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JP2009109560A - Pattern-drawing device and pattern-drawing method - Google Patents

Pattern-drawing device and pattern-drawing method Download PDF

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JP2009109560A
JP2009109560A JP2007278993A JP2007278993A JP2009109560A JP 2009109560 A JP2009109560 A JP 2009109560A JP 2007278993 A JP2007278993 A JP 2007278993A JP 2007278993 A JP2007278993 A JP 2007278993A JP 2009109560 A JP2009109560 A JP 2009109560A
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mask
substrate
pattern
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projection optical
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JP2007278993A
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Hideaki Ogawa
秀明 小川
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform precise focus adjustment, in a pattern-drawing device, while restraining its device structure from becoming complex. <P>SOLUTION: The photoirradiation part 4 of a pattern-drawing device includes an illumination optical system 41 into which light from a light source is made incident; a mask part 42 having a mask pattern which partially transmits the light from the light source, a mask part-slightly moving mechanism 43; which minutely moves the mask part 42 up and down; and a projection optical system 44 which guides the light, which has passed the mask pattern, to a substrate. When slight focus adjustment is made to the photoirradiation part 4, the pattern-drawing device minutely moves the mask part 42, by means of the mask part-minutely moving mechanism 43, vertically along the optical axis formed by the mask part 42 and the projection optical system 44, to fit the mask pattern of the mask part 42 to an optically conjugate position to the objective surface of the substrate. According to this, precise focus adjustment can be made, while restraining the structure of the pattern-drawing device from becoming complicated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板上の感光材料に光を照射してパターンを描画する技術に関する。   The present invention relates to a technique for drawing a pattern by irradiating a photosensitive material on a substrate with light.

従来より、半導体基板やプリント基板、あるいは、プラズマ表示装置や液晶表示装置用のガラス基板等(以下、「基板」という。)に形成された感光材料に光を照射することによりパターンの描画が行われている。   Conventionally, a pattern is drawn by irradiating light to a photosensitive material formed on a semiconductor substrate, a printed circuit board, a glass substrate for a plasma display device or a liquid crystal display device (hereinafter referred to as “substrate”). It has been broken.

例えば、特許文献1のプロキシミティ方式の露光装置では、基板と同等の大きさを有するマスクを、基板との間に微小間隙(すなわち、プロキシミティギャップ)を介して対向させ、マスクに形成されたマスクパターンを介して基板に光を照射することにより、基板上の感光材料にマスクパターンが転写される。また、特許文献2の露光装置では、それぞれが1枚のカラーフィルタに対応する6つの露光領域が設定された基板に対して、一の露光領域と同等の大きさを有するフォトマスクをプロキシミティギャップを介して対向させ、マスクに形成されたマスクパターンを介して一の露光領域に光を照射することにより、当該露光領域のパターン全体が描画される。   For example, in the proximity type exposure apparatus disclosed in Patent Document 1, a mask having the same size as the substrate is opposed to the substrate through a minute gap (ie, a proximity gap), and is formed on the mask. By irradiating the substrate with light through the mask pattern, the mask pattern is transferred to the photosensitive material on the substrate. Further, in the exposure apparatus disclosed in Patent Document 2, a photomask having a size equivalent to one exposure area is applied to a substrate on which six exposure areas each corresponding to one color filter are set. By irradiating light to one exposure region through a mask pattern formed on the mask, the entire pattern of the exposure region is drawn.

しかしながら、特許文献1および特許文献2のように、基板に描画される予定のパターンに対応するマスクパターンをマスク上に形成し、当該マスクパターンを一括転写する描画方式では、描画するパターンのピッチや幅等の変更に柔軟に対応することが困難であり、また、描画対象である基板、あるいは、基板上に設定された露光領域が大きくなると、マスクも大きくなって装置の製造コストが増大してしまう。   However, as in Patent Document 1 and Patent Document 2, in a drawing method in which a mask pattern corresponding to a pattern to be drawn on a substrate is formed on a mask and the mask pattern is collectively transferred, the pitch of the pattern to be drawn or It is difficult to respond flexibly to changes in width, etc. Also, if the substrate to be drawn or the exposure area set on the substrate becomes larger, the mask becomes larger and the manufacturing cost of the apparatus increases. End up.

特許文献3のパターン描画装置では、矩形状の開口が所定の配列方向に配列された2枚のマスクを重ね合わせ、2枚のマスクのそれぞれの開口が重なる領域(以下、「マスクセット開口」という。)を介して基板上に光を照射しつつ、基板上の照射領域を上記配列方向に垂直な方向に走査することにより、基板上の感光材料にストライプ状のパターンが描画される。特許文献3のパターン描画装置では、マスクを大型化することなく基板の大型化に対応することができ、また、一方のマスクを他方のマスクに対してずらしてマスクセット開口の形状を変更することにより、描画するパターンのピッチや幅の変更に柔軟に対応することができる。   In the pattern drawing apparatus of Patent Document 3, two masks in which rectangular openings are arranged in a predetermined arrangement direction are overlapped, and an area where each of the two masks overlaps (hereinafter referred to as “mask set opening”). .)) While irradiating light onto the substrate while scanning the irradiation region on the substrate in a direction perpendicular to the arrangement direction, a stripe pattern is drawn on the photosensitive material on the substrate. In the pattern drawing apparatus of Patent Document 3, it is possible to cope with an increase in the size of the substrate without increasing the size of the mask, and to change the shape of the mask set opening by shifting one mask with respect to the other mask. Thus, it is possible to flexibly cope with changes in the pitch and width of the pattern to be drawn.

特許文献3のパターン描画装置では、マスクを通過した光を基板へと導く投影光学系において、投影光学系を構成する複数の光学素子の一部を移動することにより、マスクセット開口の上下方向における結像位置が調整され、これにより、基板に凹凸や反りがある場合であっても基板上の感光材料の表面に結像位置を合わせること(すなわち、フォーカス調整)が実現される。   In the pattern writing apparatus of Patent Document 3, in the projection optical system that guides light that has passed through the mask to the substrate, by moving some of the plurality of optical elements that constitute the projection optical system, The imaging position is adjusted, and thereby the imaging position is adjusted to the surface of the photosensitive material on the substrate (that is, focus adjustment) even when the substrate has irregularities or warpage.

一方、特許文献1の露光装置では、基板を吸着保持する基板チャックの上面を、当該上面の下側に配列された複数のピエゾの伸縮により弾性変形させることにより、厚さムラを有する基板の表面をマスクと平行とする技術が開示されている。また、特許文献2の露光装置では、フォトマスクを上下移動したり傾けることにより、フォトマスクと基板との間のプロキシミティギャップを調整する技術が開示されている。なお、これらの基板チャックの変形やフォトマスクの上下移動は、パターンの描画よりも前に行われ、パターンの描画中には当然行われない。
特公平6−28222号公報 特開2004−233398号公報 特開2005−345582号公報
On the other hand, in the exposure apparatus of Patent Document 1, the upper surface of the substrate chuck that holds the substrate by suction is elastically deformed by the expansion and contraction of a plurality of piezos arranged below the upper surface, thereby causing the surface of the substrate having uneven thickness. Is disclosed that is parallel to the mask. In addition, the exposure apparatus disclosed in Patent Document 2 discloses a technique for adjusting a proximity gap between a photomask and a substrate by moving the photomask up and down or tilting the photomask. The deformation of the substrate chuck and the vertical movement of the photomask are performed before the pattern is drawn, and are not naturally performed during the pattern drawing.
Japanese Patent Publication No. 6-28222 JP 2004-233398 A JP 2005-345582 A

ところで、特許文献3のパターン描画装置では、フォーカス調整時における光学素子の移動量を高精度に制御する必要があるため、投影光学系の構造が複雑化してしまう。また、特許文献3のパターン描画装置では、基板の高速移動によるパターンの描画中にフォーカス調整が連続的に行われるが、光学素子の移動による振動が光学素子に残留するおそれがあり、基板上において走査されるマスクセット開口の像に対して光学素子の残留振動が影響を与えてしまう(すなわち、描画中のパターンに対して残留振動の影響が生じる)可能性もある。   By the way, in the pattern drawing apparatus of Patent Document 3, since it is necessary to control the movement amount of the optical element at the time of focus adjustment with high accuracy, the structure of the projection optical system becomes complicated. Further, in the pattern drawing apparatus of Patent Document 3, focus adjustment is continuously performed during drawing of a pattern due to high-speed movement of the substrate, but vibration due to movement of the optical element may remain in the optical element. There is also a possibility that the residual vibration of the optical element affects the scanned image of the mask set opening (that is, the residual vibration affects the pattern being drawn).

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、パターン描画装置の装置構造の複雑化を抑制しつつ高精度なフォーカス調整を行うことことを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to perform high-precision focus adjustment while suppressing complication of the apparatus structure of the pattern drawing apparatus.

請求項1に記載の発明は、基板上の感光材料に光を照射してパターンを描画するパターン描画装置であって、光源と、前記光源からの光が導かれる対象面を有する基板を保持する基板保持部と、前記光源からの光が部分的に通過するマスクパターンを有するマスク部と、前記マスク部からの光を前記基板へと導く投影光学系と、前記マスク部と前記投影光学系とを結ぶ光軸に沿って前記マスク部を前記投影光学系に対して微小に移動するマスク部微動機構と、前記マスク部微動機構を制御することにより、前記基板の前記対象面に対して光学的に共役な位置に前記マスク部の前記マスクパターンを一致させるフォーカス微調整部とを備える。   The invention according to claim 1 is a pattern drawing apparatus for drawing a pattern by irradiating light onto a photosensitive material on a substrate, and holds a substrate having a light source and a target surface to which light from the light source is guided. A substrate holding unit, a mask unit having a mask pattern through which light from the light source partially passes, a projection optical system that guides light from the mask unit to the substrate, the mask unit, and the projection optical system; A fine movement mechanism for moving the mask portion minutely with respect to the projection optical system along an optical axis connecting the two, and the optical movement with respect to the target surface of the substrate by controlling the fine movement mechanism for the mask portion. And a focus fine adjustment unit that matches the mask pattern of the mask unit at a position conjugate to the mask pattern.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のパターン描画装置であって、前記基板を前記基板保持部と共に前記対象面に平行な所定の移動方向へと前記投影光学系に対して相対的に移動する基板移動機構をさらに備え、前記基板が移動する間に、前記投影光学系から前記対象面に間欠的または連続的に光が照射されるとともに、前記投影光学系と前記対象面との間の距離を実質的に示すフォーカス微調整情報に基づいて前記マスク部微動機構の制御が行われる。   A second aspect of the present invention is the pattern drawing apparatus according to the first aspect, wherein the substrate is moved relative to the projection optical system in a predetermined movement direction parallel to the target surface together with the substrate holding portion. And a substrate moving mechanism that moves automatically, and while the substrate moves, the projection optical system irradiates the target surface intermittently or continuously, and the projection optical system and the target surface The mask fine movement mechanism is controlled based on fine focus adjustment information that substantially indicates the distance between the two.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のパターン描画装置であって、前記基板保持部が、前記基板が載置される保持面を有し、前記フォーカス微調整部が、前記フォーカス微調整情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記フォーカス微調整情報が、前記保持面上の複数の位置における前記保持面の高さを示す情報または当該情報から求められた情報である。   A third aspect of the present invention is the pattern drawing apparatus according to the second aspect, wherein the substrate holding portion has a holding surface on which the substrate is placed, and the focus fine adjustment portion is the focus. A storage unit that stores fine adjustment information is further provided, and the focus fine adjustment information is information indicating the height of the holding surface at a plurality of positions on the holding surface or information obtained from the information.

請求項4に記載の発明は、請求項2に記載のパターン描画装置であって、前記投影光学系の光軸に沿う方向における前記投影光学系と前記対象面との間の距離を実質的に測定する距離測定部をさらに備え、前記基板移動機構による前記基板の移動と並行して前記距離測定部により前記距離が繰り返し測定され、前記距離測定部からの出力が前記フォーカス微調整情報として前記フォーカス微調整部に入力される。   A fourth aspect of the present invention is the pattern drawing apparatus according to the second aspect, wherein the distance between the projection optical system and the target surface in a direction along the optical axis of the projection optical system is substantially set. A distance measuring unit for measuring is further provided, and the distance is repeatedly measured by the distance measuring unit in parallel with the movement of the substrate by the substrate moving mechanism, and an output from the distance measuring unit is used as the focus fine adjustment information. Input to the fine adjustment unit.

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パターン描画装置であって、前記マスク部微動機構が、一端が前記投影光学系に対して相対的に固定されるとともに他端が前記マスク部に接続されたピエゾ素子を備え、前記ピエゾ素子が伸縮することにより前記マスク部が前記光軸に沿って微小に移動する。   A fifth aspect of the present invention is the pattern drawing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein one end of the mask portion fine movement mechanism is fixed relative to the projection optical system. The other end is provided with a piezo element connected to the mask portion, and the mask portion moves slightly along the optical axis as the piezo element expands and contracts.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のパターン描画装置であって、前記マスク部が、一方の端部が前記投影光学系に対して相対的に固定されたリンク機構により支持される。   A sixth aspect of the present invention is the pattern drawing apparatus according to the fifth aspect, wherein the mask portion is supported by a link mechanism in which one end portion is fixed relative to the projection optical system. The

請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記マスク部が、前記光源からの光が部分的に通過する第1マスクパターンが形成された第1マスクと、前記第1マスクに対して光学的に重ね合わされ、前記第1マスクからの光が部分的に通過する第2マスクパターンが形成された第2マスクとを備え、前記マスクパターンが、前記第2マスクパターンと前記第1マスクパターンとが光学的に重なり合って形成されるパターンである。   The invention according to claim 7 is the pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the mask portion is formed with a first mask pattern through which light from the light source partially passes. A first mask and a second mask that is optically superimposed on the first mask and formed with a second mask pattern through which light from the first mask partially passes. Is a pattern formed by optically overlapping the second mask pattern and the first mask pattern.

