JP2009109560A - パターン描画装置およびパターン描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン描画装置において、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。
【解決手段】パターン描画装置の光照射部４は、光源からの光が入射する照明光学系４１、光源からの光を部分的に通過するマスクパターンを有するマスク部４２、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、および、マスクパターンを通過した光を基板へと導く投影光学系４４を備える。パターン描画装置では、光照射部４のフォーカス微調整が行われる際に、マスク部４２をマスク部微動機構４３によりマスク部４２と投影光学系４４とを結ぶ光軸に沿う上下方向に微小に移動することにより、基板の対象面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、パターン描画装置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。
【選択図】図５

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 パターン描画装置の右側面図である。 パターン描画装置の平面図である。 制御部の機能を示すブロック図である。 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。 マスク部およびマスク部微動機構の右側面図である。 マスク部およびマスク部微動機構の平面図である。 第１マスクの平面図である。 第２マスクの平面図である マスク部およびマスク部微動機構の右側面図である。 マスク部およびマスク部微動機構の右側面図である。 描画パターンの描画の流れを示す図である。 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。 描画パターンの描画の流れを示す図である。 描画パターンの描画の流れを示す図である。

符号の説明

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

Claims (14)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。

Images