JP2008065034A - 描画装置およびアライメント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アライメントカメラに高性能な駆動機構を使用することなく、光照射部とアライメントカメラとの位置関係が変化した場合であっても、基板上の正確な位置に描画を行うことができるパターン描画装置およびアライメント方法を提供する。
【解決手段】パターン描画装置１は、光学ヘッド３２から照射されるパルス光に対する各アライメントカメラ４１〜４４の相対位置のずれ量を検出し、そのずれ量に基づいて基板９のアライメント量および基板９の描画開始位置を補正する。このため、光学ヘッド３２から照射されるパルス光と各アライメントカメラ４１〜４４との位置関係が変化した場合であっても、その変化分を補正しつつ描画処理を行うことができる。したがって、パターン描画装置１は、基板９上の正確な位置に描画を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置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などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板、半導体基板、プリント基板等の基板上に形成された感光材料に所定のパターンを描画する描画装置、および当該描画装置における基板のアライメント方法に関する。

従来より、基板の製造工程においては、基板の表面に形成された感光材料に光を照射することにより、基板の表面に所定の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、基板の上面に所定パターンの光を照射する光学ヘッドとを備えており、基板を移動させつつ光学ヘッドから光を照射することにより、基板の上面に所定のパターンを描画する構成となっている。

従来のパターン描画装置の構成は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０００−３２９５２３号公報

このようなパターン描画装置は、ステージ上に保持された基板の位置および姿勢を検出するためのアライメントカメラを有している。そして、アライメントカメラから取得された基板の位置および姿勢に基づいてステージを動作させ、基板のアライメントを行う。しかしながら、パターン描画装置に入力される描画データが変わると、光学ヘッドの照射光の位置や、ステージの上方におけるアライメントカメラの位置を動かす必要があり、これらの位置関係が変化する。また、経時変化によってこれらの位置関係が変化する場合もある。このように光学ヘッドとアライメントカメラとの位置関係がずれてしまうと、アライメントカメラを使用して基板のアライメントを行っても、基板上の正確な位置に描画を行うことができない。

上記の特許文献１には、基準マスクを使用してアライメントスコープ（アライメントカメラ）の位置を調整する装置が開示されている。しかしながら、特許文献１の構成では、アライメントスコープ自体の位置を調整するため、アライメントスコープの位置を精密に変位させるために高性能な駆動機構を使用する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、アライメントカメラに高性能な駆動機構を使用することなく、光照射部とアライメントカメラとの位置関係が変化した場合であっても、基板上の正確な位置に描画を行うことができるパターン描画装置およびアライメント方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、基板上に形成された感光材料に所定のパターンを描画する描画装置であって、基板を保持するステージと、前記ステージ上に保持された基板の上面に所定パターンの光を照射する光照射部と、前記ステージと前記光照射部とを相対移動させるステージ駆動部と、前記ステージ上に保持された基板の位置および姿勢を検出するためのアライメントカメラを有し、前記光照射部に対して前記ステージ上の基板をアライメントするアライメント手段と、前記光照射部に対する前記アライメントカメラの相対位置のずれ量を検出するずれ量検出手段と、前記ずれ量検出手段により検出されたずれ量に基づいて、基板上の描画位置を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の描画装置であって、前記ずれ量検出手段は、前記光照射部と所定のキャリブレーションマークとの位置ずれ量を検出する第１検出手段と、前記キャリブレーションマークと前記アライメントカメラとの位置ずれ量を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段および前記第２検出手段により検出された位置ずれ量に基づいて前記光照射部に対する前記アライメントカメラの相対位置のずれ量を算出する演算手段と、を有することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の描画装置であって、前記キャリブレーションマークは前記ステージ上に形成され、前記ステージ駆動部は、前記ステージと前記光照射部とを相対移動させることにより、前記光照射部の下方に前記キャリブレーションマークが配置される状態と、前記アライメントカメラの下方に前記キャリブレーションマークが配置される状態とを切り替えることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の描画装置であって、前記ステージの姿勢を検出する姿勢検出手段を更に備え、前記ステージ駆動部は、前記姿勢検出手段により検出された情報に基づいて前記ステージの姿勢を補正しつつ、前記ステージを移動させることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項２から請求項４までのいずれかに記載の描画装置であって、前記キャリブレーションマークの下方に設置されたキャリブレーションカメラを更に備え、前記第１検出手段は、前記キャリブレーションカメラにより前記光照射部の照射光および前記キャリブレーションマークを撮像し、取得された画像に基づいて前記光照射部と前記キャリブレーションマークとの位置ずれ量を検出し、前記第２検出手段は、前記アライメントカメラにより前記キャリブレーションマークを撮像し、取得された画像に基づいて前記キャリブレーションマークと前記アライメントカメラとの位置ずれ量を検出することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の描画装置であって、前記光照射部の照射光の位置を所定位置に位置決めする位置決め手段を更に備えることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の描画装置であって、前記位置決め手段は、前記光照射部の照射光を下方から撮像する光照射部用カメラと、前記光照射部用カメラにより取得された画像に基づいて前記光照射部を調整する調整手段と、を有することを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の描画装置であって、処理対象となる基板の描画データに応じて前記アライメントカメラを移動させるアライメントカメラ駆動部を更に備えることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、ステージ上に保持された基板の上面に光照射部から光を照射することにより、基板の上面に所定のパターンを描画する描画装置において、前記ステージ上の基板をアライメントカメラにより撮像し、取得された画像に基づいて前記ステージ上の基板をアライメントするアライメント方法であって、前記光照射部に対する前記アライメントカメラの相対位置のずれ量を検出する第１の工程と、前記第１の工程において検出されたずれ量と前記画像とに基づいて、前記ステージ上の基板をアライメントする第２の工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１〜８に記載の発明によれば、描画装置は、光照射部に対するアライメントカメラの相対位置のずれ量を検出するずれ量検出手段と、ずれ量検出手段により検出されたずれ量に基づいて、基板上の描画位置を補正する補正手段と、を備える。このため、光照射部とアライメントカメラとの位置関係が変化した場合であっても、その変化分を補正しつつ描画処理を行うことができる。したがって、本発明の描画装置は、基板上の正確な位置に描画を行うことができる。また、アライメントカメラ自体の位置を補正するのではなく、基板上の描画位置を補正する構成であるため、アライメントカメラに精密な駆動機構を使用する必要はない。

