JP2010231062A - 描画装置および描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンの描画を精度よく、かつ、効率よく行う。
【解決手段】パターン描画装置１は、描画ヘッド４１を支持するヘッド支持部１２と、アライメントカメラ５１，５２を支持するカメラ支持部１３，１４との間の主走査方向の距離の変動を取得する測定部７１を備える。複数の基板９に対するパターンの描画の際には、描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５１，５２の間の主走査方向における距離としてパターン描画時に参照される参照距離が準備され、各基板９に対するパターン描画時に、測定部７１により、ヘッド支持部１２およびカメラ支持部１３，１４の間の主走査方向における距離の変動が、描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５１，５２の間の主走査方向における距離の変動として取得され、測定部７１からの出力に従って参照距離が初期値から更新される。これにより、パターンの描画を精度よく、かつ、効率よく行うことが実現される。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板上の感光材料にパターンを描画する技術に関する。

従来より、半導体基板、プリント配線基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置のパネル用のガラス基板等（以下、単に「基板」という。）に形成された感光材料に、光の照射によりパターンを描画（形成）するパターン描画装置が用いられている。パターンの描画では、感光材料上にマスクの像を形成することによりパターンを描画するマスク方式や、感光材料上に照射される光の位置を基板に対して相対的に移動しつつ、光を変調することにより、マスクを用いることなくパターンを描画する直接描画方式が知られている。

特許文献１では、パターン描画装置において、ステージに形成された透光板上のキャリブレーションマークを光学ヘッドの下方に配置して、透光板の下方のキャリブレーションカメラにてキャリブレーションマークを撮影することにより、光学ヘッドから照射される光の位置とキャリブレーションマークとの位置ずれ量を検出するとともに、キャリブレーションマークをアライメントカメラの下方に配置して、アライメントカメラにてキャリブレーションマークを撮影することにより、キャリブレーションマークとアライメントカメラとの位置ずれ量を検出し、これらの位置ずれ量に基づいて光学ヘッドから照射される光に対するアライメントカメラの位置のずれ量を検出し、基板上の描画位置を補正する手法が開示されている。

特開２００８−６５０３４号公報

上記のように、特許文献１のパターン描画装置では、描画ヘッドから照射される光に対するアライメントカメラの位置のずれ量を検出するキャリブレーション処理を行うことにより、基板上の描画位置を精度よく補正することが可能であるが、１回のキャリブレーション処理の後、複数の基板に対してパターンの描画を順次行う際に、パターン描画装置では、温度等の環境の変化により構成要素の位置関係が微小に変化し、パターンの描画位置の精度が低下することがある。描画ヘッドとアライメントカメラとの相対位置の変化を補正するために、基板毎にキャリブレーション処理を行うことも考えられるが、パターンの描画に長時間を要してしまう。したがって、基板上の描画位置を効率よく補正することが可能な新規な手法が必要となる。

また、２つの撮像部にて基板上の２つのマークをそれぞれ撮像することにより実際の基板のサイズを取得して描画されるパターンのサイズを調整する場合や、２つの描画ヘッドの間の実際の距離を取得して当該２つの描画ヘッドの間を所望の距離に調整する場合に、パターンの描画を精度よく、かつ、効率よく行うには、各基板に対するパターンの描画時に２つの撮像部の間の正確な距離や、２つの描画ヘッドの間の正確な距離を効率よく取得する必要がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パターンの描画を精度よく、かつ、効率よく行う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パターンを描画する描画装置であって、基板を保持する保持部と、前記基板の主面にパターン描画用の光を照射する少なくとも１つの描画ヘッドと、前記保持部を前記主面に平行な方向に前記少なくとも１つの描画ヘッドに対して相対的に移動する移動機構と、それぞれが前記主面上のマークを撮像する撮像部または描画ヘッドである２つの対象要素の間の前記主面に平行な所定の測定方向における距離の変動を非接触にて測定する測定部と、前記２つの対象要素の間の前記測定方向における距離としてパターン描画時に参照される参照距離を記憶する記憶部と、前記パターン描画時に、前記測定部からの出力に従って前記参照距離を初期値から更新する参照距離更新部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の描画装置であって、前記測定部が、前記２つの対象要素をそれぞれ支持する２つの支持部材の間の前記測定方向における距離の変動を前記２つの対象要素の間の前記測定方向における距離の変動として取得する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の描画装置であって、前記２つの対象要素をそれぞれ支持する２つの支持部材が取り付けられる基台をさらに備え、前記測定部が、前記２つの支持部材の取付位置の間の前記測定方向における距離の変動を前記２つの対象要素の間の前記測定方向における距離の変動として取得する。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の描画装置であって、前記移動機構が、前記保持部の前記測定方向への相対移動量を取得するレーザ測長器を備える。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の描画装置であって、前記保持部が、前記描画ヘッドからの光を受光する、または／および、前記撮像部にて撮像される校正補助部を備え、前記移動機構が前記校正補助部を前記２つの対象要素の近傍へと順に配置することにより、前記参照距離の前記初期値が取得される。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の描画装置であって、前記２つの対象要素が前記撮像部および前記描画ヘッドであり、前記移動機構が前記基板の前記主面上の前記マークを前記撮像部の近傍へと配置することにより、前記撮像部と前記マークとの相対位置が取得され、前記相対位置および更新後の前記参照距離を用いて前記描画ヘッドと前記基板との位置合わせが行われる。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の描画装置であって、前記２つの対象要素が２つの描画ヘッドであり、更新後の前記参照距離を用いて一方の描画ヘッドからの光の照射位置と他方の描画ヘッドからの光の照射位置との間の前記測定方向の距離が調整される。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の描画装置であって、前記２つの対象要素が２つの撮像部であり、前記移動機構が前記基板の前記主面上の２つのマークを前記２つの撮像部の近傍へとそれぞれ配置することにより、各撮像部と対応するマークとの相対位置が取得され、前記相対位置および更新後の前記参照距離を用いて前記基板に描画されるパターンのサイズが調整される。

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描画装置であって、前記測定部が、レーザ変位計を備える。

請求項１０に記載の発明は、基板を保持する保持部と、前記基板の主面にパターン描画用の光を照射する少なくとも１つの描画ヘッドと、前記保持部を前記主面に平行な方向に前記少なくとも１つの描画ヘッドに対して相対的に移動する移動機構とを備える描画装置を用いて、前記基板上の感光材料にパターンを描画する描画方法であって、ａ）それぞれが前記主面上のマークを撮像する撮像部または描画ヘッドである２つの対象要素の間の前記主面に平行な所定の測定方向における距離としてパターン描画時に参照される参照距離を準備する工程と、ｂ）前記パターン描画時に、前記２つの対象要素の間の前記測定方向における距離の変動を非接触にて測定する測定部からの出力に従って前記参照距離を初期値から更新する工程とを備える。

本発明によれば、測定部の出力に基づいて参照距離を更新することにより、パターンの描画を精度よく、かつ、効率よく行うことができる。

請求項２および３の発明では、２つの対象要素の間の測定方向における距離の変動を容易に取得することができ、請求項５の発明では、参照距離の初期値を精度よく取得することができる。

請求項６の発明では、描画ヘッドと基板との位置合わせを精度よく行うことができ、請求項７の発明では、一方の描画ヘッドからの光の照射位置と他方の描画ヘッドからの光の照射位置との間の測定方向の距離を精度よく調整することができ、請求項８の発明では、実際の基板のサイズに合わせて基板に描画されるパターンのサイズを調整することができる。

第１の実施の形態に係るパターン描画装置の側面図である。 パターン描画装置の平面図である。 ステージの断面図である。 パターン描画装置の機能構成を示すブロック図である。 基板上にパターンを描画する動作の流れを示す図である。 キャリブレーション処理の流れを示す図である。 キャリブレーションカメラによる撮像画像を示す図である。 アライメントカメラによる撮像画像を示す図である。 アライメントカメラによる撮像画像を示す図である。 パターン描画装置の他の例を示す図である。 パターン描画装置のさらに他の例を示す図である。 パターン描画装置のさらに他の例を示す図である。 第２の実施の形態に係るパターン描画装置の平面図である。 パターン描画装置の他の例を示す図である。 第３の実施の形態に係るパターン描画装置の平面図である。