請求項8に記載の発明は、請求項1ないし7のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記マスク部、前記投影光学系および前記マスク部微動機構と同様のもう1つのマスク部、もう1つの投影光学系およびもう1つのマスク部微動機構をさらに備え、前記光源またはもう1つの光源からの光が前記もう1つのマスク部および前記もう1つの投影光学系を介して前記基板の前記対象面へと導かれ、前記フォーカス調整部が前記もう1つマスク部微動機構を前記マスク部微動機構から独立して制御することにより、前記基板の前記対象面に対して光学的に共役な位置に前記もう1つのマスク部のマスクパターンを一致させる。   Invention of Claim 8 is the pattern drawing apparatus in any one of Claim 1 thru | or 7, Comprising: Another mask part similar to the said mask part, the said projection optical system, and the said mask part fine movement mechanism, The optical system further includes another projection optical system and another mask unit fine movement mechanism, and light from the light source or the other light source passes through the another mask unit and the other projection optical system, and A position optically conjugated with respect to the target surface of the substrate by being guided to the target surface, and the focus adjusting unit controlling the other mask fine movement mechanism independently of the mask fine movement mechanism. Are matched with the mask pattern of the other mask portion.

請求項9に記載の発明は、請求項1ないし8のいずれかに記載のパターン描画装置であって、前記基板が液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であり、前記マスクパターンが、前記基板上に形成される周期的な画素パターンの一部に対応する。   The invention according to claim 9 is the pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the substrate is a color filter substrate for a liquid crystal display device, and the mask pattern is formed on the substrate. This corresponds to a part of the periodic pixel pattern to be formed.

請求項10に記載の発明は、基板上の感光材料に光を照射してパターンを描画するパターン描画方法であって、a)光源からの光が部分的に通過するマスクパターンを有するマスク部を、前記マスク部と前記マスク部からの光を基板へと導く投影光学系とを結ぶ光軸に沿って前記投影光学系に対して微小に移動することにより、前記基板の対象面に対して光学的に共役な位置に前記マスク部の前記マスクパターンを一致させる工程と、b)前記マスクパターンを介して前記光源からの光を前記基板の前記対象面に照射する工程とを備える。   The invention according to claim 10 is a pattern drawing method for drawing a pattern by irradiating light to a photosensitive material on a substrate, wherein a) a mask portion having a mask pattern through which light from a light source partially passes is provided. Optically with respect to the target surface of the substrate by moving minutely with respect to the projection optical system along an optical axis connecting the mask portion and the projection optical system that guides light from the mask portion to the substrate And b) irradiating the target surface of the substrate with light from the light source through the mask pattern.

請求項11に記載の発明は、請求項10に記載のパターン描画方法であって、c)前記基板を前記対象面に平行な所定の移動方向へと前記投影光学系に対して相対的に移動する工程をさらに備え、前記c)工程と並行して、前記a)工程が繰り返されるとともに前記投影光学系から前記対象面に間欠的または連続的に光が照射される。   The invention according to claim 11 is the pattern drawing method according to claim 10, wherein c) the substrate is moved relative to the projection optical system in a predetermined movement direction parallel to the target surface. In parallel with the step c), the step a) is repeated and the projection surface is irradiated with light intermittently or continuously from the projection optical system.

請求項12に記載の発明は、請求項11に記載のパターン描画方法であって、d)前記a)工程ないし前記c)工程よりも前に、前記基板が載置される保持面上の複数の位置における前記保持面の高さを示す情報または当該情報から求められた情報であるフォーカス微調整情報を取得する工程をさらに備え、前記a)工程において、前記基板の前記移動方向における位置と前記フォーカス微調整情報とに基づいて前記マスク部の微小移動が行われる。   A twelfth aspect of the present invention is the pattern drawing method according to the eleventh aspect, wherein d) a plurality of patterns on the holding surface on which the substrate is placed before the steps a) to c). A step of obtaining focus fine adjustment information which is information indicating the height of the holding surface at the position or information obtained from the information, and in the step a), the position of the substrate in the moving direction and the step The mask portion is slightly moved based on the focus fine adjustment information.

請求項13に記載の発明は、請求項11に記載のパターン描画方法であって、e)前記投影光学系の光軸に沿う方向における前記投影光学系と前記対象面との間の距離を測定する工程をさらに備え、前記c)工程と並行して前記e)工程および前記a)工程が繰り返され、前記a)工程において前記e)工程にて得られた前記距離に基づいて前記マスク部の微小移動が行われる。   The invention according to claim 13 is the pattern drawing method according to claim 11, wherein e) measures a distance between the projection optical system and the target surface in a direction along the optical axis of the projection optical system. The step e) and the step a) are repeated in parallel with the step c), and the mask portion is formed on the basis of the distance obtained in the step e) in the step a). Minute movement is performed.

請求項14に記載の発明は、請求項10ないし13のいずれかに記載のパターン描画方法であって、前記a)工程における前記マスク部の微小な移動が、一端が前記投影光学系に対して相対的に固定されるとともに他端が前記マスク部に接続されたピエゾ素子の伸縮により行われる。   A fourteenth aspect of the present invention is the pattern drawing method according to any one of the tenth to thirteenth aspects, wherein a minute movement of the mask portion in the step a) is caused at one end with respect to the projection optical system. This is performed by expansion and contraction of a piezo element which is relatively fixed and whose other end is connected to the mask portion.

本発明では、装置構造の複雑化を抑制しつつ高精度なフォーカス調整を行うことができる。また、請求項2および11の発明では、フォーカス調整を高精度に行いつつパターンを高精度に描画することができる。さらに、請求項3および12の発明では、基板保持部の保持面の凹凸によるフォーカスのずれを精度良く調整することができ、請求項4および13の発明では、基板の対象面の凹凸によるフォーカスのずれを精度良く調整することができる。請求項5の発明では、マスクパターンを容易に変更することができる。   In the present invention, highly accurate focus adjustment can be performed while suppressing the complexity of the device structure. In the inventions of claims 2 and 11, a pattern can be drawn with high accuracy while performing focus adjustment with high accuracy. Further, in the third and twelfth aspects of the present invention, it is possible to accurately adjust the focus shift due to the unevenness of the holding surface of the substrate holding portion. The deviation can be adjusted with high accuracy. In the invention of claim 5, the mask pattern can be easily changed.

図1および図2は、本発明の第1の実施の形態に係るパターン描画装置1の正面図および右側面図であり、図3は、パターン描画装置1の平面図である。パターン描画装置1は、ガラス基板9(以下、単に「基板9」という。)の対象面91上の感光材料に光を照射することにより、感光材料上に描画パターンを描画する装置である。本実施の形態では、基板9は液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であり、基板9上に設けられた感光材料であるカラーレジストに描画される描画パターンは、後続の別工程を経て、複数の矩形状の画素が基板9上において互いに垂直な2方向(すなわち、X方向およびY方向)に配列された周期的な画素パターンとなる。   1 and 2 are a front view and a right side view of the pattern drawing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan view of the pattern drawing apparatus 1. The pattern drawing apparatus 1 is an apparatus that draws a drawing pattern on a photosensitive material by irradiating light onto the photosensitive material on a target surface 91 of a glass substrate 9 (hereinafter simply referred to as “substrate 9”). In the present embodiment, the substrate 9 is a color filter substrate for a liquid crystal display device, and a drawing pattern drawn on a color resist, which is a photosensitive material provided on the substrate 9, is subjected to a plurality of subsequent processes and a plurality of drawing patterns. A rectangular pixel pattern is formed in which rectangular pixels are arranged in two directions (that is, the X direction and the Y direction) perpendicular to each other on the substrate 9.

図1ないし図3に示すように、パターン描画装置1は、保持面31上に載置された基板9を保持する基板保持部であるステージ3、基台11上に設けられて基板9をステージ3と共に移動および回転する基板移動機構2、ステージ3および基板移動機構2を跨ぐように基台11に固定されるフレーム12、並びに、フレーム12に取り付けられて基板9の対象面91上の感光材料に光を照射する光照射部4を備え、また、これらの構成を制御する制御部を備える。図3では、図示の都合上、図1および図2に示すフレーム13、光照射部4の照明光学系41、マスク部42およびマスク部微動機構43、並びに、図1に示すレーザ発振器45およびレーザ駆動部46の図示を省略している。   As shown in FIGS. 1 to 3, the pattern drawing apparatus 1 is provided on a stage 3, which is a substrate holding unit that holds a substrate 9 placed on a holding surface 31, and on a base 11. 3, a substrate moving mechanism 2 that moves and rotates together with the substrate 3, a frame 12 that is fixed to the base 11 so as to straddle the stage 3 and the substrate moving mechanism 2, and a photosensitive material on the target surface 91 of the substrate 9 that is attached to the frame 12. A light irradiation unit 4 for irradiating light is provided, and a control unit for controlling these components is provided. 3, for the sake of illustration, the frame 13 shown in FIGS. 1 and 2, the illumination optical system 41 of the light irradiation unit 4, the mask unit 42 and the mask unit fine movement mechanism 43, and the laser oscillator 45 and laser shown in FIG. The illustration of the drive unit 46 is omitted.

図4は、制御部6の機能を、パターン描画装置1の他の構造と共に示すブロック図である。図4に示すように、制御部6は、フォーカス微調整部61を備え、フォーカス微調整部61は、後述の光照射部4のフォーカス微調整に利用されるフォーカス微調整情報を記憶する記憶部62を備える。図4では、複数のマスク部微動機構43のうち1つのみを図示する。   FIG. 4 is a block diagram showing the function of the control unit 6 together with another structure of the pattern drawing apparatus 1. As shown in FIG. 4, the control unit 6 includes a focus fine adjustment unit 61, and the focus fine adjustment unit 61 stores focus fine adjustment information used for focus fine adjustment of the light irradiation unit 4 described later. 62. In FIG. 4, only one of the plurality of mask fine movement mechanisms 43 is shown.

図1ないし図3に示すように、基板移動機構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X方向(すなわち、基板9の対象面91に平行な移動方向であり、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Y方向(すなわち、基板9の対象面91に平行な移動方向であり、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。   As shown in FIGS. 1 to 3, the substrate moving mechanism 2 includes a support plate 21 that rotatably supports the stage 3, and a stage 3 centering on a stage rotation axis 221 that is perpendicular to the main surface of the stage 3 on the support plate 21. A stage rotation mechanism 22 that rotates the stage 3, and a sub-scanning mechanism that moves the stage 3 together with the support plate 21 in the X direction (that is, the movement direction parallel to the target surface 91 of the substrate 9 and hereinafter referred to as “sub-scanning direction”). 23, the base plate 24 that supports the support plate 21 via the sub-scanning mechanism 23, and the stage 3 together with the support plate 21 and the base plate 24 in the Y direction (that is, the moving direction parallel to the target surface 91 of the substrate 9) The main scanning mechanism 25 moves in the “main scanning direction”.

ステージ回転機構22は、図1および図3に示すように、ステージ3の(−Y)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(−Y)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X方向に移動することにより、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。   As shown in FIGS. 1 and 3, the stage rotation mechanism 22 includes a linear motor 222 provided on the (−Y) side of the stage 3, and the linear motor 222 is disposed on the (−Y) side of the stage 3. A fixed mover and a stator provided on the upper surface of the support plate 21 are provided. In the stage rotation mechanism 22, the moving element of the linear motor 222 moves in the X direction along the groove of the stator, so that the stage 3 has a predetermined angle around the stage rotation axis 221 provided on the support plate 21. Rotate within the range of.

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ガイドレール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およびガイドレール232に沿って副走査方向に直線的に移動する。   The sub-scanning mechanism 23 has a linear motor 231 extending in the sub-scanning direction parallel to the main surface of the stage 3 and perpendicular to the main scanning direction on the lower side (that is, (−Z) side) of the support plate 21, and A pair of guide rails 232 extending in the sub-scanning direction are provided on the (+ Y) side and the (−Y) side of the linear motor 231. The linear motor 231 includes a mover fixed to the lower surface of the support plate 21 and a stator provided on the upper surface of the base plate 24. When the mover moves in the sub-scanning direction along the stator, The support plate 21 moves linearly with the stage 3 along the linear motor 231 and the guide rail 232 in the sub-scanning direction.

図1ないし図3に示す主走査機構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ガイドレール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、移動軸であるリニアモータ251およびガイドレール252に沿って主走査方向に直線的に移動する。   The main scanning mechanism 25 shown in FIGS. 1 to 3 includes a linear motor 251 extending in the main scanning direction parallel to the main surface of the stage 3 below the base plate 24, and the (+ X) side of the linear motor 251 and (− A pair of guide rails 252 extending in the main scanning direction is provided on the X) side. The linear motor 251 includes a mover fixed to the lower surface of the base plate 24 and a stator provided on the upper surface of the base 11, and when the mover moves in the main scanning direction along the stator, The base plate 24 linearly moves in the main scanning direction along with the support plate 21 and the stage 3 along the linear motor 251 and the guide rail 252 which are moving axes.

光照射部4は、図2に示すように、複数の照明光学系41、複数のマスク部42、複数のマスク部微動機構43、および、複数の投影光学系44を備え、また、図1に示すように、複数の照明光学系41に対応する一の光源であるレーザ発振器45、および、レーザ発振器45を駆動するレーザ駆動部46を備える。本実施の形態では、図2に示すように、13組の照明光学系41、マスク部42、マスク部微動機構43および投影光学系44が、副走査方向に沿って等ピッチにて配列されており、レーザ発振器45からの光が図示省略のビームスプリッタ等により13に分割されて13個の照明光学系41に入射する。   As shown in FIG. 2, the light irradiation unit 4 includes a plurality of illumination optical systems 41, a plurality of mask units 42, a plurality of mask unit fine movement mechanisms 43, and a plurality of projection optical systems 44. As shown, a laser oscillator 45 that is one light source corresponding to the plurality of illumination optical systems 41 and a laser drive unit 46 that drives the laser oscillator 45 are provided. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, 13 sets of illumination optical system 41, mask portion 42, mask portion fine movement mechanism 43 and projection optical system 44 are arranged at equal pitches along the sub-scanning direction. The light from the laser oscillator 45 is divided into 13 by a beam splitter or the like (not shown) and is incident on 13 illumination optical systems 41.

