１０の上面に載置される。図１０は、ステージ１０の上面に収差計測用の基板９１が載置された様子を示した斜視図である。図１０に示したように、収差計測用の基板９１の上面の四隅には、アライメントカメラ４１〜４４の収差を計測するための格子パターンＧＰが形成されている。格子パターンＧＰは、図１１の拡大図に示したように、規則的に等間隔に配列された複数の格子点ｇを有している。
【００４７】
このような収差計測用の基板９１がステージ１０の上面に載置されると、パターン描画装置１は、各アライメントカメラ４１〜４４により格子パターンＧＰを撮影し、格子パターンＧＰの画像データを取得する。取得された格子パターンＧＰの画像データは、通信部５１を介して制御部５０へ送信され、制御部５０内の記憶部５２およびメモリ５３に保存される。演算部５４は、各アライメントカメラ４１〜４４により取得された画像データをメモリ５３から読み出し、各画像データ中の格子点ｇの間隔を読み取ることにより、各アライメントカメラ４１〜４４により取得された画像の歪みを計測する。計測されたデータは、各アライメントカメラ４１〜４４の収差データとして、記憶部５２およびメモリ５３に保存される。
【００４８】
なお、本実施形態では、収差計測用の基板９１を使用してアライメントカメラ４１〜４４の収差を計測しているが、収差の計測方法は、必ずしもこのような計測方法でなくてもよい。例えば、ステージ１０の上面に予め格子パターンＧＰを記録しておき、ステージ１０上の格子パターンＧＰを撮影することにより、各アライメントカメラ４１〜４４の収差を計測するようにしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、１回の描画処理を行う前に各アライメントカメラ４１〜４４の収差を計測しているが、収差の計測は、必ずしも毎回の描画処理の前に行うものでなくてもよい。アライメントカメラ４１〜４４の収差は、描画処理毎に大きく変化するものではないので、例えば、予め取得された収差データを複数回の描画処理において使用するようにしてもよい。
【００５０】
アライメントカメラ４１〜４４の収差の計測が終了すると、作業者または所定の搬送機構により収差計測用の基板９１が搬出される。そして、次に、作業者または所定の搬送機構により、描画処理の対象となる基板９が搬入されてステージ１０の上面に載置される（ステップＳ２）。基板９の上面の四隅には、図４〜図６、および図８に示したようなアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が予め形成されており、また、基板９の上面にはカラーレジストによる感光層が予め形成されている。
【００５１】
ステージ１０の上面に基板９が載置されると、続いて、パターン描画装置１は、基板９の描画位置（Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、およびＺ軸周りの傾きを含む。）を補正するためのアライメント処理を行う（ステップＳ３）。上記のステップＳ２では、基板９は、ステージ１０上のほぼ所定の位置に載置されるのであるが、微細なパターンを描画するための精度としては理想位置からややずれている場合が多い。このため、アライメント処理を行うことにより基板９の描画位置を補正して、後続の描画処理の精度を向上させる。
【００５２】
図１２は、ステップＳ３のアライメント処理の詳細な手順を示したフローチャートである。アライメント処理を行うときには、まず、パターン描画装置１は、ステージ移動機構２０を動作させて、ステージ１０を最も−Ｙ側の位置（図１，図２の位置）へ移動させる。そして、各アライメントカメラ４１〜４４により、基板９の上面の四隅に形成されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を撮影する（ステップＳ３１）。アライメントカメラ４１〜４４により取得された各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の画像データＤ１〜Ｄ４は、通信部５１を介して制御部５０に送信され、制御部５０内の記憶部５２およびメモリ５３に記憶される。
【００５３】
続いて、制御部５０内の演算部５４が、メモリ５３から画像データＤ１〜Ｄ４を読み出し、各画像データＤ１〜Ｄ４に対してステップＳ３２以降の処理を行う。以下のステップＳ３２〜Ｓ３６の処理の説明においては、１つの画像データＤに対する処理として説明を行うが、このような処理が４つの画像データＤ１〜Ｄ４に対してそれぞれ実行される。
【００５４】