図１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の側面図であり、図２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、例えば、液晶表示装置のパネル用のガラスの基板上の感光材料に光を照射してパターンを描画する装置である。

図１および図２に示すように、パターン描画装置１は、（＋Ｚ）側の主面９１（以下、「上面９１」という。）上に感光材料の層が形成された基板９を保持する基板保持部３、基台１１上に設けられて基板保持部３をＺ方向に垂直なＸ方向およびＹ方向に移動する保持部移動機構２、基板保持部３および保持部移動機構２を跨ぐように基台１１に固定されるヘッド支持部１２、並びに、ヘッド支持部１２に取り付けられて基板９上の感光材料に変調された光を照射する光照射部４を備える。実際には、パターン描画装置１のこれらの構成は温度が一定の範囲内に調整されるチャンバ内に設けられている。

基板保持部３は、基板９が載置されるステージ３１、ステージ３１を回転可能に支持する支持プレート３３、および、支持プレート３３上において、基板９の上面９１に垂直な回転軸３２１を中心としてステージ３１を回転するステージ回転機構３２を備える。矩形の平板状のステージ３１において、（＋Ｙ）側の２つの角部のそれぞれの近傍には、貫通孔３１１が形成されている。

図３は、一方の貫通孔３１１近傍におけるステージ３１の断面図であり、貫通孔３１１の中心軸を含む面におけるステージ３１の断面を示している。図３に示すように、貫通孔３１１の内部にはキャリブレーションカメラ３１２が設けられ、貫通孔３１１の上部（すなわち、基板９の載置面側）には貫通孔３１１を閉塞する透光板３１３が取り付けられる。図２に示すように、透光板３１３には十字状のマーク３１４（以下、「キャリブレーションマーク３１４」という。）が形成されており、図３のキャリブレーションカメラ３１２により、透光板３１３上のキャリブレーションマーク３１４が撮像可能とされる。本実施の形態では、キャリブレーションマーク３１４がキャリブレーションカメラ３１２の撮像領域のほぼ中央に位置するように、キャリブレーションカメラ３１２の配置が調整されている。

保持部移動機構２は、基板保持部３を図１および図２中のＸ方向（以下、「副走査方向」という。）に移動する副走査機構２３、副走査機構２３を介して支持プレート３３を支持するベースプレート２４、並びに、基板保持部３をベースプレート２４と共にＸ方向に垂直なＹ方向（以下、「主走査方向」という。）に連続的に移動する主走査機構２５を備える。パターン描画装置１では、保持部移動機構２により、基板９の上面９１に平行な主走査方向および副走査方向に基板保持部３が移動される。

図１および図２に示すように、副走査機構２３は、支持プレート３３の下側（すなわち、（−Ｚ）側）において、ステージ３１の主面に平行、かつ、主走査方向に垂直な副走査方向に伸びるリニアモータ２３１、並びに、リニアモータ２３１の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側において副走査方向に伸びる一対のリニアガイド２３２を備える。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３１の主面に平行な主走査方向に伸びるリニアモータ２５１、リニアモータ２５１の（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側において主走査方向に伸びる一対のエアスライダ２５２を備える。

保持部移動機構２は、主走査方向のステージ３１の位置を計測して、主走査機構２５によるステージ３１の主走査方向への移動量を取得する第１計測部２６、および、副走査方向のステージ３１の位置を計測して、副走査機構２３によるステージ３１の副走査方向への移動量を取得する第２計測部２７をさらに備える。

レーザ測長器である第１計測部２６は、レーザ光源、リニア干渉計およびレシーバを有する計測部本体２６１、並びに、ステージ３１の（−Ｙ）側の側面に取り付けられるミラー２６２を有し、基台１１上に取り付けられる計測部本体２６１のレーザ光源から出射されたレーザ光はリニア干渉計を介してミラー２６２に入射し、ミラー２６２からの反射光が計測部本体２６１に入射する。計測部本体２６１では、反射光と、リニア干渉計にて参照光として利用される元のレーザ光の一部との干渉光がレシーバにより受光される。そして、レシーバからの出力（すなわち、反射光と参照光との干渉後の強度変化）に基づいて専用の演算回路にてステージ３１の主走査方向における位置が精度よく求められる。

レーザ測長器である第２計測部２７も、第１計測部２６と同様に、計測部本体２７１およびミラー２７２を有し、ミラー２７２はステージ３１の（＋Ｘ）側の側面に取り付けられ、計測部本体２７１はベースプレート２４上に設けられる。これにより、第２計測部２７では、ベースプレート２４に対するステージ３１の副走査方向の位置が精度よく求められる。

図２に示すように、光照射部４は、副走査方向に沿って等ピッチにて配列されてヘッド支持部１２に取り付けられる複数（本実施の形態では、８つ）の描画ヘッド４１を備える。また、光照射部４は、図１に示すように、各描画ヘッド４１に接続される光源光学系４２、並びに、紫外光を出射するＵＶ光源４３および光源駆動部４４を備える。ＵＶ光源４３は固体レーザであり、光源駆動部４４が駆動されることにより、ＵＶ光源４３から例えば波長３５５ｎｍの紫外光が出射され、光源光学系４２を介して描画ヘッド４１へと導かれる。

各描画ヘッド４１は、ＵＶ光源４３からの光を下方に向けて出射する出射部４５、出射部４５からの光を反射して空間光変調器４６へと導く光学系４５１、光学系４５１を介して照射された出射部４５からの光を変調しつつ反射する空間光変調器４６、および、空間光変調器４６からの変調された光を基板９の上面９１に設けられた感光材料上へと導く光学系４７を備える。

空間光変調器４６は、例えば回折格子型の複数の光変調素子を一の方向に配列して有し、各光変調素子は、正反射光である０次光を出射する状態と、非０次回折光（主として１次回折光（（＋１）次回折光および（−１）次回折光））を出射する状態との間にて遷移可能とされる。光変調素子からの０次光は光学系４７へと導かれ、１次回折光は光学系４７とは異なる方向へと導かれる。なお、迷光となることを防止するために１次回折光は図示を省略する遮光部により遮光される。光変調素子からの０次光は、光学系４７を介して基板９の上面９１へと導かれ、これにより、基板９の上面９１上においてＸ方向（すなわち、副走査方向）に並ぶ複数の照射領域のそれぞれに変調された光が照射される。以下の説明では、各描画ヘッド４１に設けられる複数の光変調素子からの光が照射される複数の照射領域における中央の位置（すなわち、描画ヘッド４１からの光が照射される領域の中央）を照射位置と呼ぶ。

図２に示すように、パターン描画装置１は、ステージ３１上の基板９を撮像する撮像部である４個のアライメントカメラ（ただし、（＋Ｘ）側の２つのアライメントカメラに符号５１を付し、（−Ｘ）側の２つのアライメントカメラに符号５２を付している。）、（＋Ｘ）側の２つのアライメントカメラ５１を支持する（＋Ｘ）側のカメラ支持部１３、並びに、（−Ｘ）側の２つのアライメントカメラ５２を支持する（−Ｘ）側のカメラ支持部１４をさらに備える。図２中に二点鎖線にて示すように、基板９が光照射部４の（＋Ｙ）側へと配置された状態において、４個のアライメントカメラ５１，５２は基板９の４個の角部の上方に配置される。基板９の上面９１の各角部近傍には、所定のマーク９１１（以下、「アライメントマーク９１１」という。）が形成されており、後述の基板９の位置合わせの際には、４個のアライメントカメラ５１，５２により上面９１上の４個のアライメントマーク９１１がそれぞれ撮像される。