特に、請求項２に記載の発明によれば、ずれ量検出手段は、光照射部と所定のキャリブレーションマークとの位置ずれ量を検出する第１検出手段と、キャリブレーションマークとアライメントカメラとの位置ずれ量を検出する第２検出手段と、第１検出手段および第２検出手段により検出された位置ずれ量に基づいて光照射部に対するアライメントカメラの相対位置のずれ量を算出する演算手段と、を有する。このため、光照射部に対するアライメントカメラの相対位置のずれ量を、キャリブレーションマークを介して容易に検出することができる。

特に、請求項３に記載の発明によれば、キャリブレーションマークはステージ上に形成され、ステージ駆動部は、ステージと光照射部とを相対移動させることにより、光照射部の下方にキャリブレーションマークが配置される状態と、アライメントカメラの下方に前記キャリブレーションマークが配置される状態とを切り替える。このため、第１検出手段および第２検出手段において、各位置ずれ量を適切に検出することができる。

特に、請求項４に記載の発明によれば、ステージの姿勢を検出する姿勢検出手段を更に備え、ステージ駆動部は、姿勢検出手段により検出された情報に基づいてステージの姿勢を補正しつつ、ステージを移動させる。このため、ステージ上のキャリブレーションマークは、光照射部の下方とアライメントカメラの下方との間で正確に移動する。

特に、請求項５に記載の発明によれば、キャリブレーションマークの下方に設置されたキャリブレーションカメラを更に備え、第１検出手段は、キャリブレーションカメラにより光照射部の照射光およびキャリブレーションマークを撮像し、取得された画像に基づいて光照射部とキャリブレーションマークとの位置ずれ量を検出し、第２検出手段は、アライメントカメラによりキャリブレーションマークを撮像し、取得された画像に基づいてキャリブレーションマークとアライメントカメラとの位置ずれ量を検出する。このため、キャリブレーションカメラとアライメントカメラとを使用して、各位置ずれ量を適切に検出することができる。

特に、請求項６に記載の発明によれば、光照射部の照射光の位置を所定位置に位置決めする位置決め手段を更に備える。このため、基板上のより正確な位置に描画を行うことができる。

特に、請求項７に記載の発明によれば、位置決め手段は、光照射部の照射光を下方から撮像する光照射部用カメラと、光照射部用カメラにより取得された画像に基づいて光照射部を調整する調整手段と、を有する。このため、照射光の実測データに基づいて、照射光の位置を正確に位置決めすることができる。

特に、請求項８に記載の発明によれば、処理対象となる基板の描画データに応じてアライメントカメラを移動させるアライメントカメラ駆動部を更に備える。このため、描画データごとに異なるアライメント位置にアライメントカメラを移動させることができる。また、移動後のアライメントカメラの位置ずれは、ずれ量検出手段により検出されるとともに補正手段により補正されるため、アライメントカメラ駆動部に精密な駆動機構を適用する必要はない。

また、請求項９に記載の発明によれば、アライメント方法は、光照射部に対するアライメントカメラの相対位置のずれ量を検出する第１の工程と、第１の工程において検出されたずれ量とアライメントカメラにより取得された画像とに基づいて、ステージ上の基板をアライメントする第２の工程と、を備える。このため、光照射部とアライメントカメラとの位置関係が変化した場合であっても、その変化分を補正しつつ基板のアライメントを行うことができる。したがって、基板上の正確な位置に描画を行うことができる。

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される各図には、各部材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。

＜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。パターン描画装置１は、液晶表示装置のカラーフィルタを製造する工程において、カラーフィルタ用のガラス基板（以下、単に「基板」という。）９の上面に所定の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、基板９を保持するためのステージ１０と、ステージ１０に連結された駆動部２０と、複数の光学ヘッド３２を有するヘッド部３０と、複数のアライメントカメラ４１〜４４とを備えている。

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上に基板９を載置したときには、吸引孔の吸引圧により基板９はステージ１０の上面に固定保持される。

ステージ１０の−Ｙ側の２つの角部付近（基板保持エリアの外側）には、それぞれステージ１０を上下に貫通する貫通孔１１，１２が形成されている。図３は、ステージ１０の角部付近に形成された貫通孔１１，１２の拡大上面図である。また、図４は、図３のステージ１０をＩＶ−ＩＶ線で切断した縦断面図である。図３および図４に示したように、貫通孔１１，１２の上部には、それぞれ透光板１１ａ，１２ａが取り付けられている。透光板１１ａ，１２ａには、それぞれ後述するキャリブレーション処理において位置計測の基準とされるキャリブレーションマークＣＭ１，ＣＭ２が付されている。キャリブレーションマークＣＭ１，ＣＭ２は、遮光材料により透光板１１ａ，１２ａの表面に形成されている。