光照射部4では、図1に示すレーザ発振器45がレーザ駆動部46により駆動されることにより、複数の照明光学系41に向けて光が間欠的に出射され(すなわち、パルス光が出射され)、レーザ発振器45からの光は各照明光学系41を介してマスク部42へと導かれる。マスク部42は、レーザ発振器45からの光が部分的に通過するマスクパターン(詳細については後述)を有し、マスクパターンを通過した光(すなわち、マスク部42からの光)は、投影光学系44により基板9の対象面91へと導かれ、対象面91上に設けられた感光材料に照射される。   In the light irradiation unit 4, the laser oscillator 45 shown in FIG. 1 is driven by the laser driving unit 46, whereby light is intermittently emitted toward the plurality of illumination optical systems 41 (that is, pulsed light is emitted). The light from the laser oscillator 45 is guided to the mask unit 42 via each illumination optical system 41. The mask unit 42 has a mask pattern (details will be described later) through which the light from the laser oscillator 45 partially passes, and the light that has passed through the mask pattern (that is, the light from the mask unit 42) is a projection optical system. The light is guided to the target surface 91 of the substrate 9 by 44 and irradiated to the photosensitive material provided on the target surface 91.

図2に示すように、複数の照明光学系41はフレーム13に保持されており、フレーム13は支持部材131を介してフレーム12に固定される。なお、図1では、図示の都合上、支持部材131の図示を省略している。複数の投影光学系44は、図1ないし図3に示すように、フレーム12に固定されている。図1および図2に示す各マスク部42の上側(すなわち、(+Z)側)には、マスク部42を上下方向に微小に移動するマスク部微動機構43が取り付けられており、各マスク部微動機構43は、ブロック132を介してフレーム13に取り付けられている。   As shown in FIG. 2, the plurality of illumination optical systems 41 are held by the frame 13, and the frame 13 is fixed to the frame 12 via a support member 131. In FIG. 1, the support member 131 is not shown for the sake of illustration. The plurality of projection optical systems 44 are fixed to the frame 12 as shown in FIGS. A mask fine movement mechanism 43 that finely moves the mask part 42 in the vertical direction is attached to the upper side (that is, the (+ Z) side) of each mask part 42 shown in FIGS. 1 and 2. The mechanism 43 is attached to the frame 13 via a block 132.

また、各マスク部42の(−Y)側にはリンク機構47(図1のみに図示)が取り付けられており、各リンク機構47は、ブロック121を介してフレーム12に取り付けられる。パターン描画装置1では、マスク部微動機構43が制御部6のフォーカス微調整部61(図4参照)により制御されることにより、マスク部42が、マスク部42と投影光学系44とを結ぶ光軸に沿って上下方向(すなわち、Z方向)に投影光学系44に対して微小に移動する。   A link mechanism 47 (shown only in FIG. 1) is attached to the (−Y) side of each mask portion 42, and each link mechanism 47 is attached to the frame 12 via a block 121. In the pattern drawing apparatus 1, the mask unit 42 is controlled by the focus fine adjustment unit 61 (see FIG. 4) of the control unit 6, so that the mask unit 42 connects the mask unit 42 and the projection optical system 44. It moves slightly with respect to the projection optical system 44 in the vertical direction (that is, the Z direction) along the axis.

図5は、光照射部4のマスク部42およびマスク部微動機構43近傍を拡大して示す正面図であり、図6および図7はそれぞれ、1組のマスク部42およびマスク部微動機構43の右側面図および平面図である。図5では、図の理解を容易にするために、マスク部微動機構43の一部を断面にて示している。   FIG. 5 is an enlarged front view showing the vicinity of the mask part 42 and the mask part fine movement mechanism 43 of the light irradiation part 4, and FIG. 6 and FIG. 7 show a set of the mask part 42 and the mask part fine movement mechanism 43, respectively. It is a right view and a top view. In FIG. 5, in order to facilitate understanding of the drawing, a part of the mask fine movement mechanism 43 is shown in cross section.

図5および図6に示すように、マスク部42は、レーザ発振器45(図1参照)からの光が部分的に通過する第1マスク421および第2マスク422、第1マスク421および第2マスク422を保持するとともに両マスクを移動および回転するマスク移動機構423、並びに、マスク移動機構423が取り付けられるマスク取付部424を備える。図5および図7に示すように、マスク取付部424には、平面視において略矩形状の開口4241が設けられており、図5に示す照明光学系41からの光は、開口4241を介して第1マスク421および第2マスク422に照射される。   As shown in FIGS. 5 and 6, the mask unit 42 includes a first mask 421 and a second mask 422, a first mask 421 and a second mask through which the light from the laser oscillator 45 (see FIG. 1) partially passes. A mask moving mechanism 423 that holds 422 and moves and rotates both masks, and a mask attaching portion 424 to which the mask moving mechanism 423 is attached are provided. As shown in FIGS. 5 and 7, the mask mounting portion 424 is provided with an opening 4241 having a substantially rectangular shape in plan view, and light from the illumination optical system 41 shown in FIG. 5 passes through the opening 4241. The first mask 421 and the second mask 422 are irradiated.

マスク取付部424の開口4241の(−Y)側には、ブロック132を介してフレーム13に固定されたマスク部微動機構43が取り付けられている。また、マスク取付部424の(−Y)側の端部には、一方の端部(すなわち、(−Y)側の端部)がブロック121を介してフレーム12に固定されたリンク機構47の他方の端部(すなわち、(+Y)側の端部)が取り付けられている。上述のように、光照射部4では、投影光学系44がフレーム12に固定されているため、マスク部42のマスク取付部424は、一方の端部が投影光学系44に対して相対的に固定されたリンク機構47により支持されていることになる。   A mask fine movement mechanism 43 fixed to the frame 13 via a block 132 is attached to the (−Y) side of the opening 4241 of the mask attachment part 424. Further, one end (that is, the end on the (−Y) side) of the mask attachment portion 424 on the (−Y) side is fixed to the frame 12 via the block 121. The other end (that is, the (+ Y) side end) is attached. As described above, in the light irradiation unit 4, since the projection optical system 44 is fixed to the frame 12, one end of the mask mounting portion 424 of the mask unit 42 is relatively relative to the projection optical system 44. It is supported by the fixed link mechanism 47.

リンク機構47は、弾性部材である2枚の板バネ471、および、各板バネ471のY方向の中央にて板バネ471の上下面に固定された剛性部材472を備える。リンク機構47では、剛性部材472の(+Y)側および(−Y)側にて板バネ471が弾性変形することにより(すなわち、板バネ471の剛性部材472と重なっていない部分が弾性ヒンジとして働くことにより)、マスク取付部424が傾くことなく上下方向に移動する。なお、リンク機構47としては、上記構造のものに代えて、四角枠状の剛性部材の角部近傍を切削等により薄肉化させて弾性ヒンジとしたものが利用されてもよい。   The link mechanism 47 includes two leaf springs 471 that are elastic members, and a rigid member 472 that is fixed to the upper and lower surfaces of the leaf springs 471 at the center of each leaf spring 471 in the Y direction. In the link mechanism 47, the leaf spring 471 is elastically deformed on the (+ Y) side and the (−Y) side of the rigid member 472 (that is, the portion of the plate spring 471 that does not overlap the rigid member 472 functions as an elastic hinge. Therefore, the mask mounting portion 424 moves up and down without tilting. As the link mechanism 47, instead of the structure described above, an elastic hinge may be used by thinning the vicinity of the corner of a rectangular frame-shaped rigid member by cutting or the like.

図8は、第1マスク421を示す平面図であり、図9は、第1マスク421に対して光学的に重ね合わされる第2マスク422を示す平面図である。図8に示すように、第1マスク421では、サイズが異なる3種類の透光部4211,4212,4213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、第1マスク421に形成された透光部4211のピッチ、透光部4212のピッチ、および、透光部4213のピッチは互いに異なる。図8では、図の理解を容易にするために、第1マスク421の透光部4211〜4213を除く領域(すなわち、遮光部)に平行斜線を付している。   FIG. 8 is a plan view showing the first mask 421, and FIG. 9 is a plan view showing the second mask 422 optically superimposed on the first mask 421. As shown in FIG. 8, in the first mask 421, a plurality of three types of translucent portions 4211, 4212, and 4213 having different sizes are arranged at equal pitches along the sub-scanning direction (ie, the X direction). Yes. In this embodiment mode, the pitch of the light transmitting parts 4211 formed on the first mask 421, the pitch of the light transmitting parts 4212, and the pitch of the light transmitting parts 4213 are different from each other. In FIG. 8, in order to facilitate understanding of the drawing, parallel oblique lines are given to regions (that is, light shielding portions) of the first mask 421 excluding the light transmitting portions 4211 to 4213.

図9に示すように、第2マスク422では、第1マスク421の複数の透光部4211〜4213にそれぞれ対応する、サイズが異なる3種類の透光部4221,4222,4223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。第2マスク422に形成された透光部4221のピッチ、透光部4222のピッチ、および、透光部4223のピッチは、第1マスク421の透光部4211〜4213と同様に、互いに異なる。図9では、図8と同様に、透光部4221〜4223を除く領域(すなわち、遮光部)に平行斜線を付している。また、図9では、第1マスク421の透光部4211〜4213を破線にて描いている。   As shown in FIG. 9, in the second mask 422, three types of translucent portions 4221, 4222, and 4223 having different sizes respectively corresponding to the translucent portions 4211 to 4213 of the first mask 421 are sub-scanned. A plurality are arranged at equal pitches along the direction (that is, the X direction). The pitch of the light transmitting portions 4221 formed on the second mask 422, the pitch of the light transmitting portions 4222, and the pitch of the light transmitting portions 4223 are different from each other, like the light transmitting portions 4211 to 4213 of the first mask 421. In FIG. 9, similarly to FIG. 8, parallel oblique lines are given to regions (that is, light shielding portions) excluding the light transmitting portions 4221 to 4223. In FIG. 9, the translucent portions 4211 to 4213 of the first mask 421 are drawn with broken lines.

図8および図9に示す第1マスク421と第2マスク422とは光学的に共役な位置に配置されており、レーザ発振器45(図1参照)からの光の照射領域451(図9中にて、二点鎖線にて示す。)に、第1マスク421の透光部4211、および、透光部4211と部分的に重なる第2マスク422の透光部4221が配置された場合、レーザ発振器45からの光は、複数の透光部4211と複数の透光部4221とが重なる領域であるマスクパターンのみを透過し、投影光学系44(図5参照)を介して、基板9(図1参照)上の複数の矩形状の照射領域に導かれる。ここで、図9に示す照射領域451に配置されてレーザ発振器45からの光が部分的に通過する第1マスク421の透光部および第2マスク422の透光部をそれぞれ、第1マスクパターンおよび第2マスクパターンと呼ぶと、上記マスクパターンは、第1マスクパターンと第2マスクパターンとが光学的に重なり合って形成されるパターンとなっている。   The first mask 421 and the second mask 422 shown in FIGS. 8 and 9 are arranged at optically conjugate positions, and an irradiation region 451 of light from the laser oscillator 45 (see FIG. 1) (in FIG. 9). When the light transmitting portion 4211 of the first mask 421 and the light transmitting portion 4221 of the second mask 422 partially overlapping with the light transmitting portion 4211 are disposed in the laser oscillator The light from 45 is transmitted only through the mask pattern, which is a region where the plurality of light transmitting portions 4211 and the plurality of light transmitting portions 4221 overlap, and the substrate 9 (FIG. 1) through the projection optical system 44 (see FIG. 5). Reference) is guided to a plurality of rectangular irradiation areas above. Here, the first mask pattern and the light transmitting portion of the first mask 421 and the light transmitting portion of the second mask 422, respectively, which are arranged in the irradiation region 451 shown in FIG. When referred to as a second mask pattern, the mask pattern is a pattern formed by optically overlapping the first mask pattern and the second mask pattern.

図5および図6に示す光照射部4では、マスク移動機構423により、第1マスク421に対する第2マスク422の主走査方向および副走査方向における相対位置が調整されることにより、マスクパターンの各透光部(すなわち、第1マスク421の透光部と第2マスク422の透光部とが重なる領域)の形状が容易に変更され、その結果、基板9上の複数の照射領域の形状が変更される。このとき、第1マスク421と第2マスク422との摩擦による発塵等を防止するために、第1マスク421と第2マスク422とが上下方向において離間される。   In the light irradiation unit 4 shown in FIGS. 5 and 6, the mask moving mechanism 423 adjusts the relative position of the second mask 422 in the main scanning direction and the sub-scanning direction with respect to the first mask 421, so The shape of the translucent portion (that is, the region where the translucent portion of the first mask 421 and the translucent portion of the second mask 422 overlap) is easily changed. As a result, the shape of the plurality of irradiation regions on the substrate 9 is changed. Be changed. At this time, in order to prevent dust generation due to friction between the first mask 421 and the second mask 422, the first mask 421 and the second mask 422 are separated in the vertical direction.