図１に示すように、（−Ｘ）側のカメラ支持部１４は、それぞれがＺ方向に伸びる２つの脚部１４１を有し、２つの脚部１４１は図２に示す（−Ｘ）側のエアスライダ２５２の外側（（−Ｘ）側）にてＹ方向に並んで基台１１のＸＹ平面に平行な面上に取り付けられる。また、（＋Ｘ）側のカメラ支持部１３は、カメラ支持部１４と同様に、２つの脚部１３１を有し、２つの脚部１３１は（＋Ｘ）側のエアスライダ２５２の外側（（＋Ｘ）側）にてＹ方向に並んで基台１１に取り付けられる。各カメラ支持部１３，１４は図示省略のカメラ移動機構を有し、処理対象の基板の種類が変更される際には、カメラ移動機構により各アライメントカメラ５１，５２がＸ方向およびＹ方向に移動し、基板上の対応するアライメントマークの上方に配置される。なお、同種の基板が処理される際には、原則としてアライメントカメラ５１，５２の移動は行われない。

ヘッド支持部１２は、それぞれがＺ方向に伸びる２つの脚部１２１を有し、一方の脚部１２１は（＋Ｘ）側のエアスライダ２５２の外側にて基台１１に取り付けられ、他方の脚部１２１は（−Ｘ）側のエアスライダ２５２の外側にて基台１１に取り付けられる。各脚部１２１において、カメラ支持部１３，１４の（−Ｙ）側の脚部１３１，１４１に対向する面（すなわち、（＋Ｙ）側の面）には、測定部７１のレーザ変位計７１１が設けられる。レーザ変位計７１１では、三角測量の原理を応用して、描画ヘッド４１を支持する支持部材であるヘッド支持部１２の脚部１２１と、アライメントカメラ５１，５２を支持する支持部材であるカメラ支持部１３，１４の脚部１３１，１４１との間のＹ方向の距離の変動が取得可能とされる。なお、レーザ変位計７１１からのレーザ光が照射される脚部１３１，１４１上の位置には、ミラー７１２が設けられ、測定部７１にてヘッド支持部１２とカメラ支持部１３，１４との間のＹ方向の距離の変動が精度よく取得することが可能となっている。

また、パターン描画装置１は、保持部移動機構２や光照射部４等の各構成を制御する制御部を備える。図４は、制御部により実現される機能を他の構成と共に示すブロック図である。制御部６は、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等を有するコンピュータを有し、コンピュータが所定のプログラムに従った処理を行うことにより、図４中に示す参照距離算出部６１および参照距離更新部６２の機能が実現される。なお、図４中の記憶部６３はメモリ等により実現される機能である。制御部６は、複数のアライメントカメラ５１，５２、複数のキャリブレーションカメラ３１２および複数の測定部７１に接続されるが、図４では、１つのアライメントカメラ５１、キャリブレーションカメラ３１２および測定部７１のみを図示している。

次に、パターン描画装置１が基板９上にパターンを描画する動作の流れについて図５を参照して説明する。図２のパターン描画装置１は、同種の複数の基板９に対してパターンの描画を順次行うものとなっており、最初の処理対象の基板９がステージ３１上に載置されると、描画ヘッド４１からの光の基板９上における照射位置と、アライメントカメラ５１，５２による撮像位置との間における主走査方向および副走査方向のそれぞれの距離（後述の参照距離）を取得するためのキャリブレーション処理が行われる（ステップＳ１１）。

図６は、キャリブレーション処理の流れを示す図である。制御部６は、各描画ヘッド４１からの光の照射位置、ステージ３１（上の透光板３１３）の位置、および、アライメントカメラ５１，５２の撮像位置のＸおよびＹ方向の理想的な座標値（すなわち、制御部６が有する各構成要素の位置情報であり、実際の照射位置等が、厳密に当該座標値にて示される位置である訳ではない。以下、理想的な座標値を示す情報を「制御位置情報」という。）を有しており、制御部６が制御位置情報に基づいて保持部移動機構２を制御することにより、（＋Ｘ）側の透光板３１３が最も（＋Ｘ）側の描画ヘッド４１（以下、Ｘ方向の端部に位置する描画ヘッド４１を「注目描画ヘッド４１」という。）の下方へと配置される。当該注目描画ヘッド４１では、一列に配列される複数の光変調素子のうち中央近傍の光変調素子のみを０次光を出射するＯＮ状態とし、残りの光変調素子を０次光を出射しないＯＦＦ状態とすることにより、透光板３１３上に描画ヘッド４１からの光が照射され、この状態において、図３のキャリブレーションカメラ３１２により透光板３１３が撮像される。

図７は、キャリブレーションカメラ３１２により撮像される画像を示す図である。図７に示すように、キャリブレーションカメラ３１２にて撮像される画像（以下、「撮像画像」という。後述のアライメントカメラ５１，５２にて撮像される画像において同様。）には、透光板３１３上のキャリブレーションマーク（図７の撮像画像においてキャリブレーションマーク３１４と同符号を付して示す。以下同様。）、および、描画ヘッド４１からの光が照射される領域８１が示されており、参照距離算出部６１では、撮像画像において、Ｘ方向およびＹ方向に対応する方向（図７中にてｘ方向およびｙ方向として示している。後述の図８および図９において同様。）のそれぞれに関してキャリブレーションマーク３１４（の中央）と領域８１との間の距離を求めることにより、ステージ３１上の（＋Ｘ）側のキャリブレーションマーク３１４の実際の位置と、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の実際の照射位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の位置ずれ量（すなわち、Ｘ方向およびＹ方向の相対位置であり、以下、「第１位置ずれ量」という。）が取得される（ステップＳ１１１）。

続いて、制御位置情報に基づいて図２のステージ３１が図７の撮像画像が取得された位置からＸ方向およびＹ方向に所定の距離だけ移動することにより、（＋Ｘ）側の透光板３１３が（＋Ｘ）側の２つのアライメントカメラ５１のうちの（−Ｙ）側のアライメントカメラ５１の下方へと配置される。そして、アライメントカメラ５１によりステージ３１上の透光板３１３が撮像される。

図８は、アライメントカメラ５１による撮像画像を示す図である。図８に示すように、アライメントカメラ５１による撮像画像には、透光板３１３上のキャリブレーションマーク３１４が示されており、参照距離算出部６１では、撮像画像において、Ｘ方向およびＹ方向に対応するｘ方向およびｙ方向のそれぞれに関して、キャリブレーションマーク３１４とアライメントカメラ５１の撮像位置を示す撮像画像の中央（図８中にて符号Ｐ１を付す点にて示す。）との間の距離を求めることにより、ステージ３１上の（＋Ｘ）側のキャリブレーションマーク３１４の実際の位置と、（−Ｙ）側のアライメントカメラ５１の実際の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の位置ずれ量（すなわち、Ｘ方向およびＹ方向の相対位置であり、以下、「第２位置ずれ量」という。）が取得される（ステップＳ１１２）。

このとき、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに関して、図７の撮像画像が取得された際のステージ３１の位置と図８の撮像画像が取得された際のステージ３１の位置との間の距離、すなわち、キャリブレーションカメラ３１２による撮像時のステージ３１上のキャリブレーションマーク３１４の位置と、（−Ｙ）側のアライメントカメラ５１による撮像時のステージ３１上のキャリブレーションマーク３１４の位置との間の距離（以下、「マーク移動距離」という。）が、第１および第２計測部２６，２７におけるレーザ測長により精度よく取得されている。

参照距離算出部６１では、キャリブレーションカメラ３１２による撮像時のキャリブレーションマーク３１４の位置と、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置との間における第１位置ずれ量、および、アライメントカメラ５１による撮像時のキャリブレーションマーク３１４の位置と、アライメントカメラ５１の撮像位置との間における第２位置ずれ量、並びに、マーク移動距離を用いて、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と（−Ｙ）側のアライメントカメラ５１の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の距離（以下、「参照距離」という。）が求められる（ステップＳ１１３）。参照距離は図４の記憶部６３にて参照距離データ６３１として記憶されて準備される。なお、本実施の形態では、後述するように複数の参照距離が求められ、参照距離データ６３１は当該複数の参照距離を示すものとなっている。