また、貫通孔１１，１２内部には、それぞれキャリブレーションカメラ１１ｂ，１２ｂが設置されている。キャリブレーションカメラ１１ｂ，１２ｂは、貫通孔１１，１２内に上方を向けて設置されており、それぞれの視野中心に（あるいは、少なくとも視野内に）キャリブレーションマークＣＭ１，ＣＭ２の中心が位置するように調整されている。ステージ１０が移動したときにも、キャリブレーションカメラ１１ｂ，１２ｂとキャリブレーションマークＣＭ１，ＣＭ２との位置関係は一定となっており、変化することはない。

図１および図２に戻り、駆動部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）、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。駆動部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。

回転機構２１は、ステージ１０の−Ｙ側の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、ステージ１０の中央部下面側と支持プレート２２との間には回転軸２１ｂが設けられている。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Ｘ軸方向に移動し、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。

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、支持プレート２２とベースプレート２４との間には、副走査方向にの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本装置１の基台６０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、ベースプレート２４と基台６０との間には、主走査方向にの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６０上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向に移動する。

図２に示したように、ステージ１０の−Ｙ側には、ステージ１０の姿勢を検出するための姿勢検出部２６が設けられている。姿勢検出部２６はレーザ測長器２６ａを備えており、レーザ測長器２６ａから出射されたレーザ光を分岐させた複数の測長用レーザ光Ｌにより、ステージ１０の−Ｙ側の側面との距離を測定する。そして、取得された距離に基づいてステージ１０の姿勢（傾き）を検出する。後述する制御部５０（図７参照）は、姿勢検出部２６から取得された情報に基づいて上記の回転機構２１、副走査機構２３、および主走査機構２５を動作させ、ステージ１０の姿勢を補正しつつステージ１０を移動させる。

図５は、このようなステージ１０の姿勢制御の例を示した図である。ステージ１０を主走査方向に移動させたい場合、仮に補正を行わずに主走査機構２５のみを動作させると、主走査機構２５の機械的誤差によってステージ１０は厳密な主走査方向からずれて移動してしまう（図５の鎖線の状態）。本実施形態の駆動部２０は、上記の姿勢検出部２６によってこのようなステージ１０のずれを検出し、検出された情報に基づいて回転機構２１および副走査機構２３を動作させ、ステージ１０の姿勢を補正しつつステージ１０を正確に主走査方向に移動させる（図５の実線の状態）。

図１および図２に戻り、ヘッド部３０は、ステージ１０上に保持された基板９の上面に所定パターンのパルス光を照射するための機構である。ヘッド部３０は、ステージ１０および駆動部２０を跨ぐようにして基台６０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複数の光学ヘッド３２とを有している。各光学ヘッド３２には、照明光学系３３を介して１つのレーザ発振器３４が接続されている。また、レーザ発振器３４にはレーザ駆動部３５が接続されている。このため、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、発振されたパルス光は照明光学系３３を介して各光学ヘッド３２内に導入される。

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ための出射部３６と、パルス光を部分的に遮光して所定パターンの光束を形成するためのアパーチャユニット３７と、当該光束を基板９の上面に照射するための投影光学系３８とが設けられている。出射部３６から出射されたパルス光は、アパーチャユニット３７を通過する際に部分的に遮光され、所定パターンの光束として投影光学系３８へ入射する。そして、投影光学系３８を通過したパルス光が基板９の上面に照射されることにより、基板９の上面に塗布された感光材料（カラーレジスト）に所定のパターンが描画される。

複数の光学ヘッド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からパルス光を照射すると、基板９の上面には、所定の露光幅（例えば５０ｍｍ幅）で複数本のパターンが主走査方向に描画される。パターン描画装置１は、１回の主走査方向への描画が終了すると、ステージ１０を副走査方向に露光幅だけ移動させ、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、基板９上の全面にカラーフィルタ用のパターンを形成する。

このパターン描画装置１は、各光学ヘッド３２から照射されるパルス光を撮像するための光学ヘッド用カメラ２７を有している。光学ヘッド用カメラ２７は、ベースプレート２４の＋Ｙ側の端部にブラケット２９を介して取り付けられたガイドレール２８に沿って副走査方向に移動可能となっている。光学ヘッド用カメラ２７を使用するときには、光学ヘッド用カメラ２７がヘッド部３０の下方に位置するようにベースプレート２４を位置決めする（図１および図２の状態）。そして、ガイドレール２８に沿って光学ヘッド用カメラ２７を副走査方向に移動させつつ、各光学ヘッド３２から照射されるパルス光を撮像する。なお、ガイドレール２８上で光学ヘッド用カメラ２７を移動させるための駆動機構としては、例えばリニアモータが使用される。

図６は、複数の光学ヘッド３２を下方から（光学ヘッド用カメラ２７側から）見た図である。光学ヘッド用カメラ２７は、各光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬを撮像し、光学ヘッド３２内におけるパルス光ＰＬのライン幅、各光学ヘッド３２のピッチ、隣り合う光学ヘッド３２間の距離、各光学ヘッド３２の主走査方向の位置、各パルス光ＰＬの光量等の情報を取得する。そして、取得された情報を後述する制御部５０（図７参照）へ送信する。光学ヘッド用カメラ２７は、例えば、ＣＣＤカメラにより構成することができるが、ＣＣＤカメラと光量センサとを併用した構成であってもよい。