また、光照射部4では、マスク移動機構423により、第1マスク421および第2マスク422が主走査方向に移動され、照明光学系41からの光の照射領域451(図9参照)に透光部4212,4222、または、透光部4213,4223が配置されることにより、基板9上の複数の照射領域の大きさやピッチ等が容易に変更される。さらには、必要に応じて第1マスク421および第2マスク422がZ方向を向く軸を中心として微小角度だけ回転され、マスクパターンの配列方向、および、基板9上における照射領域の配列方向が微調整される。   Further, in the light irradiation unit 4, the first mask 421 and the second mask 422 are moved in the main scanning direction by the mask moving mechanism 423, and light is transmitted to the irradiation region 451 of the light from the illumination optical system 41 (see FIG. 9). By arranging the parts 4212 and 4222 or the translucent parts 4213 and 4223, the size, pitch, and the like of the plurality of irradiation regions on the substrate 9 can be easily changed. Furthermore, the first mask 421 and the second mask 422 are rotated by a minute angle around the axis facing the Z direction as necessary, and the arrangement direction of the mask pattern and the arrangement direction of the irradiation area on the substrate 9 are fine. Adjusted.

パターン描画装置1では、第1マスク421および第2マスク422とは異なる透光部がそれぞれ形成された複数のマスクを保持するとともに、これらのマスクを各マスク部42の第1マスク421または第2マスク422と交換するマスクチェンジャが設けられてもよい。   In the pattern writing apparatus 1, a plurality of masks each having a light transmitting portion different from the first mask 421 and the second mask 422 are held, and these masks are used as the first mask 421 or the second mask of each mask portion 42. A mask changer that replaces the mask 422 may be provided.

図1に示すパターン描画装置1では、制御部6(図4参照)により基板移動機構2および光照射部4のレーザ駆動部46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、基板9が移動する間に、光照射部4の投影光学系44から基板9の対象面91に対して、所定の間隔にて間欠的に光が照射される(すなわち、所定の周波数のパルス光の照射が行われる)。これにより、マスクパターンに対応する描画パターン要素(すなわち、副走査方向に配列された複数の矩形状の画素となる予定のもの)が、主走査方向に周期的に配列された描画パターン(すなわち、画素パターンとなる予定のパターン)が描画される。このように、光照射部4では、マスク部42のマスクパターンが、基板9上に形成される周期的な画素パターンの一部に対応している。   In the pattern drawing apparatus 1 shown in FIG. 1, the substrate 9 is moved together with the stage 3 in the (+ Y) direction by controlling the substrate moving mechanism 2 and the laser driving unit 46 of the light irradiation unit 4 by the control unit 6 (see FIG. 4). While the substrate 9 is moved, the projection optical system 44 of the light irradiation unit 4 intermittently irradiates light on the target surface 91 of the substrate 9 at a predetermined interval (that is, a predetermined amount). Irradiation with pulsed light of a frequency is performed). As a result, the drawing pattern elements corresponding to the mask pattern (that is, those to be a plurality of rectangular pixels arranged in the sub-scanning direction) are periodically arranged in the main scanning direction (ie, A pattern to be a pixel pattern) is drawn. Thus, in the light irradiation unit 4, the mask pattern of the mask unit 42 corresponds to a part of the periodic pixel pattern formed on the substrate 9.

パターン描画装置1では、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である(−Y)方向に基板9を移動しつつ基板9の対象面91上の照射領域に光が照射される。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の感光材料上に描画パターンが描画され、後工程において現像処理が施されることにより、感光材料の非露光部分が基板上から除去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。   In the pattern writing apparatus 1, when the stage 3 is moved once in the main scanning direction, the substrate 9 is moved together with the stage 3 in the sub-scanning direction with a predetermined distance (this embodiment) with the light irradiation stopped. In this case, after moving by 50 mm), the irradiation region on the target surface 91 of the substrate 9 is irradiated with light while moving the substrate 9 in the (−Y) direction opposite to the first main scanning. In the present embodiment, the main scanning is performed four times with the sub-scanning between the main scannings, so that a drawing pattern is drawn on the photosensitive material of the substrate 9 and development processing is performed in a later process. Thus, the non-exposed portion of the photosensitive material is removed from the substrate to form a plurality of subpixels of the color filter substrate.

次に、光照射部4のマスク部微動機構43について説明する。図5および図6に示すマスク部微動機構43は、X方向に配列された2本の脚部4311の下端部(すなわち、(−Z)側の端部)がマスク部42のマスク取付部424に固定された門型のフレーム431、マスク取付部424との間に間隙をあけてフレーム431の2本の脚部4311の間に取り付けられたX方向に伸びる板バネ432、板バネ432の上面に固定されるとともにブロック132(図5のみに図示)を介してフレーム13に固定される接続部433、上端がフレーム431の平行部4312に固定されるとともに下端が接続部433に固定される略円柱状のピエゾ素子434を備え、また、図5に示すように、フレーム431の平行部4312に固定されて接続部433までの距離を測定する距離センサ435を備える。   Next, the mask part fine movement mechanism 43 of the light irradiation part 4 is demonstrated. The mask fine movement mechanism 43 shown in FIGS. 5 and 6 has a mask attachment portion 424 of the mask portion 42 whose lower end portions (that is, (−Z) side end portions) of the two leg portions 4311 arranged in the X direction. A leaf spring 432 extending in the X direction and attached between the two leg portions 4311 of the frame 431 with a gap between the gate-shaped frame 431 and the mask attachment portion 424 fixed to the upper surface of the leaf spring 432 The connection portion 433 is fixed to the frame 13 via the block 132 (shown only in FIG. 5), and the upper end is fixed to the parallel portion 4312 of the frame 431 and the lower end is fixed to the connection portion 433. A cylindrical piezo element 434 is provided, and as shown in FIG. 5, a distance sensor 435 that is fixed to the parallel part 4312 of the frame 431 and measures the distance to the connection part 433 is provided.

上述のように、光照射部4では、投影光学系44がフレーム12に固定されており、接続部433が、フレーム12に固定されたフレーム13に固定されているため、ピエゾ素子434の下端は、投影光学系44に対して相対的に固定されていることになる。また、ピエゾ素子434の上端は、フレーム431を介してマスク部42に接続されており、マスク部42は、接続部433上に立設するピエゾ素子434により支持される。ピエゾ素子434は、制御部6のフォーカス微調整部61(図4参照)による制御により、上下方向(すなわち、Z方向)に伸縮可能とされる。   As described above, in the light irradiation unit 4, the projection optical system 44 is fixed to the frame 12, and the connection unit 433 is fixed to the frame 13 fixed to the frame 12, so that the lower end of the piezo element 434 is Therefore, the projection optical system 44 is fixed relatively. The upper end of the piezo element 434 is connected to the mask part 42 via the frame 431, and the mask part 42 is supported by the piezo element 434 standing on the connection part 433. The piezo element 434 can be expanded and contracted in the vertical direction (that is, the Z direction) under the control of the focus fine adjustment unit 61 (see FIG. 4) of the control unit 6.

マスク部微動機構43では、ピエゾ素子434が基準長さから収縮することにより、図10.Aに示すように、フレーム431およびマスク部42が、図10.A中において二点鎖線にて示す基準位置から、マスク部42と投影光学系44(図5参照)とを結ぶ光軸に沿って下方へと微小に移動し、実線にて示す位置に位置する。また、ピエゾ素子434が基準長さから伸張することにより、図10.Bに示すように、フレーム431およびマスク部42が、図10.B中において二点鎖線にて示す基準位置から、マスク部42と投影光学系44とを結ぶ光軸に沿って上方へと微小に移動し、実線にて示す位置に位置する。本実施の形態では、マスク部42は、基準位置から上下にそれぞれ50μm以内の範囲にて移動可能とされる。なお、図10.Aおよび図10.Bでは、図示の都合上、マスク部42の移動量を実際よりも大きく描いている。   In the mask fine movement mechanism 43, when the piezo element 434 contracts from the reference length, FIG. As shown in FIG. In A, from the reference position indicated by the two-dot chain line, it moves slightly along the optical axis connecting the mask portion 42 and the projection optical system 44 (see FIG. 5), and is located at the position indicated by the solid line. . Further, when the piezo element 434 extends from the reference length, FIG. As shown in FIG. 10B, the frame 431 and the mask part 42 are shown in FIG. In B, it moves slightly along the optical axis connecting the mask portion 42 and the projection optical system 44 from the reference position indicated by the two-dot chain line, and is positioned at the position indicated by the solid line. In the present embodiment, the mask part 42 is movable up and down within a range of 50 μm vertically from the reference position. Note that FIG. A and FIG. In B, for the sake of illustration, the movement amount of the mask portion 42 is drawn larger than the actual amount.

図10.Aおよび図10.Bに示すように、ピエゾ素子434の伸縮時には、フレーム431の2本の脚部4311および接続部433に固定された板バネ432が上下方向に弾性変形する。これにより、マスク部42の上下方向における微小な移動の際に、マスク部42の(+X)側および(−X)側の部位の一方が他方よりも上側に位置するように傾くことが防止される。また、マスク部42の(−Y)側の端部が、図5に示すようにリンク機構47により支持されていることにより、マスク部42の上下方向における微小な移動の際に、マスク部42の(+Y)側および(−Y)側の部位の一方が他方よりも上側に位置するように傾くことが防止される。換言すれば、マスク部微動機構43の板バネ432およびリンク機構47により、マスク部42の上下方向における微小な移動の際に、マスク部42の第1マスク421および第2マスク422の主面が、マスク部42と投影光学系44とを結ぶ光軸に対して垂直に維持される。   FIG. A and FIG. As shown in B, when the piezo element 434 is expanded and contracted, the two leg portions 4311 of the frame 431 and the leaf spring 432 fixed to the connection portion 433 are elastically deformed in the vertical direction. This prevents the mask portion 42 from tilting so that one of the (+ X) side and (−X) side portions of the mask portion 42 is positioned above the other when the mask portion 42 is moved in the vertical direction. The Further, since the end portion on the (−Y) side of the mask portion 42 is supported by the link mechanism 47 as shown in FIG. 5, the mask portion 42 is moved when the mask portion 42 is slightly moved in the vertical direction. Inclination is prevented so that one of the (+ Y) side and (−Y) side portions of the lies is positioned above the other. In other words, the main surfaces of the first mask 421 and the second mask 422 of the mask portion 42 are moved by the leaf spring 432 and the link mechanism 47 of the mask portion fine movement mechanism 43 when the mask portion 42 is slightly moved in the vertical direction. , And maintained perpendicular to the optical axis connecting the mask unit 42 and the projection optical system 44.

図1に示すパターン描画装置1では、マスク部42のマスクパターンが、基板9の対象面91に対して光学的に共役な位置におよそ一致するように(すなわち、基板9の対象面91が投影光学系44の焦点深度の範囲内にほぼ位置するように)設計されているが、ステージ3の保持面31の微小な凹凸等により、基板9の対象面91とマスク部42の投影光学系44との間の上下方向の距離(すなわち、投影光学系44の複数の光学素子のうち最も基板9側に配置された光学素子と、基板9の対象面91との間の上下方向の距離)が変化してしまい、対象面91がマスクパターンに対して光学的に共役な位置からずれてしまうことが考えられる。   In the pattern drawing apparatus 1 shown in FIG. 1, the mask pattern of the mask unit 42 is approximately coincident with a position optically conjugate with the target surface 91 of the substrate 9 (that is, the target surface 91 of the substrate 9 is projected). The projection optical system 44 of the target surface 91 of the substrate 9 and the mask portion 42 is designed by the minute unevenness of the holding surface 31 of the stage 3. (Ie, the vertical distance between the optical element disposed closest to the substrate 9 and the target surface 91 of the substrate 9) among the plurality of optical elements of the projection optical system 44. It is conceivable that the target surface 91 is shifted from a position optically conjugate with the mask pattern.

この場合、パターン描画装置1では、制御部6のフォーカス微調整部61(図4参照)によりマスク部微動機構43のピエゾ素子434(図5および図6参照)に付与される電圧が制御されることにより、ピエゾ素子434が伸縮してマスク部42の上下方向の位置が微調整される。これにより、マスク部42のマスクパターンが、基板9の対象面91に対して光学的に共役な位置に一致する(すなわち、光照射部4のフォーカス微調整が行われる)。   In this case, in the pattern drawing apparatus 1, the voltage applied to the piezo element 434 (see FIGS. 5 and 6) of the mask fine movement mechanism 43 is controlled by the focus fine adjustment unit 61 (see FIG. 4) of the control unit 6. As a result, the piezo element 434 expands and contracts, and the vertical position of the mask portion 42 is finely adjusted. As a result, the mask pattern of the mask unit 42 coincides with a position optically conjugate with the target surface 91 of the substrate 9 (that is, fine adjustment of the light irradiation unit 4 is performed).

フォーカス微調整部61では、図5に示す距離センサ435からの出力に基づいてピエゾ素子434の基準長さからの変形量(すなわち、マスク部42の上下方向における移動量)が求められ、フォーカス微調整部61からピエゾ素子434へと送られた指令値と、実際のピエゾ素子434の変形量とが比較される。そして、ピエゾ素子434のヒステリシス等によりフォーカス微調整部61からの指令値とピエゾ素子434の実際の変形量とが異なる場合には、ヒステリシス等を補正するようにフォーカス微調整部61からの指令値が変更される。なお、マスク部微動機構43では、距離センサ435に代えてピエゾ素子434に歪ゲージが貼付されてピエゾ素子434の変形量が取得されてもよい。   The focus fine adjustment unit 61 obtains the amount of deformation from the reference length of the piezo element 434 (that is, the amount of movement of the mask unit 42 in the vertical direction) based on the output from the distance sensor 435 shown in FIG. The command value sent from the adjustment unit 61 to the piezo element 434 is compared with the actual deformation amount of the piezo element 434. When the command value from the focus fine adjustment unit 61 differs from the actual deformation amount of the piezo element 434 due to the hysteresis of the piezo element 434, the command value from the focus fine adjustment unit 61 so as to correct the hysteresis or the like. Is changed. In the mask fine movement mechanism 43, a strain gauge may be attached to the piezo element 434 instead of the distance sensor 435, and the deformation amount of the piezo element 434 may be acquired.