続いて、（＋Ｘ）側の透光板３１３が（＋Ｘ）側の２つのアライメントカメラ５１のうちの（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５１の下方へと配置され、アライメントカメラ５１によりステージ３１上の透光板３１３が撮像される。これにより、ステージ３１上の（＋Ｘ）側のキャリブレーションマーク３１４の実際の位置と、（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５１の実際の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の第２位置ずれ量が取得される（ステップＳ１１４）。

そして、キャリブレーションカメラ３１２による撮像時のステージ３１上のキャリブレーションマーク３１４の位置と、（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５１による撮像時のステージ３１上のキャリブレーションマーク３１４の位置との間のマーク移動距離、並びに、キャリブレーションカメラ３１２による撮像時のキャリブレーションマーク３１４の位置と、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置との間における第１位置ずれ量、および、（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５１による撮像時のキャリブレーションマーク３１４の位置と、アライメントカメラ５１の撮像位置との間における第２位置ずれ量を用いて、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５１の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の参照距離が求められる（ステップＳ１１５）。

パターン描画装置１では、（−Ｘ）側のキャリブレーションカメラ３１２（および透光板３１３）、（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１（すなわち、最も（−Ｘ）側の描画ヘッド４１）、並びに、（−Ｘ）側の２つのアライメントカメラ５２に対しても上記と同様の処理が行われる。すなわち、（−Ｘ）側のキャリブレーションカメラ３１２を（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１の下方へと配置して第１位置ずれ量を取得し（ステップＳ１１１）、その後、（−Ｘ）側のキャリブレーションカメラ３１２（透光板３１３）を（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５２の下方へと順に配置して第２位置ずれ量を取得することにより、（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と（−Ｙ）側および（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５２の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の参照距離が求められる（ステップＳ１１２〜Ｓ１１５）。なお、図６では、ステップＳ１１１〜Ｓ１１５を繰り返す処理の図示を省略している。図６のキャリブレーション処理では、第１位置ずれ量を求めるステップＳ１１１の処理が、第２位置ずれ量が取得された後に行われてもよい。

以上のようにして、描画ヘッド４１からの光の照射位置と、アライメントカメラ５１，５２の撮像位置との間における参照距離が求められると（図５：ステップＳ１１）、図２中に二点鎖線にて示すように、基板９が光照射部４の（＋Ｙ）側へと配置され、４個のアライメントカメラ５１，５２により上面９１上の４個のアライメントマーク９１１がそれぞれ撮像される。

図９は、１つのアライメントカメラ５１，５２による撮像画像を示す図である。図９に示すように、アライメントカメラ５１，５２による撮像画像には、基板９上のアライメントマーク９１１が示されており、制御部６では、撮像画像において、Ｘ方向およびＹ方向に対応するｘ方向およびｙ方向のそれぞれに関して、アライメントマーク９１１とアライメントカメラ５１，５２の撮像位置を示す撮像画像の中央（図９中にて符号Ｐ１を付す点にて示す。）との間の距離を求めることにより、基板９上のアライメントマーク９１１の実際の位置と、アライメントカメラ５１，５２の実際の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の位置ずれ量（すなわち、Ｘ方向およびＹ方向の相対位置であり、以下、「第３位置ずれ量」という。）が取得される（ステップＳ１２）。

また、パターン描画装置１では、測定部７１にてヘッド支持部１２とカメラ支持部１３，１４との間のＹ方向の距離（以下、「測定値」といい、最初の基板９のパターン描画時における測定値を「初期測定値」という。）が測定される（ステップＳ１３）。

制御部６では、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と（＋Ｘ）側の各アライメントカメラ５１の撮像位置との間における参照距離、および、当該アライメントカメラ５１の撮像位置と対応する基板９上のアライメントマーク９１１との間における第３位置ずれ量を用いて、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と当該アライメントカメラ５１に対応する基板９上のアライメントマーク９１１との間の相対位置が取得される。また、（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と（−Ｘ）側の各アライメントカメラ５２の撮像位置との間における参照距離、および、当該アライメントカメラ５２の撮像位置と対応する基板９上のアライメントマーク９１１との間における第３位置ずれ量を用いて、（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と当該アライメントカメラ５２に対応する基板９上のアライメントマーク９１１との間の相対位置が取得される。これにより、光照射部４に対する基板９の正確な位置および姿勢（すなわち、Ｚ方向に平行な軸を中心とする回転角）が取得される。

その後、ステージ回転機構３２を制御することによりステージ３１上の基板９の姿勢が調整される（すなわち、矩形の基板９の各辺が主走査方向に平行または垂直にされる）とともに、複数の描画ヘッド４１に対して定められた描画開始位置に基板９が配置され、描画ヘッド４１と基板９との位置合わせが行われる（すなわち、アライメントが行われる。）（ステップＳ１５）。なお、図５中の最初のステップＳ１４の処理はスキップされる。そして、保持部移動機構２により基板９を移動しつつ空間光変調器４６を制御することにより、基板９上にパターンが描画される（ステップＳ１６）。

最初の基板９に対するパターンの描画が完了すると、当該基板９がステージ３１上から取り出されるとともに、次の基板９（以下、「２番目の基板９」という。）がステージ３１上に載置される（ステップＳ１７）。そして、２番目の基板９上の４個のアライメントマーク９１１を４個のアライメントカメラ５１，５２の下方に配置して、基板９のアライメントマーク９１１の位置と、アライメントカメラ５１，５２の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の第３位置ずれ量が取得されるとともに（ステップＳ１２）、測定部７１にてヘッド支持部１２とカメラ支持部１３，１４との間の測定値が取得される（ステップＳ１３）。

２番目の基板９へのパターン描画時における測定値が取得されると、参照距離更新部６２では、測定値に基づいて参照距離が、ステップＳ１１のキャリブレーション処理にて取得される初期値から更新される（ステップＳ１４）。具体的には、最初の基板９へのパターン描画時における初期測定値をＹ_１とし、ｎ番目の基板９（ここでは、２番目の基板９）へのパターン描画時における測定値をＹ_ｎとして、ヘッド支持部１２とカメラ支持部１３，１４との間の主走査方向における距離の変動量である（Ｙ_ｎ−Ｙ_１）が、注目描画ヘッド４１とアライメントカメラ５１，５２との間の主走査方向における距離の変動量として取得され、Ｙ方向の参照距離が初期値に（Ｙ_ｎ−Ｙ_１）を加算した値（（Ｙ_ｎ−Ｙ_１）に所定の係数を乗じて得られる値が参照距離の初期値に加算されてもよい。以下同様。）に更新される。なお、本処理例では、Ｘ方向の参照距離は変更されない。

制御部６では、最初の基板９の場合と同様に、参照距離（Ｙ方向については更新後の参照距離）および第３位置ずれ量を用いて、複数の描画ヘッド４１に対する２番目の基板９の正確な位置および姿勢が取得され、ステージ３１上の基板９の姿勢が調整されるとともに、描画ヘッド４１と基板９との位置合わせが行われる（ステップＳ１５）。そして、保持部移動機構２により基板９を移動しつつ空間光変調器４６を制御することにより、基板９上にパターンが描画される（ステップＳ１６）。

２番目の基板９に対するパターンの描画が完了すると、当該基板９がステージ３１上から取り出されるとともに、３番目の基板９がステージ３１上に載置され、３番目の基板９に対して上記ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理が繰り返される（ステップＳ１７）。ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理は、全ての処理対象の基板９に対して行われ、全ての基板９に対するパターン描画が完了すると（ステップＳ１７）、パターン描画装置１における処理が完了する。

ところで、既述のように、パターン描画装置１の各構成要素は温度が調整されるチャンバ内に設けられているが（ただし、制御部６はチャンバ外に設けられてよい。）、このようなチャンバ内においても、温度は一定の範囲内にて変動し、パターン描画装置１では、各構成要素の位置関係が微小に変化する。したがって、複数の基板に対してパターンの描画を順次行う場合に、仮に、最初の基板の描画時においてのみキャリブレーション処理を行ったとしても（もちろん、基板上のアライメントマークをアライメントカメラにて撮像するアライメントに係る動作は基板毎に行われる。）、後続の基板の描画時に、描画ヘッドからの光が照射される領域の基板に対する相対位置が所望の位置からずれてしまい、基板上に既に形成されているパターンに対して、描画されるパターンの重ね合わせの位置精度が低下することがある。基板毎にキャリブレーション処理を行うことも考えられるが、パターンの描画に長時間を要してしまう。