図６に概念的に示したように、各光学ヘッド３２には、各光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬの位置を個別に調整するアクチュエータ３９が接続されている。アクチュエータ３９は、例えば、光学ヘッド３２内のアパーチャユニット３７の位置をリニアモータを用いて調整する機構として実現することができる。また、アクチュエータ３９は、アパーチャユニット３７内に上下にセットされた２枚のアパーチャ板を互いにスライド移動させて透光領域の幅を調節することにより、パルス光ＰＬのライン幅を調節することができる。後述する制御部５０（図７参照）は、光学ヘッド用カメラ２７から取得された情報に基づいて各アクチュエータ３９を動作させ、各光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬの位置やライン幅を補正する。また、制御部５０は、光学ヘッド用カメラ２７から取得された情報に基づいて投影光学系３８および照明光学系３３を調整し、各光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬのピッチおよび光量をそれぞれ補正する。

図１および図２に戻り、アライメントカメラ４１〜４４は、基板９の上面に形成されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４（図２０参照）を撮像するための撮像機構である。図２に概念的に示したように、アライメントカメラ４１〜４４には、それぞれ駆動機構４１ａ〜４４ａが接続されている。アライメントカメラ４１〜４４を使用するときには、基板９の四隅に形成されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が各アライメントカメラ４１〜４４の下方に位置するように、駆動部２０を動作させてステージ１０を位置決めするとともに、駆動機構４１ａ〜４４ａを動作させてアライメントカメラ４１〜４４を位置決めする。アライメントカメラ４１〜４４は、それぞれ基板９上のアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を撮像し、各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の座標を取得する。

また、このパターン描画装置１は、上記の構成に加えて制御部５０を備えている。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、上記のキャリブレーションカメラ１１ｂ，１２ｂ、リニアモータ２１ａ，２３ａ，２５ａ、姿勢検出部２６、光学ヘッド用カメラ２７、レーザ駆動部３５、アクチュエータ３９、アライメントカメラ４１〜４４、および駆動機構４１ａ〜４４ａと電気的に接続されており、これらの動作を制御する。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って構成され、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、上記各部の制御を行う。

＜２．キャリブレーション処理＞
続いて、上記構成を有するパターン描画装置１において、光学ヘッド３２とアライメントカメラ４１〜４４との間の位置関係のずれを計測する処理（キャリブレーション処理）について説明する。キャリブレーション処理は、描画データの変更や経時変化によって、光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬの位置やアライメントカメラ４１〜４４の位置が変化したときに、描画処理に先立って実行される。

図８〜図１０は、パターン描画装置１におけるキャリブレーション処理の流れを示したフローチャートである。また、図１１〜図１７は、キャリブレーション処理の各段階におけるパターン描画装置１の状態を示した図である。パターン描画装置１においてキャリブレーション処理を行うときには、まず、次回の描画処理に使用される描画データに基づいて各光学ヘッド３２のアクチュエータ３９を動作させ、各光学ヘッド３２のパルス光ＰＬの照射位置を、ほぼ所定の位置に位置決めする（ステップＳ１１）。

次に、パターン描画装置１は、主走査機構２５を動作させ、光学ヘッド用カメラ２７がヘッド部３０の下方に配置されるように、ベースプレート２４を移動させる。そして、ガイドレールに沿って光学ヘッド用カメラ２７を副走査方向に移動させながら、各光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬを撮像し、光学ヘッド３２内におけるパルス光ＰＬのライン幅、各光学ヘッド３２のピッチ、隣り合う光学ヘッド３２間の距離、各光学ヘッド３２の主走査方向の位置、各パルス光ＰＬの光量等の情報を取得する（ステップＳ１２，図１１の状態）。

パターン描画装置１は、光学ヘッド用カメラ２７から取得された情報に基づいて各アクチュエータ３９を動作させ、各光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬの位置やライン幅を補正する。また、パターン描画装置１は、光学ヘッド用カメラ２７から取得された情報に基づいて投影光学系３８および投影光学系３３を調整し、各光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬのピッチおよび光量をそれぞれ補正する（ステップＳ１３）。以上のステップＳ１１〜Ｓ１３により、ヘッド部３０の各光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬの位置、ライン幅、および光量は適正な状態となり、ヘッド部３０自体の調整が完了する。

続いて、パターン描画装置１は、次回の描画処理に使用される描画データに基づいて駆動機構４１ａ〜４４ａを動作させ、各アライメントカメラ４１〜４４をほぼ所定位置に位置決めする（ステップＳ１４）。そして、駆動部２０を動作させ、アライメントカメラ４２のほぼ直下に透光板１１ａが配置されるように、ステージ１０を移動させる（ステップＳ１５，図１２の状態）。この状態において、アライメントカメラ４２は、下方に位置する透光板１１ａのキャリブレーションマークＣＭ１を撮影し、キャリブレーションマークＣＭ１に対するアライメントカメラ４２の位置ずれ量を計測する（ステップＳ１６）。

図１８は、ステップＳ１６におけるアライメントカメラ４２の撮影画像の例を示した図である。アライメントカメラ４２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて、撮影画像中のキャリブレーションマークＣＭ１に対して視野中心Ｏがどれだけ離れているかを計測し、キャリブレーションマークＣＭ１に対するアライメントカメラ４２の位置ずれ量（ΔＸ２ｂ，ΔＹ２ｂ）を取得する。取得された情報は、アライメントカメラ４２から制御部５０へ送信され、後述するアライメント処理において補正値として使用される。