図1および図2に示すパターン描画装置1では、13個のマスク部42にそれぞれ取り付けられた13個のマスク部微動機構43が、制御部6のフォーカス微調整部61によりそれぞれ独立して制御される(すなわち、各マスク部微動機構43が他の12個のマスク部微動機構43から独立して制御される)ことにより、各マスク部42のマスクパターンが、基板9の対象面91のうち当該マスクパターンの下方の領域に対して光学的に共役な位置に一致する。   In the pattern drawing apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2, the 13 mask fine movement mechanisms 43 respectively attached to the 13 mask parts 42 are independently controlled by the focus fine adjustment unit 61 of the control unit 6. (That is, each mask portion fine movement mechanism 43 is controlled independently of the other 12 mask portion fine movement mechanisms 43), so that the mask pattern of each mask portion 42 is the corresponding one of the target surfaces 91 of the substrate 9. It coincides with a position optically conjugate with the region below the mask pattern.

次に、パターン描画装置1による描画パターンの描画の流れについて図11を参照して説明する。パターン描画装置1により描画パターンが描画される際には、まず、図1ないし図3に示すステージ3の保持面31上の複数の位置(本実施の形態では、X方向およびY方向にそれぞれ等ピッチにて配列された複数の位置)における保持面31の高さを示す情報が取得され、当該情報が上述のフォーカス微調整に利用されるフォーカス微調整情報として制御部6の記憶部62(図4参照)に格納される(ステップS11)。また、記憶部62には、基板9の厚さが予め記憶されている。   Next, a drawing pattern drawing flow by the pattern drawing apparatus 1 will be described with reference to FIG. When a drawing pattern is drawn by the pattern drawing device 1, first, a plurality of positions on the holding surface 31 of the stage 3 shown in FIGS. 1 to 3 (in this embodiment, the X direction and the Y direction, respectively) Information indicating the height of the holding surface 31 at a plurality of positions arranged at a pitch is acquired, and the information is used as the fine focus adjustment information used for the fine focus adjustment described above, and the storage unit 62 (see FIG. 4) (step S11). The storage unit 62 stores the thickness of the substrate 9 in advance.

パターン描画装置1では、例えば、基板9を保持していない状態のステージ3を基板移動機構2によりY方向に移動しつつ、ステージ3上においてX方向に等ピッチにて配列されるとともにパターン描画装置1の基台11に対して相対的に固定された複数の距離センサ(例えば、X方向に関して13個の投影光学系44と同じ位置に配置された13個の距離センサ)により保持面31までの距離を繰り返し測定し、取得された測定値に基づいて所定の基準位置(例えば、基台11の上面)からの保持面31の高さが求められる。   In the pattern drawing apparatus 1, for example, the stage 3 not holding the substrate 9 is moved in the Y direction by the substrate moving mechanism 2 while being arranged at an equal pitch in the X direction on the stage 3. A plurality of distance sensors fixed relative to one base 11 (for example, 13 distance sensors arranged at the same position as the 13 projection optical systems 44 in the X direction) The distance is repeatedly measured, and the height of the holding surface 31 from a predetermined reference position (for example, the upper surface of the base 11) is obtained based on the acquired measurement value.

続いて、対象面91に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の保持面31に吸着されて保持される(ステップS12)。このとき、基板9はステージ3の保持面31に倣うため、基板9の対象面91に、ステージ3の保持面31の僅かな凹凸(いわゆる、うねりや反り)に対応する凹凸が形成される。基板9が保持されると、制御部6により基板移動機構2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を中心として回転し、これにより、基板9の位置が調整されて基板9が図1に示す描画開始位置(すなわち、基板9の(+Y)側の端部がマスク部42のマスクパターンとほぼ対向する位置)に位置する(ステップS13)。   Subsequently, the substrate 9 on which the photosensitive material is applied to the target surface 91 is placed on the stage 3, and is sucked and held on the holding surface 31 of the stage 3 (step S12). At this time, since the substrate 9 follows the holding surface 31 of the stage 3, unevenness corresponding to slight unevenness (so-called waviness or warpage) of the holding surface 31 of the stage 3 is formed on the target surface 91 of the substrate 9. When the substrate 9 is held, the control unit 6 controls the substrate moving mechanism 2 to move the stage 3 in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and rotate around the stage rotation shaft 221, thereby The position of the substrate 9 is adjusted, and the substrate 9 is positioned at the drawing start position shown in FIG. 1 (that is, the (+ Y) side end of the substrate 9 is substantially opposite to the mask pattern of the mask portion 42) (step S13). ).

次に、制御部6の記憶部62に記憶されたフォーカス微調整情報と基板9の厚さに基づいて、描画開始位置に位置する基板9の対象面91のうち各マスク部42のマスクパターンの下方の領域の高さ(例えば、基台11の上面から高さ)が求められ、フレーム12を介して基台11に固定された各投影光学系44と対象面91との間の上下方向の距離が求められる。換言すれば、基板9の主走査方向における位置とフォーカス微調整情報とに基づいて、対象面91と各投影光学系44との間の距離が求められる。また、フォーカス微調整情報は、基板9の対象面91と投影光学系44との間の距離を実質的に示す情報といえる。   Next, based on the focus fine adjustment information stored in the storage unit 62 of the control unit 6 and the thickness of the substrate 9, the mask pattern of each mask unit 42 in the target surface 91 of the substrate 9 positioned at the drawing start position is determined. The height of the lower region (for example, the height from the upper surface of the base 11) is obtained, and the vertical direction between each projection optical system 44 fixed to the base 11 via the frame 12 and the target surface 91 is determined. Distance is required. In other words, the distance between the target surface 91 and each projection optical system 44 is obtained based on the position of the substrate 9 in the main scanning direction and the focus fine adjustment information. The focus fine adjustment information can be said to be information that substantially indicates the distance between the target surface 91 of the substrate 9 and the projection optical system 44.

そして、フォーカス微調整部61(図4参照)により、対象面91と投影光学系44との間の距離に基づいて(すなわち、基板9の主走査方向における位置とフォーカス微調整情報とに基づいて)各マスク部微動機構43が制御されることにより、各マスク部42が、マスク部42と投影光学系44とを結ぶ光軸に沿って投影光学系44に対して上下方向に微小に移動し、これにより、マスク部42のマスクパターンが基板9の対象面91に対して光学的に共役な位置に一致する(すなわち、光照射部4のフォーカス微調整が行われる)(ステップS14)。   Then, by the focus fine adjustment unit 61 (see FIG. 4), based on the distance between the target surface 91 and the projection optical system 44 (that is, based on the position of the substrate 9 in the main scanning direction and the focus fine adjustment information). ) By controlling each mask portion fine movement mechanism 43, each mask portion 42 slightly moves in the vertical direction with respect to the projection optical system 44 along the optical axis connecting the mask portion 42 and the projection optical system 44. As a result, the mask pattern of the mask unit 42 coincides with the optically conjugate position with respect to the target surface 91 of the substrate 9 (that is, the focus fine adjustment of the light irradiation unit 4 is performed) (step S14).

フォーカス微調整が終了すると、制御部6により基板移動機構2が制御されて基板9およびステージ3の(+Y)方向への移動が開始される(ステップS15)。また、基板9の移動開始とおよそ並行して、レーザ発振器45から出射された所定の周波数のパルス光が、マスク部42のマスクパターンを介して投影光学系44へと導かれ、基板9の対象面91においてマスクパターンに対応する照射領域に対する光の照射が開始される(ステップS16)。   When the focus fine adjustment is completed, the control unit 6 controls the substrate moving mechanism 2 to start the movement of the substrate 9 and the stage 3 in the (+ Y) direction (step S15). In parallel with the start of the movement of the substrate 9, pulse light having a predetermined frequency emitted from the laser oscillator 45 is guided to the projection optical system 44 through the mask pattern of the mask unit 42, and the target of the substrate 9 is detected. Irradiation of light to the irradiation area corresponding to the mask pattern on the surface 91 is started (step S16).

パターン描画装置1では、基板9の主走査方向への移動と並行して、基板9の主走査方向における位置とフォーカス微調整情報とに基づいてマスク部微動機構43が制御されることにより、マスク部42の上下方向における微小移動(すなわち、フォーカス微調整)が繰り返されるとともに、投影光学系44から基板9の対象面91に間欠的に光が照射される(ステップS17)。これにより、基板9の対象面91上の感光材料に、複数の矩形要素がX方向およびY方向にそれぞれ等ピッチにて配列された描画パターンが描画される。基板9の主走査が所定の移動終了位置まで到達すると、光の照射、並びに、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,S19)。   In the pattern drawing apparatus 1, in parallel with the movement of the substrate 9 in the main scanning direction, the mask portion fine movement mechanism 43 is controlled based on the position of the substrate 9 in the main scanning direction and the focus fine adjustment information. The fine movement in the vertical direction of the unit 42 (that is, fine focus adjustment) is repeated, and light is irradiated intermittently from the projection optical system 44 to the target surface 91 of the substrate 9 (step S17). Thereby, a drawing pattern in which a plurality of rectangular elements are arranged at equal pitches in the X direction and the Y direction is drawn on the photosensitive material on the target surface 91 of the substrate 9. When the main scanning of the substrate 9 reaches a predetermined movement end position, light irradiation and movement of the stage 3 and the substrate 9 are stopped (steps S18 and S19).

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)が確認される(ステップS20)。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(ステップS201)、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、基板9の主走査方向への移動と並行して、マスク部42の上下方向における微小移動によるフォーカス微調整が繰り返されるとともに、基板9の対象面91に間欠的に光が照射される(ステップS17)。その後、(−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S18,S19)。   When the first main scanning with respect to the photosensitive material on the substrate 9 is completed, it is confirmed whether or not the pattern drawing on the substrate 9 is continued (that is, whether or not the next main scanning is performed) (step S20). If there is a next scan, the sub-scanning mechanism 23 moves the substrate 9 in the sub-scanning direction (step S201), returns to step S15, moves the stage 3 in the (−Y) direction, and the substrate 9 Irradiation of light is started (steps S15 and S16). In parallel with the movement of the substrate 9 in the main scanning direction, fine focus adjustment by minute movement of the mask portion 42 in the vertical direction is repeated, and light is intermittently applied to the target surface 91 of the substrate 9 ( Step S17). Thereafter, the irradiation of light and the movement of the stage 3 are stopped at the movement end position on the (−Y) side (steps S18 and S19).

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光照射部4からの光の照射領域の主走査)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〜S20,S201)。基板9上の感光材料に描画パターンの全体が描画されると(ステップS20)、パターン描画装置1による描画動作が終了する。描画パターンが描画された基板9では、後工程において現像処理が施されることにより、感光材料の非露光部分が基板上から除去されて複数のサブ画素が形成される。上記処理は、サブ画素の各色に対して繰り返され、RGB3色のカラーレジストの画素パターンが形成される。   In the pattern drawing apparatus 1, the stage 3 is moved in the main scanning direction while irradiating light on the substrate 9 (that is, main scanning of the light irradiation region from the light irradiation unit 4 to the photosensitive material on the substrate 9). The operation is repeated a predetermined number of times (four times in the present embodiment) with the movement of the stage 3 in the sub-scanning direction between the main scans (steps S15 to S20, S201). When the entire drawing pattern is drawn on the photosensitive material on the substrate 9 (step S20), the drawing operation by the pattern drawing apparatus 1 is completed. In the substrate 9 on which the drawing pattern is drawn, a development process is performed in a subsequent process, whereby a non-exposed portion of the photosensitive material is removed from the substrate to form a plurality of subpixels. The above process is repeated for each color of the sub-pixels to form a pixel pattern of RGB color resists.

以上に説明したように、パターン描画装置1では、光照射部4のフォーカス微調整が行われる際に、マスクパターンを有するマスク部42をマスク部微動機構43により上下方向(すなわち、マスク部42と投影光学系44とを結ぶ光軸に沿う方向)に微小に移動することにより、基板9の対象面91に対して光学的に共役な位置にマスク部42のマスクパターンを一致させる。これにより、投影光学系を構成する光学素子の一部を移動してフォーカス調整を行う場合に比べて、パターン描画装置1の構造の複雑化を抑制しつつ高精度なフォーカスの微調整を行うことができる。その結果、基板9の対象面91上の感光材料に対する高精度な描画パターンの描画が実現される。   As described above, in the pattern writing apparatus 1, when fine adjustment of the focus of the light irradiation unit 4 is performed, the mask unit 42 having the mask pattern is moved in the vertical direction (that is, with the mask unit 42 by the mask unit fine movement mechanism 43). By making a slight movement in the direction along the optical axis connecting the projection optical system 44, the mask pattern of the mask portion 42 is made to coincide with a position optically conjugate with the target surface 91 of the substrate 9. Thereby, compared with the case where the focus adjustment is performed by moving a part of the optical elements constituting the projection optical system, the fine adjustment of the focus can be performed with high accuracy while suppressing the complication of the structure of the pattern drawing apparatus 1. Can do. As a result, a highly accurate drawing pattern can be drawn on the photosensitive material on the target surface 91 of the substrate 9.

また、マスク部の上下方向における微小な移動を簡素な構造にて実現することができるため、マスク部を微小に移動する機構を有しない既存のパターン描画装置に、上述のマスク部微動機構43と同様の機構を容易に追加することができ、これにより、高精度なフォーカスの微調整が可能とされる。   In addition, since the minute movement in the vertical direction of the mask portion can be realized with a simple structure, the above-described mask fine movement mechanism 43 and the above-described pattern drawing device 43 having no mechanism for minutely moving the mask portion can be used. A similar mechanism can be easily added, and this enables fine adjustment of the focus with high accuracy.

このように、パターン描画装置1では、装置構造の複雑化を抑制しつつ高精度なフォーカス調整が可能とされ、高精度な描画パターンの描画が実現されるため、パターン描画装置1の構造は、更なる高精細化が要求される液晶表示装置の画素パターンとなる描画パターンの描画に特に適しているといえる。   As described above, in the pattern drawing apparatus 1, high-precision focus adjustment is possible while suppressing the complexity of the apparatus structure, and drawing of a high-precision drawing pattern is realized. It can be said that it is particularly suitable for drawing a drawing pattern, which is a pixel pattern of a liquid crystal display device that requires higher definition.