これに対し、図２のパターン描画装置１では、各基板９へのパターン描画時に、基板９の上面９１上のアライメントマーク９１１を撮像部であるアライメントカメラ５１，５２の近傍へと配置することにより、アライメントカメラ５１，５２の撮像位置とアライメントマーク９１１との相対位置が取得されるとともに、主走査方向を測定部７１による測定方向として、描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５１，５２をそれぞれ支持するヘッド支持部１２およびカメラ支持部１３，１４の間の測定方向における距離の変動が、描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５１，５２の間の測定方向における距離の変動として取得される。そして、各基板９に対するパターン描画時に、測定部７１からの出力に従って参照距離が初期値から更新されることにより、当該相対位置および更新後の参照距離を用いて描画ヘッド４１と基板９との位置合わせが精度よく行われ、その結果、基板９毎にキャリブレーション処理を行うことなく、複数の基板９に対するパターンの描画を精度よく（すなわち、高い位置精度にて）、かつ、効率よく行うことが実現される。

また、パターン描画装置１では、保持部移動機構２がレーザ測長器である第１および第２計測部２６，２７を有するとともに、描画ヘッド４１からの光を受光するキャリブレーションカメラ３１２、および、アライメントカメラ５１，５２にて撮像される透光板３１３が校正補助部としてステージ３１の貫通孔３１１に設けられる。そして、キャリブレーション処理において、校正補助部が描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５１，５２の近傍へと順に配置され、キャリブレーションカメラ３１２による撮像画像およびアライメントカメラ５１，５２による撮像画像が取得されることにより、参照距離の初期値を精度よく取得することが可能となる。

図２のパターン描画装置１では、描画ヘッド４１とアライメントカメラ５１，５２との間の距離が副走査方向よりも長く、パターンの描画位置の精度に対する影響が大きい主走査方向のみが測定部７１による測定方向とされるが、パターン描画にて求められる精度によっては、副走査方向も測定部７１による測定方向とされてもよい。図１０は、パターン描画装置１の他の例を示す図である。

図１０に示すパターン描画装置１では、測定部７１が、ヘッド支持部１２およびカメラ支持部１３，１４の間の主走査方向における距離の変動を測定するレーザ変位計７１１に加えて、ヘッド支持部１２およびカメラ支持部１３，１４の間の副走査方向における距離の変動を測定するレーザ変位計７１３を備える。具体的には、ヘッド支持部１２の（＋Ｘ）側の脚部１２１の外側の面（描画ヘッド４１とは反対側の面）には、（＋Ｙ）方向に向かって突出する変位計支持部７１５が取り付けられ、変位計支持部７１５において、カメラ支持部１３の（−Ｙ）側の脚部１３１に対向する面（（＋Ｙ）側の面）にレーザ変位計７１３が固定される。レーザ変位計７１３からのレーザ光が照射される脚部１３１上の位置には、ミラー７１４が設けられる。実際には、ヘッド支持部１２の（−Ｘ）側の脚部１２１にも、（＋Ｘ）側の脚部１２１と同様に、変位計支持部７１５を介してレーザ変位計７１３が取り付けられ、２つのレーザ変位計７１３により、ヘッド支持部１２とカメラ支持部１３，１４との間の副走査方向における距離の変動が測定される。

図１０のパターン描画装置１では、各基板９に対するパターン描画時に、主走査方向の参照距離と同様に、副走査方向の参照距離もレーザ変位計７１３からの出力に従って初期値から更新される。すなわち、最初の基板９へのパターン描画時における初期測定値をＸ_１とし、ｎ番目の基板９へのパターン描画時における測定値をＸ_ｎとして、ヘッド支持部１２とカメラ支持部１３，１４との間の副走査方向における距離の変動量である（Ｘ_ｎ−Ｘ_１）が、注目描画ヘッド４１とアライメントカメラ５１，５２との間の副走査方向における距離の変動量として取得され、Ｘ方向の参照距離が初期値に（Ｘ_ｎ−Ｘ_１）を加算した値に更新される。これにより、描画ヘッド４１と基板９との位置合わせがより精度よく行われ、その結果、パターンの描画を精度よく、かつ、効率よく行うことが実現される。

図１１は、パターン描画装置１のさらに他の例を示す図である。なお、図１１のパターン描画装置１では、図示の都合上、保持部移動機構２および基板保持部３の図示を省略している。図１１に示すパターン描画装置１では、図１および図２中のヘッド支持部１２およびカメラ支持部１３，１４に設けられる測定部７１に代えて、基台１１上に測定部７１ａが設けられる。他の構成は図１および図２のパターン描画装置１と同様であり、同符号を付している。

測定部７１ａは、基台１１上の（−Ｙ）側の端部に取り付けられる測定用光源７１６、ヘッド支持部１２の（−Ｘ）側の脚部１２１の近傍にて基台１１上に設けられるリニア干渉計７１７、および、（−Ｘ）側のカメラ支持部１４の（−Ｙ）側の脚部１４１と（＋Ｙ）側の脚部１４１との間の中央近傍に配置されるミラー７１８を備える。測定部７１ａは、例えばドップラー効果を利用した測長システムとなっており、測定用光源７１６、リニア干渉計７１７およびミラー７１８はＹ方向に平行な直線上に設けられる。測定用光源７１６のレーザ光源から出射されたレーザ光はリニア干渉計７１７を介してミラー７１８に入射し、ミラー７１８からの反射光がリニア干渉計７１７に入射する。実際には、測定用光源７１６から周波数ｆ１と周波数ｆ２の２本のレーザ光が同時に出射される。リニア干渉計７１７は、リニア干渉計７１７に入射した周波数ｆ１のレーザ光と、ミラー７１８で反射してリニア干渉計７１７に入射した周波数（ｆ２＋Δｆ）のレーザ光とを干渉させ、その干渉光（第１干渉光）がリニア干渉計７１７に接続された図示しないレシーバに出射される。なお、Δｆはドップラー効果による周波数の変動成分である。そして、レシーバにおいて第１干渉光の周波数（第１周波数）が測定される。リニア干渉計７１７に対するミラー７１８の相対位置が変化すると、ドップラー効果によりΔｆの値が変動し、このときの干渉光を第２干渉光とすると、その第２周波数は上記第１周波数に対して変化する。このような第１干渉光と第２干渉光との位相差に基づいて、リニア干渉計７１７に対するミラー７１８の相対位置が求められる。

ここで、図１１のパターン描画装置１では、カメラ支持部１４がＹ方向に並ぶ２つの脚部１４１にて基台１１に取り付けられるため、Ｙ方向に関してカメラ支持部１４の基台１１上の取付位置は（−Ｙ）側の脚部１４１と（＋Ｙ）側の脚部１４１との間のほぼ中央であると捉えられ、リニア干渉計７１７とミラー７１８との間の主走査方向における距離は、描画ヘッド４１および（−Ｘ）側のアライメントカメラ５２をそれぞれ支持するヘッド支持部１２およびカメラ支持部１４の取付位置の間の主走査方向における距離を示すものとなっている。実際には、ヘッド支持部１２の取付位置と、（＋Ｘ）側のアライメントカメラ５１を支持するカメラ支持部１３の取付位置との間の主走査方向における距離を測定する測定部７１ａも設けられる。

実際のパターン描画の際には、最初の基板９へのパターン描画時における初期測定値をＹ_１とし、ｎ番目の基板９へのパターン描画時における測定値をＹ_ｎとして、ヘッド支持部１２の取付位置とカメラ支持部１３，１４の取付位置との間の主走査方向における距離の変動量である（Ｙ_ｎ−Ｙ_１）が、描画ヘッド４１とアライメントカメラ５１，５２との間の主走査方向における距離の変動量として取得される。これにより、描画ヘッド４１と基板９との位置合わせが精度よく行われ、その後、基板９上にパターンが描画される。