次に、パターン描画装置１は、駆動部２０を動作させ、アライメントカメラ４１のほぼ直下に透光板１１ａが配置されるように、ステージ１０を移動させる（ステップＳ１７，図１３の状態）。そして、アライメントカメラ４１は、下方に位置する透光板１１ａのキャリブレーションマークＣＭ１を撮影し、キャリブレーションマークＣＭ１に対するアライメントカメラ４１の位置ずれ量を計測する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８では、図１８の例と同じように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについてキャリブレーションマークＣＭ１に対するアライメントカメラ４１の位置ずれ量（ΔＸ２ａ，ΔＹ２ａ）が取得され、取得された情報がアライメントカメラ４１から制御部５０へ送信される。

その後、パターン描画装置１は、駆動部２０を動作させ、最も＋Ｘ側に配置された光学ヘッド３２のほぼ直下に透光板１１ａが配置されるように、ステージ１０を移動させる（ステップＳ１９，図１４の状態）。そして、光学ヘッド３２からパルス光ＰＬを照射するとともに、透光板１１ａの下方に配置されたキャリブレーションカメラ１１ｂからキャリブレーションマークＣＭ１およびパルス光ＰＬの投影像を撮影する（ステップＳ２０）。

図１９は、ステップＳ２０におけるキャリブレーションカメラ１１ｂの撮影画像の例を示した図である。キャリブレーションカメラ１１ｂは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて、撮影画像中のパルス光ＰＬに対してキャリブレーションマークＣＭ１の中心がどれだけ離れているかを計測し、パルス光ＰＬに対するキャリブレーションマークＣＭ１の位置ずれ量（ΔＸ１ａ，ΔＹ１ａ）を取得する。取得された情報は、キャリブレーションカメラ１１ｂから制御部５０へ送信され、後述するアライメント処理において補正値として使用される。

続いて、パターン描画装置１は、駆動部２０を動作させ、最も−Ｘ側に配置された光学ヘッド３２のほぼ直下に透光板１２ａが配置されるように、ステージ１０を移動させる（ステップＳ２１，図１５の状態）。そして、光学ヘッド３２からパルス光ＰＬを照射するとともに、透光板１２ａの下方に配置されたキャリブレーションカメラ１２ｂから透光板１２ａおよびパルス光ＰＬの投影像を撮影する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２では、図１９の例と同じように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについてパルス光ＰＬに対するキャリブレーションマークＣＭの位置ずれ量（ΔＸ１ｂ，ΔＹ１ｂ）が取得され、取得された情報がキャリブレーションカメラ１２ｂから制御部５０へ送信される。

その後、パターン描画装置１は、駆動部２０を動作させ、アライメントカメラ４３のほぼ直下に透光板１２ａが配置されるように、ステージ１０を移動させる（ステップＳ２３，図１６の状態）。そして、アライメントカメラ４３は、下方に位置する透光板１２ａのキャリブレーションマークＣＭ２を撮影し、キャリブレーションマークＣＭ２に対するアライメントカメラ４３の位置ずれ量を計測する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４では、図１８の例と同じように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについてキャリブレーションマークＣＭ２に対するアライメントカメラ４３の位置ずれ量（ΔＸ２ｃ，ΔＹ２ｃ）が取得され、取得された情報がアライメントカメラ４３から制御部５０へ送信される。

更に、パターン描画装置１は、駆動部２０を動作させ、アライメントカメラ４４のほぼ直下に透光板１２ａが配置されるように、ステージ１０を移動させる（ステップＳ２５，図１７の状態）。そして、アライメントカメラ４４は、下方に位置する透光板１２ａのキャリブレーションマークＣＭ２を撮影し、キャリブレーションマークＣＭ２に対するアライメントカメラ４４の位置ずれ量を計測する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、図１８の例と同じように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについてキャリブレーションマークＣＭ２に対するアライメントカメラ４４の位置ずれ量（ΔＸ２ｄ，ΔＹ２ｄ）が取得され、取得された情報がアライメントカメラ４４から制御部５０へ送信される。

すなわち、上記のキャリブレーション処理では、パターン描画装置１は以下の情報（１）〜（６）を取得し、これらの情報を制御部５０に保持する。

（１）キャリブレーションマークＣＭ１に対するアライメントカメラ４２の位置ずれ量（ΔＸ２ｂ，ΔＹ２ｂ）
（２）キャリブレーションマークＣＭ１に対するアライメントカメラ４１の位置ずれ量（ΔＸ２ａ，ΔＹ２ａ）
（３）光学ヘッド３２のパルス光ＰＬに対するキャリブレーションマークＣＭ１の位置ずれ量（ΔＸ１ａ，ΔＹ１ａ）
（４）光学ヘッド３２のパルス光ＰＬに対するキャリブレーションマークＣＭ２の位置ずれ量（ΔＸ１ｂ，ΔＹ１ｂ）
（５）キャリブレーションマークＣＭ２に対するアライメントカメラ４３の位置ずれ量（ΔＸ２ｃ，ΔＹ２ｃ）
（６）キャリブレーションマークＣＭ２に対するアライメントカメラ４４の位置ずれ量（ΔＸ２ｄ，ΔＹ２ｄ）
なお、上記の情報（２），（３）から、光学ヘッド３２のパルス光ＰＬに対するアライメントカメラ４１の相対位置のずれ量は（ΔＸ１ａ，ΔＹ１ａ）＋（ΔＸ２ａ，ΔＹ２ａ）として一意に決まる。また、上記の情報（１），（３）から、光学ヘッド３２のパルス光ＰＬに対するアライメントカメラ４２の相対位置のずれ量は（ΔＸ１ａ，ΔＹ１ａ）＋（ΔＸ２ｂ，ΔＹ２ｂ）として一意に決まる。また、上記の情報（４），（５）から、光学ヘッド３２のパルス光ＰＬに対するアライメントカメラ４３の相対位置のずれ量は（ΔＸ１ｂ，ΔＹ１ｂ）＋（ΔＸ２ｃ，ΔＹ２ｃ）として一意に決まる。また、上記の情報（４），（６）から、光学ヘッド３２のパルス光ＰＬに対するアライメントカメラ４４の相対位置のずれ量は（ΔＸ１ｂ，ΔＹ１ｂ）＋（ΔＸ２ｄ，ΔＹ２ｄ）として一意に決まる。すなわち、上記のキャリブレーション処理では、光学ヘッド３２のパルス光ＰＬに対する各アライメントカメラ４１〜４４の相対位置のずれ量が検出されたこととなる。