演算部５４は、まず、メモリ５３から読み出された画像データＤに対して、前処理としての画像処理を行う（ステップＳ３２）。この前処理としての画像処理は、後続のステップＳ３３〜Ｓ３６の処理を容易かつ正確に行うために、画像データＤに対して予め実行される処理であり、具体的には、平滑化フィルタ、二値化、輪郭スムージング、孤立点除去、ラベリング、細線化等の処理を含む。平滑化フィルタとは、画素値が大きく突出している画素を周囲の画素値の平均値に置き換えることにより、画像データ中のノイズを除去する処理である。輪郭スムージングや孤立点除去は、画像データ中の図形に対して太らせ処理と細らせ処理とを順次に行うことにより、エッジの平滑化や孤立画素の除去を行う処理である。また、細線化は、画像データＤ中に含まれる十字パターンＰ１や円弧から１ピクセル幅の線形状を抽出する処理である。
【００５５】
画像データＤに対する前処理が終了すると、次に、演算部５４は、メモリ５３から各アライメントカメラ４１〜４４の収差データを読み出し、読み出された収差データに基づいて画像データＤ中の各ピクセルの座標位置を補正する（ステップＳ３３）。これにより、アライメントカメラ４１〜４４の収差に起因する画像データＤの歪みが補正され、後続のステップＳ３４〜Ｓ３６の処理の精度を向上させることができる。特に、アライメントカメラ４１〜４４により取得された画像データＤは、像面湾曲等の収差により画像の周縁部分において比較的大きい歪みを有する場合があるが、収差データを使用した歪み補正を行うことにより、画像の周縁部分においても十字パターンＰ１の交点Ｏの座標や、円弧上の座標を正確に得ることができる。
【００５６】
以上の処理が終了すると、次に、演算部５４は、画像データＤ中に十字パターンＰ１の交点Ｏが含まれているかどうかを判断する（ステップＳ３４）。そして、画像データＤ中に十字パターンＰ１の交点Ｏが含まれている場合には、演算部５４は、当該画像データＤ中における十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を算出する（ステップＳ３５）。算出された交点Ｏの座標は、メモリ５３に記憶される。
【００５７】
一方、ステップＳ３４の判断処理において、画像データＤ中に十字パターンＰ１の交点Ｏが含まれていない場合には、演算部５４は、当該画像データＤ中に含まれる同心円パターンＰ２の一部である円弧Ａから、十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を算出する（ステップＳ３６）。図１３は、画像データＤ中に含まれる円弧Ａから十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を算出する処理の例を示した図である。図１３の例では、演算部５４は、画像データＤ中に含まれる円弧Ａ上に２本の弦Ｃをとり、各弦Ｃの垂直二等分線の交点の座標を、十字パターンＰ１の交点Ｏの座標として算出する。
【００５８】
すなわち、このステップＳ３６では、十字パターンＰ１の交点Ｏ自体は画像データＤ中に含まれていないのであるが、画像データＤ中に含まれる円弧Ａの中心点の座標を求め、その座標を十字パターンＰ１の交点Ｏの座標として推定する。
【００５９】
なお、図１３の例では、円弧Ａ上に２本の弦Ｃをとったが、図１４に示したように、円弧Ａ上に３本以上の弦Ｃをとり、各弦Ｃの垂直二等分線の交点（３つ以上の交点）を求めてもよい。この場合には、求められた３つ以上の交点の重心位置の座標を、十字パターンＰ１の交点Ｏの座標として算出すればよい。
【００６０】
また、図１３および図１４の例では、画像データＤ中に含まれる最外周の円弧Ａのみに注目して処理を行ったが、図１５に示したように、画像データＤ中に含まれる２本以上の円弧Ａについてそれぞれの中心点を求め、求められた２つ以上の中心点の重心点の座標を、十字パターンＰ１の交点Ｏの座標として算出してもよい。このようにすれば、十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を、より正確に推定することができる。
【００６１】
また、図１３〜図１５の例では、画像データＤ中に含まれる円弧Ａ上に弦Ｃをとることにより、十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を算出したが、他の方法により十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を算出してもよい。例えば、図１６に示したように、円弧Ａ上に２本以上の接線Ｔをとり、各接線Ｔと円弧Ａとの接点において各接線Ｔに直交する直線の交点の座標を、十字パターンＰ１の交点の座標として算出してもよい。