また、パターン描画装置1では、基板9を投影光学系44に対して相対的に主走査方向に移動する基板移動機構2により基板9が主走査方向に移動する間に、投影光学系44と基板9の対象面91との間の距離を実質的に示すフォーカス微調整情報に基づいてマスク部微動機構43によるフォーカス微調整が行われつつ、投影光学系44から基板9の対象面91に間欠的に光が照射されて描画パターンが描画される。このように、高速にて移動する基板9に対する描画パターンの描画中に、主走査方向における対象面91の高さ(すなわち、上下方向の位置)の変化に対応してフォーカス微調整を繰り返し行うことにより、より高精度なフォーカス調整が実現され、その結果、さらに高精度な描画パターンの描画が実現される。   In the pattern drawing apparatus 1, the projection optical system 44 and the substrate are moved while the substrate 9 is moved in the main scanning direction by the substrate moving mechanism 2 that moves the substrate 9 in the main scanning direction relative to the projection optical system 44. 9 is intermittently applied from the projection optical system 44 to the target surface 91 of the substrate 9 while performing fine focus adjustment by the mask fine movement mechanism 43 based on the focus fine adjustment information substantially indicating the distance between the target surface 91 and the target surface 91. A pattern is drawn by irradiating light. Thus, during the drawing of the drawing pattern on the substrate 9 moving at a high speed, the focus fine adjustment is repeatedly performed corresponding to the change in the height of the target surface 91 in the main scanning direction (that is, the vertical position). Thus, more accurate focus adjustment is realized, and as a result, drawing of a drawing pattern with higher accuracy is realized.

パターン描画装置1では、ステージ3の保持面31上の複数の位置における保持面31の高さを示す情報が、フォーカス微調整情報としてフォーカス微調整に利用されることにより、ステージ3の保持面31の凹凸によるフォーカスのずれを精度良く調整することができる。これにより、描画パターンの描画の更なる高精度化が実現される。また、ステージ3の保持面31に要求される平面度(すなわち、平滑さの程度)が過剰に高くなることが防止され、パターン描画装置1の製造コストの増大が防止される。   In the pattern drawing apparatus 1, information indicating the height of the holding surface 31 at a plurality of positions on the holding surface 31 of the stage 3 is used for focus fine adjustment as focus fine adjustment information, whereby the holding surface 31 of the stage 3 is used. It is possible to accurately adjust the focus shift due to the unevenness. As a result, higher accuracy in drawing the drawing pattern is realized. Further, the flatness required for the holding surface 31 of the stage 3 (that is, the degree of smoothness) is prevented from becoming excessively high, and an increase in manufacturing cost of the pattern writing apparatus 1 is prevented.

なお、パターン描画装置1の記憶部62に記憶されるフォーカス微調整情報は、必ずしも、ステージ3の保持面31の高さを測定する距離センサ等からの出力そのものには限定されない。例えば、基板9をY方向に移動しつつX方向に配列された3つの距離センサにより保持面31の高さを測定し、複数の測定位置の間の位置における保持面31の高さが補間により求められてフォーカス微調整情報とされてもよい。また、フォーカス微調整情報は、必ずしもステージ3の保持面31の高さを示す情報には限定されず、例えば、ステップS14においてフォーカス微調整が行われる描画開始位置における保持面31の高さを基準高さとして、保持面31上の複数の位置における保持面31の高さと当該基準高さとの差が求められ、フォーカス微調整情報として記憶部62に記憶されてもよい。   Note that the focus fine adjustment information stored in the storage unit 62 of the pattern drawing apparatus 1 is not necessarily limited to the output itself from the distance sensor or the like that measures the height of the holding surface 31 of the stage 3. For example, the height of the holding surface 31 is measured by three distance sensors arranged in the X direction while moving the substrate 9 in the Y direction, and the height of the holding surface 31 at a position between a plurality of measurement positions is interpolated. The focus fine adjustment information may be obtained. Further, the focus fine adjustment information is not necessarily limited to information indicating the height of the holding surface 31 of the stage 3. For example, the focus fine adjustment information is based on the height of the holding surface 31 at the drawing start position where the focus fine adjustment is performed in step S14. As the height, a difference between the height of the holding surface 31 at a plurality of positions on the holding surface 31 and the reference height may be obtained and stored in the storage unit 62 as focus fine adjustment information.

さらには、保持面31上に吸着保持された基板9の対象面91の高さを示す情報が、ステージ3の保持面31の高さを示す情報から求められて(すなわち、保持面31の高さに基板9の厚さを加えることにより求められて)フォーカス微調整情報として記憶部62に記憶され、当該フォーカス微調整情報に基づいてマスク部微動機構43の制御が行われてもよい。また、基板9の反りやうねり等の情報が予めわかっている場合には、これらの情報を含めて基板9の対象面91の高さを示す情報が求められてフォーカス微調整情報とされてもよい。   Further, information indicating the height of the target surface 91 of the substrate 9 sucked and held on the holding surface 31 is obtained from information indicating the height of the holding surface 31 of the stage 3 (that is, the height of the holding surface 31). Further, it may be obtained by adding the thickness of the substrate 9 to the storage unit 62 as fine focus adjustment information, and the mask fine movement mechanism 43 may be controlled based on the fine focus adjustment information. In addition, when information such as warpage or waviness of the substrate 9 is known in advance, information indicating the height of the target surface 91 of the substrate 9 including this information is obtained and used as focus fine adjustment information. Good.

光照射部4では、複数組のマスク部42、投影光学系44およびマスク部微動機構43において、各マスク部微動機構43が他のマスク部微動機構43から独立して制御されることにより、基板9の対象面91において、複数のマスク部42に対応する複数の領域(すなわち、X方向に配列された複数の領域)の高さが異なる場合であっても、各マスク部42のマスクパターンを基板9の対象面91に対して光学的に共役な位置に一致させることができる。これにより、さらに高精度なフォーカス調整が実現される。   In the light irradiation unit 4, the mask unit fine movement mechanism 43 is controlled independently of the other mask unit fine movement mechanisms 43 in the plurality of sets of mask units 42, the projection optical system 44, and the mask unit fine movement mechanism 43. Even if the heights of the plurality of regions corresponding to the plurality of mask portions 42 (that is, the plurality of regions arranged in the X direction) on the nine target surfaces 91 are different, the mask pattern of each mask portion 42 is The position can be made optically conjugate with the target surface 91 of the substrate 9. Thereby, the focus adjustment with higher accuracy is realized.

光照射部4のマスク部微動機構43では、一端が投影光学系44に対して相対的に固定されるとともに他端がマスク部42に接続されたピエゾ素子434の伸縮によりマスク部42が上下方向に微小に移動されることにより、マスク部42の上下方向における高精度な移動を実現しつつマスク部微動機構43を小型化することができる。   In the mask fine movement mechanism 43 of the light irradiation unit 4, the mask unit 42 is moved in the vertical direction by expansion and contraction of the piezo element 434 having one end fixed relative to the projection optical system 44 and the other end connected to the mask unit 42. Thus, the mask portion fine movement mechanism 43 can be reduced in size while realizing a highly accurate movement of the mask portion 42 in the vertical direction.

また、マスク部42では、第1マスク421の第1マスクパターンと第2マスク422の第2マスクパターンとを光学的に重ね合わせることによりマスクパターンが形成されるため、第1マスク421を第2マスク422に対して相対的に移動することにより、マスクパターンを容易に変更することができる。その結果、複数種類の描画パターンの描画に容易に対応することができる。   In the mask portion 42, since the mask pattern is formed by optically overlapping the first mask pattern of the first mask 421 and the second mask pattern of the second mask 422, the first mask 421 is changed to the second mask pattern. By moving relative to the mask 422, the mask pattern can be easily changed. As a result, a plurality of types of drawing patterns can be easily handled.

次に、本発明の第2の実施の形態に係るパターン描画装置について説明する。図12は、第2の実施の形態に係るパターン描画装置1aの正面図である。図12に示すように、パターン描画装置1aは、各投影光学系44の下側(すなわち、(−Z)側)に固定された距離測定部48を備える。その他の構成は、図1ないし図3に示すパターン描画装置1と同様であり、以下の説明において同符号を付す。   Next, a pattern drawing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a front view of the pattern drawing apparatus 1a according to the second embodiment. As shown in FIG. 12, the pattern drawing apparatus 1 a includes a distance measurement unit 48 fixed to the lower side (that is, (−Z) side) of each projection optical system 44. Other configurations are the same as those of the pattern drawing apparatus 1 shown in FIGS. 1 to 3, and the same reference numerals are given in the following description.

図12に示すように、距離測定部48は、主走査方向に関してマスク部42のマスク取付部424の開口4241近傍、かつ、投影光学系44と基板9とを結ぶ光軸(すなわち、投影光学系44の光軸)近傍に配置される。パターン描画装置1aでは、距離測定部48により、投影光学系44の光軸に沿う上下方向における基板9の対象面91までの距離が測定され、測定結果に基づいて投影光学系44と基板9の対象面91との間の上下方向の距離(すなわち、投影光学系44の複数の光学素子のうち最も基板9側に配置された光学素子と、基板9の対象面91との間の上下方向の距離)が求められる。換言すれば、距離測定部48により、投影光学系44と基板9の対象面91との間の上下方向の距離が実質的に測定される。パターン描画装置1aでは、13個の距離測定部48が、13個の投影光学系44にそれぞれ取り付けられて副走査方向(すなわち、X方向)に直線状に配列される。   As shown in FIG. 12, the distance measuring unit 48 is in the vicinity of the opening 4241 of the mask mounting portion 424 of the mask unit 42 in the main scanning direction and the optical axis (that is, the projection optical system) connecting the projection optical system 44 and the substrate 9. 44 optical axis). In the pattern drawing apparatus 1a, the distance measuring unit 48 measures the distance to the target surface 91 of the substrate 9 in the vertical direction along the optical axis of the projection optical system 44, and the projection optical system 44 and the substrate 9 are measured based on the measurement result. The vertical distance between the target surface 91 (that is, the vertical distance between the optical element disposed closest to the substrate 9 among the plurality of optical elements of the projection optical system 44 and the target surface 91 of the substrate 9). Distance) is required. In other words, the distance measurement unit 48 substantially measures the vertical distance between the projection optical system 44 and the target surface 91 of the substrate 9. In the pattern drawing apparatus 1a, the 13 distance measuring units 48 are respectively attached to the 13 projection optical systems 44 and arranged linearly in the sub-scanning direction (that is, the X direction).

図13.Aおよび図13.Bは、パターン描画装置1aによる描画パターンの描画の流れを示す図である。パターン描画装置1aにより描画パターンが描画される際には、まず、対象面91に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の保持面31に吸着されて保持される(ステップS31)。このとき、基板9はステージ3の保持面31に倣うため、基板9の対象面91に、ステージ3の保持面31の僅かな凹凸(いわゆる、うねりや反り)に対応する凹凸が形成される。また、基板9がステージ3に保持されていない状態において対象面91に凹凸がある場合や、基板9に厚さムラが有る場合には、ステージ3に保持された基板9の対象面91の形状は、これらの凹凸や厚さムラの影響を受けたものとなる。   FIG. A and FIG. B is a diagram illustrating a drawing pattern drawing flow by the pattern drawing apparatus 1a. When a drawing pattern is drawn by the pattern drawing apparatus 1a, first, the substrate 9 coated with a photosensitive material on the target surface 91 is placed on the stage 3, and is sucked and held on the holding surface 31 of the stage 3. (Step S31). At this time, since the substrate 9 follows the holding surface 31 of the stage 3, unevenness corresponding to slight unevenness (so-called waviness or warpage) of the holding surface 31 of the stage 3 is formed on the target surface 91 of the substrate 9. In addition, when the target surface 91 is uneven when the substrate 9 is not held on the stage 3 or when the substrate 9 has uneven thickness, the shape of the target surface 91 of the substrate 9 held on the stage 3 Is affected by these unevenness and thickness unevenness.

基板9が保持されると、基板9の位置が調整されて基板9が図12に示す移動開始位置(すなわち、基板9の(+Y)側の端部が13個の距離測定部48とほぼ対向する位置)に位置し(ステップS32)、ステージ3の(+Y)方向への移動が開始される(ステップS33)。続いて、制御部6(図4参照)により各距離測定部48が制御されることにより、各投影光学系44と基板9の対象面91との間の上下方向の距離の測定が開始される(ステップS34)。各距離測定部48からの出力は制御部6へと送られ、フォーカス微調整情報としてフォーカス微調整部61(図4参照)に入力される。   When the substrate 9 is held, the position of the substrate 9 is adjusted, and the substrate 9 is moved to the movement start position shown in FIG. 12 (that is, the (+ Y) side end of the substrate 9 is substantially opposite to the 13 distance measuring units 48. (Step S32), the movement of the stage 3 in the (+ Y) direction is started (Step S33). Subsequently, each distance measuring unit 48 is controlled by the control unit 6 (see FIG. 4), whereby measurement of the vertical distance between each projection optical system 44 and the target surface 91 of the substrate 9 is started. (Step S34). The output from each distance measurement unit 48 is sent to the control unit 6 and input to the focus fine adjustment unit 61 (see FIG. 4) as focus fine adjustment information.