上記のキャリブレーション処理においてステージ１０を移動させるときには、姿勢検出部２６によりステージ１０の姿勢（Ｚ軸周りの傾き）を検出し、姿勢を補正しつつステージ１０を移動させる。このため、ステージ１０は主走査方向および副走査方向に正確に移動し、ステージ１０上のキャリブレーションマークＣＭ１，ＣＭ２も、各アライメントカメラ４１〜４４の下方と光学ヘッド３２の下方との間で正確に移動する。

＜３．描画処理＞
続いて、上記のパターン描画装置１において基板９の上面にパターンを描画するときの手順について説明する。なお、図２０に例示したように、このパターン描画装置１において処理対象となる基板９の上面の四隅には、基板９をアライメントするときの基準とされるアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４が予め形成されている。

図２１は、パターン描画装置１における描画処理の流れを示したフローチャートである。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、ステージ１０の上面に基板９を載置する（ステップＳ３１）。基板９は、ステージ１０の上面に形成された複数の吸引孔に吸着され、ステージ１０の上面に固定的に保持される。

次に、パターン描画装置１は、駆動部２０を動作させ、基板９上のアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４がアライメントカメラ４１〜４４のほぼ下方に配置されるように、ステージ１０を移動させる。そして、パターン描画装置１は、アライメントカメラ４１〜４４により基板９の四隅に形成されたアライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４を撮影し、アライメントカメラ４１〜４４に対する各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置ずれ量を計測する（ステップＳ３２）。

図２２は、ステップＳ３２におけるアライメントカメラ４１の撮影画像の例を示した図である。アライメントカメラ４１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれについて、撮影画像中のアライメントマークＡＭ１が視野中心Ｏからどれだけ離れているかを計測し、アライメントカメラ４１に対するアライメントマークＡＭ１の位置ずれ量（ΔＸ３ａ，ΔＹ３ａ）を取得する。なお、他のアライメントカメラ４２〜４４も、図２２と同じように、撮影画像中のアライメントマークＡＭ２〜ＡＭ４が視野中心Ｏからどれだけ離れているかを計測し、アライメントカメラ４２〜４４に対するアライメントマークＡＭ２〜ＡＭ４の位置ずれ量（ΔＸ３ｂ，ΔＹ３ｂ），（ΔＸ３ｃ，ΔＹ３ｃ），（ΔＸ３ｄ，ΔＹ３ｄ）を取得する。

アライメントカメラ４１〜４４に対する各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の位置ずれ量が取得されると、制御部５０は、これらの位置ずれ量と上記のキャリブレーション処理において取得された（１）〜（６）の位置ずれ量とに基づいて、基板９上に形成された各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の最終的な位置ずれ量を算出する（ステップＳ３３）。

例えば、アライメントマークＡＭ１の最終的な位置ずれ量（ΔＸａ，ΔＹａ）は、パルス光ＰＬに対するキャリブレーションマークＣＭ１の位置ずれ量（ΔＸ１ａ，ΔＹ１ａ）と、キャリブレーションマークＣＭ１に対するアライメントカメラ４１の位置ずれ量（ΔＸ２ａ，ΔＹ２ａ）と、アライメントカメラ４１に対するアライメントマークＡＭ１の位置ずれ量（ΔＸ３ａ，ΔＹ３ａ）とを使用して、下記（数１）のように算出する。

（ΔＸａ，ΔＹａ）＝（ΔＸ１ａ，ΔＹ１ａ）＋（ΔＸ２ａ，ΔＹ２ａ）＋（ΔＸ３ａ，ΔＹ３ａ） ・・・ （数１）

また、アライメントマークＡＭ２の最終的な位置ずれ量（ΔＸｂ，ΔＹｂ）は、パルス光ＰＬに対するキャリブレーションマークＣＭ１の位置ずれ量（ΔＸ１ａ，ΔＹ１ａ）と、キャリブレーションマークＣＭ１に対するアライメントカメラ４２の位置ずれ量（ΔＸ２ｂ，ΔＹ２ｂ）と、アライメントカメラ４２に対するアライメントマークＡＭ２の位置ずれ量（ΔＸ３ｂ，ΔＹ３ｂ）とを使用して、下記数２のように算出する。