以上に説明したように、図１１のパターン描画装置１では、主走査方向を測定部７１ａによる測定方向として、ヘッド支持部１２およびカメラ支持部１３，１４の取付位置の間の主走査方向における距離の変動が、描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５１，５２の間の測定方向における距離の変動として取得され、各基板９に対するパターン描画時に、測定部７１ａからの出力に従って参照距離が初期値から更新される。これにより、周囲の温度等の影響により基台１１の伸縮が生じている場合でも、基板９毎にキャリブレーション処理を行うことなく、複数の基板９に対するパターンの描画を精度よく、かつ、効率よく行うことが実現される。

図１および図１０のパターン描画装置１では、ヘッド支持部１２およびカメラ支持部１３，１４の間の測定方向における距離の変動を測定することにより、また、図１１のパターン描画装置１では、ヘッド支持部１２およびカメラ支持部１３，１４の取付位置の間の測定方向における距離の変動を測定することにより、描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５１，５２の間の測定方向における距離の変動が容易に取得されるが（後述の第２および第３の実施の形態において同様）、描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５１，５２の間の測定方向における距離の変動は、直接的に測定されてもよい。

図１２は、パターン描画装置１のさらに他の例を示す図である。図１２のパターン描画装置１では、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１の（＋Ｙ）側の面にレーザ変位計７１１が取り付けられ、（＋Ｘ）側かつ（−Ｙ）側のアライメントカメラ５１の（−Ｙ）側の面にミラー７１２が取り付けられる（（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５２において同様）。レーザ変位計７１１およびミラー７１２を有する測定部７１ｂでは、主走査方向を測定方向として、描画ヘッド４１およびアライメントカメラ５１の間の測定方向における距離の変動が直接的に求められる。そして、測定部７１ｂからの出力に従って参照距離が初期値から更新されることにより、パターンの描画を精度よく、かつ、効率よく行うことが可能となる。

図１３は、本発明の第２の実施の形態に係るパターン描画装置１ａの平面図であり、図１３ではパターン描画装置１ａの一部のみを図示している。図１３に示すパターン描画装置１ａでは、測定部７２が（＋Ｘ）側のアライメントカメラ５１と（−Ｘ）側のアライメントカメラ５２との間の副走査方向（すなわち、Ｘ方向）における距離の変動を実質的に測定する点で、図１の測定部７１と相違する。他の構成はパターン描画装置１と同様であり、同符号を付している。

測定部７２は、基台１１上において（−Ｘ）側のカメラ支持部１４の２つの脚部１４１の間に設けられる測定部本体７２１、および、（＋Ｘ）側のカメラ支持部１３の２つの脚部１３１の間に設けられるミラー７２３を備え、測定部本体７２１およびミラー７２３はＸ方向に平行な直線上に設けられる。測定部７２における測定部本体７２１は、リニア干渉計７２２を内部に有しており、図１１の測定部７１ａと同様にして、測定部本体７２１とミラー７２３との間の副走査方向における距離が精度よく求められる。

次に、パターン描画装置１ａが基板９上にパターンを描画する動作の流れについて図５に準じて説明する。パターン描画装置１ａでは、一のアライメントカメラの撮像位置と、他の各アライメントカメラの撮像位置との間における主走査方向（すなわち、Ｙ方向）および副走査方向のそれぞれの距離が参照距離とされ、参照距離（の初期値）を取得するためのキャリブレーション処理が行われる（ステップＳ１１）。

詳細には、パターン描画装置１ａでは、ステージ３１（図２参照）のＸ方向への移動可能範囲が広くなっており、ステージ３１上に設けられる透光板３１３（例えば、Ｘ方向に関してステージ３１のおよそ中央に設けられる。）を複数のアライメントカメラ５１，５２の近傍に順に配置することにより、各アライメントカメラ５１，５２にて撮像画像（図８参照）が取得され、撮像画像の中央と撮像画像中のキャリブレーションマークとの間のｘ方向およびｙ方向の距離から、ステージ３１上のキャリブレーションマーク３１４の位置と、アライメントカメラ５１，５２の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の実際の位置ずれ量が求められる。

既述のように、各アライメントカメラ５１，５２による撮像時のキャリブレーションマーク３１４の位置は、第１および第２計測部２６，２７（図２参照）におけるレーザ測長により精度よく取得されており、参照距離算出部６１では、各アライメントカメラ５１，５２の撮像画像から求められる位置ずれ量、および、各アライメントカメラ５１，５２による撮像時のキャリブレーションマーク３１４の位置を用いて、一のアライメントカメラの撮像位置と、他の各アライメントカメラの撮像位置との間における主走査方向および副走査方向のそれぞれの距離が参照距離として求められる。以上のように、本実施の形態におけるキャリブレーション処理では、キャリブレーションカメラ３１２は使用されず、アライメントカメラ５１，５２により撮像される透光板３１３のみが校正補助部として用いられる。

参照距離が求められると、保持部移動機構２により基板９の上面９１上の４個のアライメントマーク９１１が、４個のアライメントカメラ５１，５２の近傍へとそれぞれ配置され（図２中の二点鎖線にて示す基板９参照）、４個のアライメントカメラ５１，５２により上面９１上の４個のアライメントマーク９１１がそれぞれ撮像される。これにより、各撮像画像の中央と撮像画像中のアライメントマークとの間の相対位置が求められ（図９参照）、各アライメントカメラ５１，５２の撮像位置と基板９上の対応するアライメントマーク９１１の位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の実際の位置ずれ量（すなわち、第３位置ずれ量）が求められる（ステップＳ１２）。

パターン描画装置１ａでは、測定部７２にて（＋Ｘ）側のカメラ支持部１３および（−Ｘ）側のカメラ支持部１４の取付位置の間の副走査方向における距離を示す測定値が初期測定値として取得される（ステップＳ１３）。また、一のアライメントカメラの撮像位置と、他の各アライメントカメラの撮像位置との間における参照距離、および、各アライメントカメラ５１，５２の撮像位置と基板９上の対応するアライメントマーク９１１の位置との間における第３位置ずれ量を用いて、基板９の正確な位置および姿勢、並びに、基板９上の４個の角部におけるアライメントマーク９１１間の距離が取得される。そして、制御位置情報に基づいてステージ回転機構３２を制御することによりステージ３１上の基板９の姿勢が調整される（すなわち、矩形の基板９の各辺が主走査方向に平行または垂直にされる）とともに、複数の描画ヘッド４１に対して定められた描画開始位置に基板９が配置され、描画ヘッド４１と基板９との位置合わせが行われる（ステップＳ１５）。なお、図５中の最初のステップＳ１４の処理はスキップされる。

そして、保持部移動機構２により基板９を移動しつつ空間光変調器４６を制御することにより、基板９上にパターンが描画される（ステップＳ１６）。このとき、本実施の形態におけるパターン描画装置１ａでは、基板９上の４個の角部におけるアライメントマーク９１１間の距離を用いて、基板９のＸ方向およびＹ方向の伸縮量（すなわち、理想的な長さからの変化量）が取得され、当該伸縮量に合わせて実際に基板９上に描画されるパターンのサイズが調整される。本実施の形態では、基板９の伸縮率がＸ方向およびＹ方向の双方にて同じであるものとみなし、４個のアライメントマークの相対位置から求められる基板９のＸ方向の伸縮量を用いてＹ方向の伸縮量が求められる。

最初の基板９に対するパターンの描画が完了すると、当該基板９がステージ３１上から取り出されるとともに、２番目の基板９がステージ３１上に載置される（ステップＳ１７）。そして、２番目の基板９のアライメントマーク９１１の位置と、アライメントカメラ５１，５２の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の第３位置ずれ量が取得されるとともに（ステップＳ１２）、測定部７２にてカメラ支持部１３，１４の取付位置の間の測定値が取得される（ステップＳ１３）。