【００６２】
このようにして算出された交点Ｏの座標は、メモリ５３に記憶される。
【００６３】
以上のステップＳ３２〜Ｓ３６の処理を、４つの画像データＤ１〜Ｄ４についてそれぞれ行うことにより、メモリ５３には、４つのアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４に含まれる各十字パターンＰ１の交点Ｏの座標が記憶される。演算部５４は、メモリ５３に記憶された４つの交点Ｏの座標位置に基づいて、基板９のずれ量（Ｘ軸方向の位置ずれ量、Ｙ軸方向の位置ずれ量、およびＺ軸周りの傾き量）を算出する。そして、算出されたずれ量を低減させる方向にステージ移動機構２０を動作させることにより、基板９の描画位置を補正する（ステップＳ３７）。
【００６４】
図９のフローチャートに戻り、パターン描画装置１は、アライメント処理後の基板９に対して描画処理を行う（ステップＳ４）。すなわち、パターン描画装置１は、ステージ１０を主走査方向および副走査方向に移動させながら、ヘッド部３０の複数の光学ヘッド３２からパルス光を断続的に照射することにより、基板９の上面に規則性パターンを描画する。基板９の上面には、図４および図５に示したように、規則性パターンが描画される。
【００６５】
その後、作業者または所定の搬送機構により、ステージ１０の上面から基板９が搬出され（ステップＳ５）、１枚の基板９に対する処理が終了する。
【００６６】
以上のように、本実施形態では、処理対象となる基板９の上面に、十字パターンＰ１と複数の同心円パターンＰ２とを含むアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が予め形成されている。そして、パターン描画装置１は、アライメントカメラ４１〜４４により各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の少なくとも一部を撮影し、画像データＤ１〜Ｄ４中に含まれる円弧Ａから、十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を算出する。このため、画像データＤ１〜Ｄ４中に十字パターンＰ１の交点Ｏ自体が含まれていなくても、交点Ｏの座標を推定してアライメント処理を行うことができる。したがって、従来のように、低倍率のカメラを使用したプリアライメントを行う必要はなく、一度の撮影で迅速にアライメント処理を行うことができる。
【００６７】
また、本実施形態では、画像データＤ中に十字パターンＰ１の交点Ｏが含まれている場合には、円弧Ａを利用することなく、画像データＤ中に含まれる十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を直接算出する。このため、画像データＤ中に含まれる十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を使用して、より正確にアライメント処理を行うことができる。
【００６８】
＜３．変形例＞
以上、本発明の一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。例えば、上記の実施形態では、アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４は、十字パターンＰ１と複数の同心円パターンＰ２とを組み合わせたものであったが、アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の構成については、他にも種々の形態が考えられる。
【００６９】
図１７は、他の形態のアライメントマークの例を示した図である。図１７のアライメントマークＡＭ５は、基準位置に形成された十字パターンＰ３と、十字パターンＰ３の交点Ｏを中心とする複数の正多角形パターンＰ４とを組み合わせた形状を有している。このようなアライメントマークＡＭ５であっても、画像データＤ中に正多角形パターンＰ４の一部が含まれていれば、十字パターンＰ３の交点Ｏの座標を算出することが可能である。具体的には、例えば、図１８に示したように、画像データＤ中に含まれる正多角形パターンＰ４の各辺の垂直二等分線の交点を、十字パターンＰ３の交点として算出すればよい。
【００７０】
アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４中の同心円パターンＰ２や、アライメントマークＡＭ５中の正多角形パターンＰ４は、図６や図１７のように多重に配列されていてもよく、あるいは、１重であってもよい。但し、同心円パターンＰ２や正多角形パターンＰ４は、多重に配列されてより広い面積を占めている方が、アライメントカメラ４１〜４４により取得された画像データＤ中に同心円パターンＰ２あるいは正多角形パターンＰ４の一部をより確実に含めることができるため、望ましい。