次に、基板9が描画開始位置(すなわち、基板9の(+Y)側の端部がマスク部42のマスクパターンとほぼ対向する位置)に位置すると、フォーカス微調整部61により、距離測定部48にて得られたフォーカス微調整情報に基づいて各マスク部微動機構43が制御されることにより、各マスク部42が、マスク部42と投影光学系44とを結ぶ光軸に沿って投影光学系44に対して上下方向に微小に移動し、これにより、マスク部42のマスクパターンが基板9の対象面91に対して光学的に共役な位置に一致する(すなわち、光照射部4のフォーカス微調整が行われる)(ステップS35)。   Next, when the substrate 9 is positioned at a drawing start position (that is, a position where the (+ Y) side end portion of the substrate 9 is substantially opposite to the mask pattern of the mask portion 42), the focus fine adjustment unit 61 causes the distance measurement unit 48 to move. The mask fine movement mechanism 43 is controlled on the basis of the focus fine adjustment information obtained in the above, so that each mask 42 is projected along the optical axis connecting the mask 42 and the projection optical system 44. 44, the mask pattern of the mask portion 42 coincides with an optically conjugate position with respect to the target surface 91 of the substrate 9 (that is, the focus fineness of the light irradiation portion 4). Adjustment is performed) (step S35).

そして、レーザ発振器45から出射された所定の周波数のパルス光が、マスク部42のマスクパターンを介して投影光学系44へと導かれ、基板9の対象面91においてマスクパターンに対応する照射領域に対する光の照射が開始される(ステップS36)。   Then, the pulse light having a predetermined frequency emitted from the laser oscillator 45 is guided to the projection optical system 44 through the mask pattern of the mask portion 42, and the irradiation surface corresponding to the mask pattern on the target surface 91 of the substrate 9. Light irradiation is started (step S36).

パターン描画装置1aでは、基板9の主走査方向への移動と並行して、距離測定部48による投影光学系44と基板9の対象面91との間の距離の測定、および、当該測定結果に基づくマスク部微動機構43によるマスク部42の上下方向における微小移動(すなわち、フォーカス微調整)が繰り返されるとともに、投影光学系44から基板9の対象面91に間欠的に光が照射される(ステップS37)。これにより、基板9の対象面91上の感光材料に、複数の矩形要素がX方向およびY方向にそれぞれ等ピッチにて配列された描画パターンが描画される。基板9の主走査が所定の移動終了位置まで到達すると、光の照射、距離測定部48による距離の測定、並びに、ステージ3および基板9の移動が停止される(ステップS38〜S40)。   In the pattern drawing apparatus 1a, in parallel with the movement of the substrate 9 in the main scanning direction, the distance measurement unit 48 measures the distance between the projection optical system 44 and the target surface 91 of the substrate 9, and the measurement result is The fine movement (that is, fine focus adjustment) of the mask portion 42 by the mask portion fine movement mechanism 43 based on the mask portion fine movement mechanism 43 is repeated, and light is radiated intermittently from the projection optical system 44 to the target surface 91 of the substrate 9 (step) S37). Thereby, a drawing pattern in which a plurality of rectangular elements are arranged at equal pitches in the X direction and the Y direction is drawn on the photosensitive material on the target surface 91 of the substrate 9. When main scanning of the substrate 9 reaches a predetermined movement end position, light irradiation, distance measurement by the distance measuring unit 48, and movement of the stage 3 and the substrate 9 are stopped (steps S38 to S40).

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)が確認される(ステップS41)。次の走査が有る場合には、基板移動機構2の副走査機構23により基板9が副走査方向へと移動され(ステップS411)、ステップS33に戻ってステージ3の(−Y)方向への移動、投影光学系44と基板9の対象面91との間の距離の測定、マスク部42の上下方向における微小移動によるフォーカス微調整、および、基板9への光の照射が開始される(ステップS33〜S36)。そして、基板9の主走査方向への移動と並行して、投影光学系44と対象面91との間の距離の測定、および、フォーカス微調整が繰り返されるとともに、基板9の対象面91に間欠的に光が照射される(ステップS37)。その後、(−Y)側の移動終了位置において、光の照射、距離測定部48による距離の測定、および、ステージ3の移動が停止される(ステップS38〜S40)。   When the first main scanning with respect to the photosensitive material on the substrate 9 is completed, it is confirmed whether or not the pattern drawing on the substrate 9 is continued (that is, whether or not the next main scanning is performed) (step S41). If there is a next scan, the substrate 9 is moved in the sub-scanning direction by the sub-scanning mechanism 23 of the substrate moving mechanism 2 (step S411), and the process returns to step S33 to move the stage 3 in the (−Y) direction. Then, measurement of the distance between the projection optical system 44 and the target surface 91 of the substrate 9, fine focus adjustment by minute movement of the mask portion 42 in the vertical direction, and irradiation of light to the substrate 9 are started (step S 33). To S36). In parallel with the movement of the substrate 9 in the main scanning direction, the measurement of the distance between the projection optical system 44 and the target surface 91 and the fine focus adjustment are repeated, and the target surface 91 of the substrate 9 is intermittently moved. Is irradiated with light (step S37). Thereafter, at the movement end position on the (−Y) side, the light irradiation, the distance measurement by the distance measuring unit 48, and the movement of the stage 3 are stopped (steps S38 to S40).

パターン描画装置1a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S33〜S41,S411)。基板9上の感光材料に描画パターンの全体が描画されると(ステップS41)、パターン描画装置1aによる描画動作が終了する。   In the pattern drawing apparatus 1a, the movement of the stage 3 in the main scanning direction performed while irradiating the substrate 9 with light is performed a predetermined number of times (this embodiment) with the movement of the stage 3 in the sub-scanning direction between each main scanning. In this form, the process is repeated 4 times (steps S33 to S41, S411). When the entire drawing pattern is drawn on the photosensitive material on the substrate 9 (step S41), the drawing operation by the pattern drawing apparatus 1a is completed.

以上に説明したように、パターン描画装置1aでは、第1の実施の形態と同様に、マスクパターンを有するマスク部42を上下方向に微小に移動してフォーカス微調整が行われることにより、パターン描画装置1aの構造の複雑化を抑制しつつ高精度なフォーカス調整を行うことができる。その結果、基板9の対象面91上の感光材料に対する高精度な描画パターンの描画が実現される。   As described above, in the pattern drawing apparatus 1a, as in the first embodiment, the fine pattern adjustment is performed by finely moving the mask portion 42 having the mask pattern in the vertical direction, thereby performing pattern drawing. High-precision focus adjustment can be performed while suppressing the complexity of the structure of the apparatus 1a. As a result, a highly accurate drawing pattern can be drawn on the photosensitive material on the target surface 91 of the substrate 9.

また、パターン描画装置1aでは、基板9が主走査方向に移動する間に、投影光学系44と基板9の対象面91との間の距離を示すフォーカス微調整情報に基づいてフォーカス微調整が行われつつ描画パターンが描画される。このように、第1の実施の形態と同様に、高速にて移動する基板9に値する描画パターンの描画中に、主走査方向における対象面91の高さ(すなわち、上下方向の位置)の変化に対応してフォーカス微調整を繰り返し行うことにより、より高精度なフォーカス調整が実現され、その結果、さらに高精度な描画パターンの描画が実現される。   In the pattern drawing apparatus 1a, fine focus adjustment is performed based on focus fine adjustment information indicating the distance between the projection optical system 44 and the target surface 91 of the substrate 9 while the substrate 9 moves in the main scanning direction. The drawing pattern is drawn while being drawn. As described above, as in the first embodiment, the height of the target surface 91 in the main scanning direction (that is, the vertical position) changes during the drawing of the drawing pattern worthy of the substrate 9 that moves at high speed. By repeatedly performing fine focus adjustment in response to the above, more accurate focus adjustment is realized, and as a result, drawing of a more accurate drawing pattern is realized.

第2の実施の形態に係るパターン描画装置1aでは、特に、基板9の主走査方向への移動と並行して距離測定部48により投影光学系44と基板9の対象面91との間の距離が繰り返し測定され、距離測定部48からの出力がフォーカス微調整情報とされる。これにより、基板9の対象面91の凹凸によるフォーカスのずれを精度良く調整することができ、その結果、描画パターンの描画の更なる高精度化が実現される。また、第1の実施の形態と同様に、ステージ3の保持面31に要求される平面度が過剰に高くなることが防止され、パターン描画装置1aの製造コストの増大が防止される。   In the pattern writing apparatus 1a according to the second embodiment, in particular, the distance between the projection optical system 44 and the target surface 91 of the substrate 9 by the distance measuring unit 48 in parallel with the movement of the substrate 9 in the main scanning direction. Are repeatedly measured, and the output from the distance measuring unit 48 is used as focus fine adjustment information. Thereby, the focus shift due to the unevenness of the target surface 91 of the substrate 9 can be adjusted with high accuracy, and as a result, higher accuracy in drawing the drawing pattern is realized. Further, as in the first embodiment, the flatness required for the holding surface 31 of the stage 3 is prevented from becoming excessively high, and an increase in manufacturing cost of the pattern writing apparatus 1a is prevented.

パターン描画装置1aでは、複数の基板に対して描画が行われる際に、各基板に対する描画において投影光学系44と基板の対象面との間の距離が測定され、測定結果に基づいてフォーカス微調整が行われる。このため、パターン描画装置1aの構造は、許容値の範囲を超える凹凸を有する(すなわち、投影光学系44の焦点深度の範囲を超える凹凸を有する)複数の基板に対して行われる連続的な描画パターンの描画に特に適している。   In the pattern drawing apparatus 1a, when drawing is performed on a plurality of substrates, the distance between the projection optical system 44 and the target surface of the substrate is measured in drawing on each substrate, and focus fine adjustment is performed based on the measurement result. Is done. For this reason, the structure of the pattern drawing apparatus 1a has continuous projections performed on a plurality of substrates having irregularities exceeding the allowable range (that is, irregularities exceeding the focal depth range of the projection optical system 44). It is particularly suitable for pattern drawing.

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。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible.

例えば、マスク部微動機構43では、ピエゾ素子434に代えて磁歪素子やシリンダ等によりマスク部42の上下方向における微小移動が実現されてもよい。また、リンク機構47に代えて、リニアガイド等が設けられることにより、マスク部42の上下方向における微小移動の際に、マスク部42の第1マスク421および第2マスク422の主面が、マスク部42と投影光学系44とを結ぶ光軸に対して垂直に維持されてもよい。   For example, in the mask portion fine movement mechanism 43, a minute movement in the vertical direction of the mask portion 42 may be realized by a magnetostrictive element, a cylinder, or the like instead of the piezo element 434. In addition, by providing a linear guide or the like instead of the link mechanism 47, the main surfaces of the first mask 421 and the second mask 422 of the mask portion 42 are masked when the mask portion 42 is finely moved in the vertical direction. It may be maintained perpendicular to the optical axis connecting the unit 42 and the projection optical system 44.

なお、上記実施の形態では、ステージ3に保持された基板9の対象面91が投影光学系44の焦点深度の範囲内にほぼ位置している(すなわち、およそのフォーカス調整が予め終了している)ものとして説明しているが、パターン描画装置では、例えば、基板9をステージ3と共に昇降する昇降機構が設けられ、基板9に対する描画開始よりも前に、マスク部微動機構43によるマスク部42の移動に比べて基板9が大きく昇降されることにより、マスク部微動機構43によるフォーカス微調整に比べて精度が低いおよそのフォーカス調整が行われてもよい。   In the above embodiment, the target surface 91 of the substrate 9 held on the stage 3 is substantially located within the range of the focal depth of the projection optical system 44 (that is, the approximate focus adjustment has been completed in advance). However, in the pattern drawing apparatus, for example, an elevating mechanism for raising and lowering the substrate 9 together with the stage 3 is provided, and before the drawing on the substrate 9 is started, the mask portion 42 by the mask portion fine movement mechanism 43 is provided. By roughly moving the substrate 9 up and down compared to the movement, an approximate focus adjustment with a lower accuracy than the focus fine adjustment by the mask fine movement mechanism 43 may be performed.

マスク部42では、第1マスク421に3種類の透光部4211〜4213がそれぞれ1列ずつ形成されているが、各透光部は複数列設けられてもよく、また、4種類以上あるいは2種類以下の透光部が第1マスク421に形成されてもよい(第2マスク422においても同様)。マスク部42では、第1マスク421および第2マスク422に代えて、マスクパターンが形成された1枚のマスクのみが設けられてもよい。   In the mask portion 42, the first mask 421 has three types of light transmitting portions 4211 to 4213 formed in each row, but each light transmitting portion may be provided in a plurality of rows, and more than four types or two or two. Less than or equal to type of translucent part may be formed on the first mask 421 (the same applies to the second mask 422). In the mask portion 42, instead of the first mask 421 and the second mask 422, only one mask on which a mask pattern is formed may be provided.

上記実施の形態に係るパターン描画装置では、基板9が主走査方向に連続移動する間に、レーザ発振器45から連続的に光が出射されて基板9の対象面91上に連続的に照射されることにより、対象面91上の感光材料にストライプ状の描画パターンが描画されてもよい。   In the pattern writing apparatus according to the above embodiment, light is continuously emitted from the laser oscillator 45 and continuously irradiated onto the target surface 91 of the substrate 9 while the substrate 9 continuously moves in the main scanning direction. Thus, a stripe-like drawing pattern may be drawn on the photosensitive material on the target surface 91.

光照射部4では、一のレーザ発振器45に代えて設けられた13個のレーザ発振器からの光がそれぞれ、13個の照明光学系41へと導かれてもよい。また、光照射部4では、必ずしも13組の照明光学系41、マスク部42、マスク部微動機構43および投影光学系44が設けられる必要はなく、12組以下(1組であってもよい。)または14組以上の照明光学系41、マスク部42、マスク部微動機構43および投影光学系44が設けられてよい。   In the light irradiation unit 4, the light from 13 laser oscillators provided instead of the one laser oscillator 45 may be guided to 13 illumination optical systems 41. In the light irradiation unit 4, the 13 sets of the illumination optical system 41, the mask unit 42, the mask unit fine movement mechanism 43, and the projection optical system 44 do not necessarily need to be provided. ) Or 14 sets or more of the illumination optical system 41, the mask part 42, the mask part fine movement mechanism 43, and the projection optical system 44 may be provided.