２番目の基板９へのパターン描画時における測定値が取得されると、参照距離更新部６２では、測定値に基づいて参照距離が、ステップＳ１１のキャリブレーション処理にて取得される初期値から更新される（ステップＳ１４）。具体的には、最初の基板９へのパターン描画時における初期測定値をＸ_１とし、ｎ番目の基板９（ここでは、２番目の基板９）へのパターン描画時における測定値をＸ_ｎとして、（＋Ｘ）側のカメラ支持部１３の取付位置と（−Ｘ）側のカメラ支持部１４の取付位置との間の副走査方向における距離の変動量である（Ｘ_ｎ−Ｘ_１）が、（＋Ｘ）側のアライメントカメラ５１と（−Ｘ）側のアライメントカメラ５２との間の副走査方向における距離の変動量として取得され、Ｘ方向の参照距離が初期値に（Ｘ_ｎ−Ｘ_１）を加算した値に更新される。なお、本処理例では、Ｙ方向の参照距離は変更されない。

制御部６では、最初の基板９の場合と同様に、参照距離（Ｘ方向については更新後の参照距離）および第３位置ずれ量を用いて、２番目の基板９の正確な位置および姿勢、並びに、基板９上のアライメントマーク９１１間の距離が取得され、ステージ３１上の基板９の姿勢が調整されるとともに、描画ヘッド４１と基板９との位置合わせが行われる（ステップＳ１５）。そして、基板９を移動しつつ空間光変調器４６を制御することにより、基板９のＸ方向およびＹ方向の伸縮量に合わせたサイズのパターンが基板９上に描画される（ステップＳ１６）。

２番目の基板９に対するパターンの描画が完了すると、当該基板９がステージ３１上から取り出されるとともに、３番目の基板９がステージ３１上に載置され、３番目の基板９に対して上記ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理が繰り返される（ステップＳ１７）。ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理は、全ての処理対象の基板９に対して行われ、全ての基板９に対するパターン描画が完了すると（ステップＳ１７）、パターン描画装置１ａにおける処理が完了する。

ここで、複数の基板に対してパターンの描画を順次行う場合に、仮に、最初の基板の描画時においてのみキャリブレーション処理を行って（＋Ｘ）側のアライメントカメラ５１および（−Ｘ）側のアライメントカメラ５２の間の正確な距離を取得したとしても、後続の基板の描画時に、例えば、周囲の温度等の変動によりアライメントカメラ５１，５２間の距離が長くなった場合には、基板が収縮しているものと誤って判定されてしまい、基板上に既に形成されているパターンに対して、描画されるパターンが小さくなり、パターンの重ね合わせが適切に行われなくなる。

これに対し、図１３のパターン描画装置１ａでは、副走査方向を測定部７２による測定方向として、（＋Ｘ）側のカメラ支持部１３および（−Ｘ）側のカメラ支持部１４の取付位置の間の副走査方向における距離の変動が、（＋Ｘ）側のアライメントカメラ５１および（−Ｘ）側のアライメントカメラ５２の間の測定方向における距離の変動として取得され、各基板９に対するパターン描画時に、測定部７２からの出力に従って参照距離が初期値から更新される。これにより、各アライメントカメラ５１，５２による撮像画像から求められるアライメントカメラ５１，５２の撮像位置と対応するアライメントマーク９１１との相対位置、および、更新後の参照距離を用いて基板９のサイズを精度よく取得することができ、その結果、実際の基板９のサイズに合わせて（すなわち、既に基板９上に形成されているパターンとの重ね合わせが適切に行われるように）基板９に描画されるパターンのサイズを調整し、複数の基板９に対するパターンの描画を精度よく、かつ、基板９毎にキャリブレーション処理を行うことなく効率よく行うことが実現される。

図１４は、パターン描画装置１ａの他の例を示す図である。図１４のパターン描画装置１ａでは、（−Ｙ）側のアライメントカメラ５１と（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５１との間のＹ方向における距離を取得する測定部７２ａがさらに設けられる。

測定部７２ａは、（−Ｙ）側のアライメントカメラ５１の近傍にてカメラ支持部１３上に設けられる測定部本体７２１、（−Ｙ）側のアライメントカメラ５１に設けられるリニア干渉計７２２、および、（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５１に設けられるミラー７２３を備え、測定部本体７２１、リニア干渉計７２２およびミラー７２３はＹ方向に平行な直線上に設けられる（（−Ｘ）側のカメラ支持部１４およびアライメントカメラ５２において同様）。これにより、測定部７２ａでは、主走査方向を測定方向として、（−Ｙ）側のアライメントカメラ５１と（＋Ｙ）側のアライメントカメラ５１との間の測定方向における距離の変動が直接的に求められる。そして、測定部７２，７２ａからの出力に従って参照距離が初期値から更新されることにより、基板９のＸ方向およびＹ方向の伸縮量を高精度に求め、実際の基板９のサイズに合わせてパターンの描画を精度よく、かつ、効率よく行うことが可能となる。

図１５は、本発明の第３の実施の形態に係るパターン描画装置１ｂの平面図であり、図１５ではパターン描画装置１ｂの一部のみを図示している。図１５に示すパターン描画装置１ｂでは、測定部７３が（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１と（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１との間の副走査方向（すなわち、Ｘ方向）における距離の変動を測定する点で、図１の測定部７１と相違する。他の構成はパターン描画装置１と同様であり、同符号を付している。

測定部７３は、図１１の測定部７１ａと同様に、ヘッド支持部１２の一方の脚部１２１に設けられる測定部本体７３１、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１に設けられるリニア干渉計７３２、および、（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１に設けられるミラー７３３を備え、測定部本体７３１、リニア干渉計７３２およびミラー７３３はＸ方向に平行な直線上に設けられる。これにより、測定部７３では、副走査方向を測定方向として、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１と（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１との間の測定方向における距離の変動が直接的に求められる。

次に、パターン描画装置１ｂが基板９上にパターンを描画する動作の流れについて図５に準じて説明する。パターン描画装置１ｂでは、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置との間における副走査方向の距離が参照距離とされ、参照距離（の初期値）を取得するためのキャリブレーション処理が行われる（ステップＳ１１）。

詳細には、パターン描画装置１ｂでは、パターン描画装置１ａと同様に、ステージ３１（図２参照）のＸ方向への移動可能範囲が広くなっており、ステージ３１上に設けられるキャリブレーションカメラ３１２（例えば、Ｘ方向に関してステージ３１のおよそ中央に設けられる。）を（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１および（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１の近傍に順に配置することにより、キャリブレーションカメラ３１２にてこれらの注目描画ヘッド４１からの光の照射位置をそれぞれ示す２つの撮像画像（図７参照）が取得される。

参照距離算出部６１では、各撮像画像において注目描画ヘッド４１からの光が照射される領域と撮像画像中のキャリブレーションマークとの間のｘ方向およびｙ方向の距離が取得され、ステージ３１上のキャリブレーションマーク３１４の位置と、注目描画ヘッド４１からの光の照射位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の実際の位置ずれ量が求められる。そして、各撮像画像から求められる位置ずれ量、および、一の撮像画像の取得時と他の撮像画像の取得時との間のキャリブレーションマーク３１４の移動量を用いて、（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と、（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置との間における副走査方向の距離が参照距離として求められる。

本実施の形態におけるパターン描画装置１ｂでは、各描画ヘッド４１が、光の照射位置を副走査方向に僅かに移動する機構（例えば、互いに対向して設けられる２つのウエッジプリズム間の距離を変更することにより、光路を副走査方向にずらす機構等）を有しており、（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１の光の照射位置の間における副走査方向の距離である参照距離が予め定められた設定距離と相違している場合に、２つの注目描画ヘッド４１の光の照射位置の間における副走査方向の距離が、設定距離と等しくなる（または、近似する）ように、注目描画ヘッド４１の光の照射位置がＸ方向に移動される。また、注目描画ヘッド４１の光の照射位置の移動に合わせて他の描画ヘッド４１からの光の照射位置も調整される。