（ΔＸｂ，ΔＹｂ）＝（ΔＸ１ａ，ΔＹ１ａ）＋（ΔＸ２ｂ，ΔＹ２ｂ）＋（ΔＸ３ｂ，ΔＹ３ｂ） ・・・ （数２）

また、アライメントマークＡＭ３の最終的な位置ずれ量（ΔＸｃ，ΔＹｃ）は、パルス光ＰＬに対するキャリブレーションマークＣＭ２の位置ずれ量（ΔＸ１ｂ，ΔＹ１ｂ）と、キャリブレーションマークＣＭ２に対するアライメントカメラ４３の位置ずれ量（ΔＸ２ｃ，ΔＹ２ｃ）と、アライメントカメラ４３に対するアライメントマークＡＭ３の位置ずれ量（ΔＸ３ｃ，ΔＹ３ｃ）とを使用して、下記数３のように算出する。

（ΔＸｃ，ΔＹｃ）＝（ΔＸ１ｂ，ΔＹ１ｂ）＋（ΔＸ２ｃ，ΔＹ２ｃ）＋（ΔＸ３ｃ，ΔＹ３ｃ） ・・・ （数３）

また、アライメントマークＡＭ４の最終的な位置ずれ量（ΔＸｄ，ΔＹｄ）は、パルス光ＰＬに対するキャリブレーションマークＣＭ２の位置ずれ量（ΔＸ１ｂ，ΔＹ１ｂ）と、キャリブレーションマークＣＭ２に対するアライメントカメラ４４の位置ずれ量（ΔＸ２ｄ，ΔＹ２ｄ）と、アライメントカメラ４４に対するアライメントマークＡＭ４の位置ずれ量（ΔＸ３ｄ，ΔＹ３ｄ）とを使用して、下記数４のように算出する。

（ΔＸｄ，ΔＹｄ）＝（ΔＸ１ｂ，ΔＹ１ｂ）＋（ΔＸ２ｄ，ΔＹ２ｄ）＋（ΔＸ３ｄ，ΔＹ３ｄ） ・・・ （数４）

そして、パターン描画装置１は、算出された各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の最終的な位置ずれ量に基づいて回転機構２１を動作させ、ステージ１０上に保持された基板９の傾きを補正する、すなわちアライメントを行う（ステップＳ３４）。そして、各アライメントマークＡＭ１〜ＡＭ４の最終的な位置ずれ量に基づいて基板９の描画開始位置を補正し、補正後の描画開始位置に基板９を移動させる。

基板９が描画開始位置に配置されると、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、基板９の上面に所定のパターンを描画する（ステップＳ３５）。すなわち、パターン描画装置１は、光学ヘッド３２の露光幅ずつ基板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繰り返し、基板９上の全面に所定のパターンを形成する。その後、ステージ１０の上面から基板９が搬出され（ステップＳ３６）、１枚の基板９に対する描画処理が終了する。

上記のように、本実施形態のパターン描画装置１は、キャリブレーション処理において、光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬに対するキャリブレーションマークＣＭ１，ＣＭ２の位置ずれ量と、キャリブレーションマークＣＭ１，ＣＭ２に対する各アライメントカメラ４１〜４４の位置ずれ量とを検出する。また、検出された各情報に基づいて、光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬに対する各アライメントカメラ４１〜４４の相対位置のずれ量を取得する。そして、パターン描画装置１は、これらの情報を使用して基板９のアライメント量を補正するとともに基板９の描画開始位置を補正し、それにより基板９上の描画位置を補正する。

このため、本実施形態のパターン描画装置１は、光学ヘッド３２から照射されるパルス光ＰＬと各アライメントカメラ４１〜４４との位置関係が変化した場合であっても、その変化分を補正しつつ描画処理を行うことができる。したがって、本実施形態のパターン描画装置１は、基板９上の正確な位置に描画を行うことができる。また、アライメントカメラ４１〜４４自体の位置を補正するのではなく、基板９のアライメント量や描画開始位置を補正する構成であるため、アライメントカメラ４１〜４４の駆動機構４１ａ〜４４ａに精密な駆動機構を適用する必要はない。

＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記のキャリブレーション処理では、最も＋Ｘ側に配置された光学ヘッド３２のパルス光ＰＬをキャリブレーションカメラ１１ｂにより撮影し（ステップＳ２０）、その後、最も−Ｘ側に配置された光学ヘッド３２のパルス光ＰＬをキャリブレーションカメラ１２ｂにより撮影したが（ステップＳ２２）、これらの撮影動作は必ずしも別個に行われなくてもよい。例えば、最も＋Ｘ側に配置された光学ヘッド３２と最も−Ｘ側に配置された光学ヘッド３２と間の距離と、キャリブレーションカメラ１１ｂ，１２ｂ間の距離とが等しい構成とし、ステップＳ２０の撮影動作とステップＳ２２の撮影動作とを同時に実行するようにしてもよい。

また、上記のパターン描画装置１では、静止状態の光学ヘッド３２に対してステージ１０を移動させる構成であったが、静止状態のステージ１０上において光学ヘッド３２を移動させる構成であってもよい。すなわち、光学ヘッド３２とステージ１０とが、相対的に移動できる構成であればよい。

また、上記のパターン描画装置１は、カラーフィルタ用のガラス基板９を処理対象としていたが、本発明のパターン描画装置およびパターン描画方法は、半導体基板、プリント基板、プラズマ表示装置用ガラス基板等の他の基板を処理対象とするものであってもよい。