上記実施の形態に係るパターン描画装置では、停止された状態のステージ3に対して光照射部4が移動することにより、基板9が光照射部4の投影光学系44に対して相対的に移動されてもよい。   In the pattern writing apparatus according to the above embodiment, the substrate 9 moves relative to the projection optical system 44 of the light irradiation unit 4 by moving the light irradiation unit 4 with respect to the stage 3 in a stopped state. May be.

パターン描画装置では、液晶表示装置用のカラーフィルタ基板に対して、画素パターン以外の他のパターン(例えば、ブラックマトリックスやフォトスペーサ)に対応する描画パターンが描画されてもよい。また、パターン描画装置は、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基板に対する描画パターンの描画に利用されてもよく、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描画パターンの描画に利用することもできる。   In the pattern drawing apparatus, a drawing pattern corresponding to a pattern other than the pixel pattern (for example, a black matrix or a photo spacer) may be drawn on a color filter substrate for a liquid crystal display device. The pattern drawing apparatus may be used for drawing a drawing pattern on a substrate for a flat display device such as a plasma display device or an organic EL display device, and may be a semiconductor substrate, a printed wiring board, or a glass substrate for a photomask. It can also be used for drawing a drawing pattern with respect to the above.

第1の実施の形態に係るパターン描画装置の正面図である。It is a front view of the pattern drawing apparatus which concerns on 1st Embodiment. パターン描画装置の右側面図である。It is a right view of a pattern drawing apparatus. パターン描画装置の平面図である。It is a top view of a pattern drawing apparatus. 制御部の機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function of a control part. マスク部およびマスク部微動機構近傍を拡大して示す正面図である。It is a front view which expands and shows the mask part and mask part fine movement mechanism vicinity. マスク部およびマスク部微動機構の右側面図である。It is a right view of a mask part and a mask part fine movement mechanism. マスク部およびマスク部微動機構の平面図である。It is a top view of a mask part and a mask part fine movement mechanism. 第1マスクの平面図である。It is a top view of the 1st mask. 第2マスクの平面図であるIt is a top view of the 2nd mask. マスク部およびマスク部微動機構の右側面図である。It is a right view of a mask part and a mask part fine movement mechanism. マスク部およびマスク部微動機構の右側面図である。It is a right view of a mask part and a mask part fine movement mechanism. 描画パターンの描画の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of drawing of a drawing pattern. 第2の実施の形態に係るパターン描画装置の正面図である。It is a front view of the pattern drawing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 描画パターンの描画の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of drawing of a drawing pattern. 描画パターンの描画の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of drawing of a drawing pattern.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a パターン描画装置
2 基板移動機構
3 ステージ
9 基板
31 保持面
42 マスク部
43 マスク部微動機構
44 投影光学系
45 レーザ発振器
47 リンク機構
48 距離測定部
61 フォーカス微調整部
62 記憶部
91 対象面
421 第1マスク
422 第2マスク
434 ピエゾ素子
S11〜S20,S31〜S41,S201,S411 ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Pattern drawing apparatus 2 Substrate moving mechanism 3 Stage 9 Substrate 31 Holding surface 42 Mask part 43 Mask part fine movement mechanism 44 Projection optical system 45 Laser oscillator 47 Link mechanism 48 Distance measuring part 61 Focus fine adjustment part 62 Storage part 91 Target surface 421 First mask 422 Second mask 434 Piezo element S11 to S20, S31 to S41, S201, S411 Step

Claims (14)

基板上の感光材料に光を照射してパターンを描画するパターン描画装置であって、
光源と、
前記光源からの光が導かれる対象面を有する基板を保持する基板保持部と、
前記光源からの光が部分的に通過するマスクパターンを有するマスク部と、
前記マスク部からの光を前記基板へと導く投影光学系と、
前記マスク部と前記投影光学系とを結ぶ光軸に沿って前記マスク部を前記投影光学系に対して微小に移動するマスク部微動機構と、
前記マスク部微動機構を制御することにより、前記基板の前記対象面に対して光学的に共役な位置に前記マスク部の前記マスクパターンを一致させるフォーカス微調整部と、
を備えることを特徴とするパターン描画装置。
A pattern drawing apparatus for drawing a pattern by irradiating light to a photosensitive material on a substrate,
A light source;
A substrate holding part for holding a substrate having a target surface to which light from the light source is guided;
A mask portion having a mask pattern through which light from the light source partially passes;
A projection optical system that guides light from the mask part to the substrate;
A mask part fine movement mechanism that finely moves the mask part relative to the projection optical system along an optical axis connecting the mask part and the projection optical system;
A fine focus adjustment unit that matches the mask pattern of the mask unit to a position optically conjugate with the target surface of the substrate by controlling the mask unit fine movement mechanism;
A pattern drawing apparatus comprising:
請求項1に記載のパターン描画装置であって、
前記基板を前記基板保持部と共に前記対象面に平行な所定の移動方向へと前記投影光学系に対して相対的に移動する基板移動機構をさらに備え、
前記基板が移動する間に、前記投影光学系から前記対象面に間欠的または連続的に光が照射されるとともに、前記投影光学系と前記対象面との間の距離を実質的に示すフォーカス微調整情報に基づいて前記マスク部微動機構の制御が行われることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 1,
A substrate moving mechanism that moves the substrate relative to the projection optical system in a predetermined moving direction parallel to the target surface together with the substrate holding unit;
While the substrate is moving, the projection optical system irradiates the target surface with light intermittently or continuously, and a focus fine that substantially indicates the distance between the projection optical system and the target surface. A pattern drawing apparatus, wherein the mask fine movement mechanism is controlled based on adjustment information.
請求項2に記載のパターン描画装置であって、
前記基板保持部が、前記基板が載置される保持面を有し、
前記フォーカス微調整部が、前記フォーカス微調整情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記フォーカス微調整情報が、前記保持面上の複数の位置における前記保持面の高さを示す情報または当該情報から求められた情報であることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 2,
The substrate holder has a holding surface on which the substrate is placed;
The focus fine adjustment unit further includes a storage unit that stores the focus fine adjustment information,
The pattern drawing apparatus, wherein the focus fine adjustment information is information indicating the height of the holding surface at a plurality of positions on the holding surface or information obtained from the information.
請求項2に記載のパターン描画装置であって、
前記投影光学系の光軸に沿う方向における前記投影光学系と前記対象面との間の距離を実質的に測定する距離測定部をさらに備え、
前記基板移動機構による前記基板の移動と並行して前記距離測定部により前記距離が繰り返し測定され、前記距離測定部からの出力が前記フォーカス微調整情報として前記フォーカス微調整部に入力されることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 2,
A distance measuring unit that substantially measures the distance between the projection optical system and the target surface in a direction along the optical axis of the projection optical system;
In parallel with the movement of the substrate by the substrate moving mechanism, the distance is repeatedly measured by the distance measurement unit, and an output from the distance measurement unit is input to the focus fine adjustment unit as the focus fine adjustment information. A characteristic pattern drawing apparatus.
請求項1ないし4のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記マスク部微動機構が、一端が前記投影光学系に対して相対的に固定されるとともに他端が前記マスク部に接続されたピエゾ素子を備え、前記ピエゾ素子が伸縮することにより前記マスク部が前記光軸に沿って微小に移動することを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The mask portion fine movement mechanism includes a piezo element having one end fixed relatively to the projection optical system and the other end connected to the mask portion, and the piezo element expands and contracts to expand the mask portion. A pattern drawing apparatus characterized by moving minutely along the optical axis.
請求項5に記載のパターン描画装置であって、
前記マスク部が、一方の端部が前記投影光学系に対して相対的に固定されたリンク機構により支持されることを特徴とするパターン描画装置。
It is a pattern drawing apparatus of Claim 5, Comprising:
The pattern drawing apparatus, wherein the mask unit is supported by a link mechanism having one end fixed relatively to the projection optical system.
請求項1ないし6のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記マスク部が、
前記光源からの光が部分的に通過する第1マスクパターンが形成された第1マスクと、
前記第1マスクに対して光学的に重ね合わされ、前記第1マスクからの光が部分的に通過する第2マスクパターンが形成された第2マスクと、
を備え、
前記マスクパターンが、前記第2マスクパターンと前記第1マスクパターンとが光学的に重なり合って形成されるパターンであることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The mask portion is
A first mask formed with a first mask pattern through which light from the light source partially passes;
A second mask optically superimposed on the first mask and formed with a second mask pattern through which light from the first mask partially passes;
With
The pattern drawing apparatus, wherein the mask pattern is a pattern formed by optically overlapping the second mask pattern and the first mask pattern.
請求項1ないし7のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記マスク部、前記投影光学系および前記マスク部微動機構と同様のもう1つのマスク部、もう1つの投影光学系およびもう1つのマスク部微動機構をさらに備え、
前記光源またはもう1つの光源からの光が前記もう1つのマスク部および前記もう1つの投影光学系を介して前記基板の前記対象面へと導かれ、
前記フォーカス調整部が前記もう1つマスク部微動機構を前記マスク部微動機構から独立して制御することにより、前記基板の前記対象面に対して光学的に共役な位置に前記もう1つのマスク部のマスクパターンを一致させることを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The mask portion, the projection optical system, and another mask portion similar to the mask portion fine movement mechanism, further comprising another projection optical system and another mask portion fine movement mechanism,
Light from the light source or another light source is guided to the target surface of the substrate via the another mask portion and the other projection optical system;
The focus adjustment unit controls the another mask unit fine movement mechanism independently from the mask unit fine movement mechanism, so that the other mask unit is optically conjugate with the target surface of the substrate. A pattern drawing apparatus characterized by matching the mask patterns.
請求項1ないし8のいずれかに記載のパターン描画装置であって、
前記基板が液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であり、
前記マスクパターンが、前記基板上に形成される周期的な画素パターンの一部に対応することを特徴とするパターン描画装置。
The pattern drawing apparatus according to claim 1,
The substrate is a color filter substrate for a liquid crystal display device,
The pattern drawing apparatus, wherein the mask pattern corresponds to a part of a periodic pixel pattern formed on the substrate.
基板上の感光材料に光を照射してパターンを描画するパターン描画方法であって、
a)光源からの光が部分的に通過するマスクパターンを有するマスク部を、前記マスク部と前記マスク部からの光を基板へと導く投影光学系とを結ぶ光軸に沿って前記投影光学系に対して微小に移動することにより、前記基板の対象面に対して光学的に共役な位置に前記マスク部の前記マスクパターンを一致させる工程と、
b)前記マスクパターンを介して前記光源からの光を前記基板の前記対象面に照射する工程と、
を備えることを特徴とするパターン描画方法。
A pattern drawing method for drawing a pattern by irradiating light to a photosensitive material on a substrate,
a) The projection optical system along an optical axis connecting a mask portion having a mask pattern through which light from a light source partially passes, and the projection optical system that guides light from the mask portion to the substrate. The step of making the mask pattern of the mask part coincide with a position optically conjugate with the target surface of the substrate
b) irradiating the target surface of the substrate with light from the light source through the mask pattern;
A pattern drawing method comprising:
請求項10に記載のパターン描画方法であって、
c)前記基板を前記対象面に平行な所定の移動方向へと前記投影光学系に対して相対的に移動する工程をさらに備え、
前記c)工程と並行して、前記a)工程が繰り返されるとともに前記投影光学系から前記対象面に間欠的または連続的に光が照射されることを特徴とするパターン描画方法。
The pattern drawing method according to claim 10,
c) further comprising a step of moving the substrate relative to the projection optical system in a predetermined movement direction parallel to the target surface;
In parallel with the step c), the step a) is repeated, and light is irradiated intermittently or continuously from the projection optical system onto the target surface.
請求項11に記載のパターン描画方法であって、
d)前記a)工程ないし前記c)工程よりも前に、前記基板が載置される保持面上の複数の位置における前記保持面の高さを示す情報または当該情報から求められた情報であるフォーカス微調整情報を取得する工程をさらに備え、
前記a)工程において、前記基板の前記移動方向における位置と前記フォーカス微調整情報とに基づいて前記マスク部の微小移動が行われることを特徴とするパターン描画方法。
The pattern drawing method according to claim 11,
d) Information indicating the height of the holding surface at a plurality of positions on the holding surface on which the substrate is placed or information obtained from the information before the steps a) to c). A step of obtaining focus fine adjustment information;
In the step a), the pattern drawing method is characterized in that the mask portion is slightly moved based on the position of the substrate in the moving direction and the focus fine adjustment information.
請求項11に記載のパターン描画方法であって、
e)前記投影光学系の光軸に沿う方向における前記投影光学系と前記対象面との間の距離を測定する工程をさらに備え、
前記c)工程と並行して前記e)工程および前記a)工程が繰り返され、前記a)工程において前記e)工程にて得られた前記距離に基づいて前記マスク部の微小移動が行われることを特徴とするパターン描画方法。
The pattern drawing method according to claim 11,
e) further comprising measuring a distance between the projection optical system and the target surface in a direction along the optical axis of the projection optical system;
In parallel with the step c), the step e) and the step a) are repeated, and in the step a), the mask portion is slightly moved based on the distance obtained in the step e). A pattern drawing method characterized by the above.
請求項10ないし13のいずれかに記載のパターン描画方法であって、
前記a)工程における前記マスク部の微小な移動が、一端が前記投影光学系に対して相対的に固定されるとともに他端が前記マスク部に接続されたピエゾ素子の伸縮により行われることを特徴とするパターン描画方法。
The pattern drawing method according to any one of claims 10 to 13,
The minute movement of the mask part in the step a) is performed by expansion and contraction of a piezo element having one end fixed relative to the projection optical system and the other end connected to the mask part. Pattern drawing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012022241A (en) * 2010-07-16 2012-02-02 Ushio Inc Method for adjusting distance between projection lens and workpiece
KR20190117533A (en) * 2017-02-20 2019-10-16 가부시키가이샤 니콘 Pattern Writing Apparatus and Pattern Writing Method

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