【００７１】
また、図６の同心円パターンＰ２や図１７の正多角形パターンＰ４は、いずれも連続した線により構成されていたが、同心円パターンや正多角形パターンは、その一部が規則的に破断されたもの（例えば、破線により構成されたもの）であってもよい。
【００７２】
また、上記の実施形態では、画像データＤ中に十字パターンＰ１の交点Ｏが含まれている場合には、画像データＤ中に含まれる十字パターンＰ１の交点Ｏの座標を直接算出していたが（ステップＳ３５）、画像データＤ中に十字パターンが含まれている場合であっても、画像データＤ中に含まれる円弧Ａあるいは正多角形パターンＰ４の一部から十字パターンの交点を算出するようにしてもよい。この場合には、アライメントマークは、基準位置を示す十字パターンを有していなくてもよい。
【００７３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【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上面図である。
【図３】マスクユニットに搭載されるマスクの例を示した図である。
【図４】基板上にパターンが描画される様子を示した図である。
【図５】基板上にパターンが描画される様子を示した図である。
【図６】アライメントマークの拡大図である。
【図７】制御部と装置内の各部との接続構成を示したブロック図である。
【図８】アライメントカメラと制御部との接続構成、および、制御部の内部において実現される複数の処理部の構成を模式的に示したブロック図である。
【図９】パターン描画装置の動作の流れを示したフローチャートである。
【図１０】ステージの上面に収差計測用の基板が載置された様子を示した斜視図である。
【図１１】収差計測用の基板に形成される格子パターンの拡大図である。
【図１２】アライメント処理の詳細な手順を示したフローチャートである。
【図１３】画像データ中に含まれる円弧から十字パターンの交点の座標を算出する処理の例を示した図である。
【図１４】画像データ中に含まれる円弧から十字パターンの交点の座標を算出する処理の例を示した図である。
【図１５】画像データ中に含まれる円弧から十字パターンの交点の座標を算出する処理の例を示した図である。
【図１６】画像データ中に含まれる円弧から十字パターンの交点の座標を算出する処理の例を示した図である。
【図１７】他の形態のアライメントマークの例を示した図である。
【図１８】画像データ中に含まれる正多角形の一部から十字パターンの交点の座標を算出する処理の例を示した図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  パターン描画装置
９  基板
１０  ステージ
２０  ステージ移動機構
３０  ヘッド部
３２  光学ヘッド
４１〜４４  アライメントカメラ
５０  制御部
５４  演算部
５４ａ  収差計測部
５４ｂ  前処理部
５４ｃ  補正処理部
５４ｄ  座標算出処理部
５４ｅ  ずれ量算出処理部
９１  収差計測用の基板
ＡＭ１〜ＡＭ５  アライメントマーク
Ｐ１，Ｐ３  十字パターン
Ｐ２  同心円パターン
Ｐ４  正多角形パターン
Ｏ  交点
Ｄ，Ｄ１〜Ｄ４  画像データ
【図１】
2009192693.tif 000003
【図２】
2009192693.tif 000004
【図３】
2009192693.tif 000005
【図４】
2009192693.tif 000006
【図５】
2009192693.tif 000007
【図６】
2009192693.tif 000008
【図７】
2009192693.tif 000009
【図８】
2009192693.tif 000010
【図９】
2009192693.tif 000011
【図１０】
2009192693.tif 000012
【図１１】
2009192693.tif 000013
【図１２】
2009192693.tif 000014
【図１３】
2009192693.tif 000015
【図１４】
2009192693.tif 000016
【図１５】
2009192693.tif 000017
【図１６】
2009192693.tif 000018
【図１７】
2009192693.tif 000019
【図１８】
2009192693.tif 000020