本発明の一実施形態に係るパターン描画装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係るパターン描画装置の上面図である。 ステージの角部付近に形成された貫通孔の拡大上面図である。 図３のステージをＩＶ−ＩＶ線で切断した縦断面図である。 ステージの姿勢制御の例を示した図である。 複数の光学ヘッドを下方から見た図である。 制御部と各部との間の接続構成を示したブロック図である。 キャリブレーション処理の流れを示したフローチャートである。 キャリブレーション処理の流れを示したフローチャートである。 キャリブレーション処理の流れを示したフローチャートである。 キャリブレーション処理中のパターン描画装置の状態を示した図である。 キャリブレーション処理中のパターン描画装置の状態を示した図である。 キャリブレーション処理中のパターン描画装置の状態を示した図である。 キャリブレーション処理中のパターン描画装置の状態を示した図である。 キャリブレーション処理中のパターン描画装置の状態を示した図である。 キャリブレーション処理中のパターン描画装置の状態を示した図である。 キャリブレーション処理中のパターン描画装置の状態を示した図である。 アライメントカメラの撮影画像の例を示した図である。 キャリブレーションカメラの撮影画像の例を示した図である。 処理対象となる基板の例を示した図である。 描画処理の流れを示したフローチャートである。 アライメントカメラの撮影画像の例を示した図である。

符号の説明

１ パターン描画装置
９ 基板
１０ ステージ
１１ａ，１２ａ 透光板
１１ｂ，１２ｂ キャリブレーションカメラ
２０ 駆動部
２６ 姿勢検出部
２７ 光学ヘッド用カメラ
３０ ヘッド部
３２ 光学ヘッド
３９ アクチュエータ
４１〜４４ アライメントカメラ
５０ 制御部
９ 基板
ＡＭ１〜ＡＭ４ アライメントマーク
ＣＭ１，ＣＭ２ キャリブレーションマーク
ＰＬ パルス光

Claims (9)

1. 基板上に形成された感光材料に所定のパターンを描画する描画装置であって、
   基板を保持するステージと、
   前記ステージ上に保持された基板の上面に所定パターンの光を照射する光照射部と、
   前記ステージと前記光照射部とを相対移動させるステージ駆動部と、
   前記ステージ上に保持された基板の位置および姿勢を検出するためのアライメントカメラを有し、前記光照射部に対して前記ステージ上の基板をアライメントするアライメント手段と、
   前記光照射部に対する前記アライメントカメラの相対位置のずれ量を検出するずれ量検出手段と、
   前記ずれ量検出手段により検出されたずれ量に基づいて、基板上の描画位置を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする描画装置。
2. 請求項１に記載の描画装置であって、
   前記ずれ量検出手段は、
   前記光照射部と所定のキャリブレーションマークとの位置ずれ量を検出する第１検出手段と、
   前記キャリブレーションマークと前記アライメントカメラとの位置ずれ量を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段および前記第２検出手段により検出された位置ずれ量に基づいて前記光照射部に対する前記アライメントカメラの相対位置のずれ量を算出する演算手段と、
   を有することを特徴とする描画装置。
3. 請求項２に記載の描画装置であって、
   前記キャリブレーションマークは前記ステージ上に形成され、
   前記ステージ駆動部は、前記ステージと前記光照射部とを相対移動させることにより、前記光照射部の下方に前記キャリブレーションマークが配置される状態と、前記アライメントカメラの下方に前記キャリブレーションマークが配置される状態とを切り替えることを特徴とする描画装置。
4. 請求項３に記載の描画装置であって、
   前記ステージの姿勢を検出する姿勢検出手段を更に備え、
   前記ステージ駆動部は、前記姿勢検出手段により検出された情報に基づいて前記ステージの姿勢を補正しつつ、前記ステージを移動させることを特徴とする描画装置。
5. 請求項２から請求項４までのいずれかに記載の描画装置であって、
   前記キャリブレーションマークの下方に設置されたキャリブレーションカメラを更に備え、
   前記第１検出手段は、前記キャリブレーションカメラにより前記光照射部の照射光および前記キャリブレーションマークを撮像し、取得された画像に基づいて前記光照射部と前記キャリブレーションマークとの位置ずれ量を検出し、
   前記第２検出手段は、前記アライメントカメラにより前記キャリブレーションマークを撮像し、取得された画像に基づいて前記キャリブレーションマークと前記アライメントカメラとの位置ずれ量を検出することを特徴とする描画装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の描画装置であって、
   前記光照射部の照射光の位置を所定位置に位置決めする位置決め手段を更に備えることを特徴とする描画装置。
7. 請求項６に記載の描画装置であって、
   前記位置決め手段は、
   前記光照射部の照射光を下方から撮像する光照射部用カメラと、
   前記光照射部用カメラにより取得された画像に基づいて前記光照射部を調整する調整手段と、
   を有することを特徴とする描画装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の描画装置であって、
   処理対象となる基板の描画データに応じて前記アライメントカメラを移動させるアライメントカメラ駆動部を更に備えることを特徴とする描画装置。
9. ステージ上に保持された基板の上面に光照射部から光を照射することにより、基板の上面に所定のパターンを描画する描画装置において、前記ステージ上の基板をアライメントカメラにより撮像し、取得された画像に基づいて前記ステージ上の基板をアライメントするアライメント方法であって、
   前記光照射部に対する前記アライメントカメラの相対位置のずれ量を検出する第１の工程と、
   前記第１の工程において検出されたずれ量と前記画像とに基づいて、前記ステージ上の基板をアライメントする第２の工程と、
   を備えることを特徴とするアライメント方法。

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