各描画ヘッド４１の光の照射位置が調整されると、基板９が光照射部４の（＋Ｙ）側へと配置され（図２中の二点鎖線にて示す基板９参照）、４個のアライメントカメラ５１，５２により上面９１上の４個のアライメントマーク９１１がそれぞれ撮像され、各撮像画像の中央と撮像画像中のアライメントマークとの間の距離から、各アライメントカメラ５１，５２の撮像位置と基板９上の対応するアライメントマーク９１１の位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の実際の位置ずれ量（すなわち、第３位置ずれ量）が求められる（ステップＳ１２）。また、測定部７３にて（＋Ｘ）側の注目描画ヘッド４１と（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１との間の副走査方向における距離を示す測定値が初期測定値として取得される（ステップＳ１３）。

パターン描画装置１ｂでは、各アライメントカメラ５１，５２の撮像位置と基板９上の対応するアライメントマーク９１１の位置との間における第３位置ずれ量を用いて、基板９の位置および姿勢が取得される。そして、ステージ回転機構３２を制御することによりステージ３１上の基板９の姿勢が調整されるとともに、複数の描画ヘッド４１に対して定められた描画開始位置に基板９が配置され、描画ヘッド４１と基板９との位置合わせが行われる（ステップＳ１５）。なお、図５中の最初のステップＳ１４の処理はスキップされる。そして、保持部移動機構２により基板９を移動しつつ空間光変調器４６を制御することにより、基板９上にパターンが描画される（ステップＳ１６）。

最初の基板９に対するパターンの描画が完了すると、当該基板９がステージ３１上から取り出されるとともに、２番目の基板９がステージ３１上に載置される（ステップＳ１７）。そして、２番目の基板９のアライメントマーク９１１の位置と、アライメントカメラ５１，５２の撮像位置との間におけるＸ方向およびＹ方向の第３位置ずれ量が取得されるとともに（ステップＳ１２）、測定部７３にて（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１の間の測定値が取得される（ステップＳ１３）。

２番目の基板９へのパターン描画時における測定値が取得されると、参照距離更新部６２では、測定値に基づいて参照距離が、ステップＳ１１のキャリブレーション処理にて取得される初期値から更新される（ステップＳ１４）。具体的には、最初の基板９へのパターン描画時における初期測定値をＸ_１とし、ｎ番目の基板９（ここでは、２番目の基板９）へのパターン描画時における測定値をＸ_ｎとして、（Ｘ_ｎ−Ｘ_１）が（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１の間の副走査方向における距離の変動として取得され、Ｘ方向の参照距離が初期値に（Ｘ_ｎ−Ｘ_１）を加算した値に更新される。そして、更新後の参照距離が設定距離と相違している場合に、２つの注目描画ヘッド４１の光の照射位置の間における副走査方向の現在の距離が、設定距離と等しくなるように、注目描画ヘッド４１の光の照射位置がＸ方向に移動されるとともに、他の描画ヘッド４１からの光の照射位置も調整される。

制御部６では、最初の基板９の場合と同様に、第３位置ずれ量を用いて、複数の描画ヘッド４１に対する基板９の位置および姿勢が取得され、ステージ３１上の基板９の姿勢が調整されるとともに、描画ヘッド４１と基板９との位置合わせが行われる（ステップＳ１５）。そして、基板９を移動しつつ空間光変調器４６を制御することにより、基板９上にパターンが描画される（ステップＳ１６）。

２番目の基板９に対するパターンの描画が完了すると、当該基板９がステージ３１上から取り出されるとともに、３番目の基板９がステージ３１上に載置され、３番目の基板９に対して上記ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理が繰り返される（ステップＳ１７）。ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理は、全ての処理対象の基板９に対して行われ、全ての基板９に対するパターン描画が完了すると（ステップＳ１７）、パターン描画装置１ｂにおける処理が完了する。

以上に説明したように、図１５のパターン描画装置１ｂでは、副走査方向を測定部７３による測定方向として、測定部７３により、（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側の注目描画ヘッド４１の間の測定方向における距離の変動が取得される。そして、各基板９に対するパターン描画時に、測定部７３からの出力に従って参照距離が初期値から更新され、更新後の参照距離を用いて、一方の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置と、他方の注目描画ヘッド４１からの光の照射位置との間の測定方向の距離が、設定距離に精度よく調整され、残りの描画ヘッド４１からの光の照射位置も調整される。これにより、複数の基板９に対するパターンの描画を精度よく、かつ、基板９毎にキャリブレーション処理を行うことなく効率よく行うことが実現される。

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、様々な変形が可能である。

上記第１ないし第３の実施の形態において、パターン描画時に参照される参照距離が求められる構成要素を対象要素と呼ぶと、パターン描画装置１，１ａ，１ｂでは、それぞれがアライメントカメラ５１，５２または描画ヘッド４１である２つの対象要素の間の測定方向における距離の変動が、測定部における光学的な測長により取得されるが、パターン描画装置にて求められるパターン描画の精度が比較的低い場合等には、２つの対象要素の間の測定方向における距離の変動を非接触にて測定する（すなわち、２つの対象要素の双方に接触する部材を設けることなく測定する）他の手法が用いられてもよい。

パターン描画装置では、主走査方向および副走査方向の双方または一方を測定方向として、注目描画ヘッド４１とアライメントカメラ５１，５２との間の測定方向の距離の変動を測定する測定部、アライメントカメラ５１，５２間の測定方向の距離の変動を測定する測定部、および、注目描画ヘッド４１間の測定方向の距離の変動を測定する測定部が設けられ、注目描画ヘッド４１とアライメントカメラ５１，５２との間の測定方向の参照距離、アライメントカメラ５１，５２間の測定方向の参照距離、および、注目描画ヘッド４１間の測定方向の参照距離の全てが、各基板９に対するパターン描画時に更新されてもよい。

また、測定部は、図１２、図１４および図１５の測定部７１ｂ，７２ａ，７３のように、２つの対象要素の間の測定方向における距離の変動を直接的に測定するもの、図１０の測定部７１のように、２つの対象要素をそれぞれ支持する２つの支持部材の間の測定方向における距離の変動を測定するもの、および、図１１および図１３の測定部７１ａ，７２のように、２つの支持部材の基台１１上における取付位置の間の測定方向における距離の変動を測定するもののいずれであってもよい。また、２つの対象要素の一方と、他方の対象要素を支持する支持部材との間の測定方向における距離の変動を測定する測定部を設けることも可能である。

上記第２の実施の形態では、基板９の主面上の４個のアライメントマーク９１１を４個のアライメントカメラ５１，５２の近傍へとそれぞれ配置して、４個のアライメントマーク９１１に対する第３位置ずれ量が取得されるが、パターンの描画を実際の基板９のサイズに合わせて精度よく行うという観点では、基板９の主面９１上の２つのアライメントマーク９１１のみが用いられてもよい。この場合、２つのアライメントカメラの間の測定方向における参照距離が測定部からの出力に従って初期値から更新されるとともに、２つのアライメントマーク９１１を当該２つのアライメントカメラの近傍へとそれぞれ配置して、各アライメントカメラと対応するアライメントマーク９１１との相対位置が取得され、当該相対位置および更新後の参照距離を用いて当該２つのアライメントマーク９１１間の基板９上における距離が取得され、基板９に描画されるパターンのサイズが調整されることとなる。

また、上記第１の実施の形態において、基板９をステージ３１に載置する際に基板９の姿勢が精度よく調整される場合等には、アライメントに係る動作において基板９上の１つのアライメントマーク９１１のみが対応するアライメントカメラによって撮像されて第３位置ずれ量が取得され、第３位置ずれ量および更新後の参照距離に基づいて、描画ヘッド４１からの光の照射位置と基板９との位置合わせが行われてもよい。

パターン描画時に参照される参照距離の初期値は、上記キャリブレーション処理以外の手法により予め取得されて記憶部６３にて記憶されてもよい。この場合、参照距離の初期値が取得される際の測定部による初期測定値も取得され、各基板９の描画時に取得される測定値と初期測定値とを用いて参照距離が初期値から更新される。

基板９の主面にパターン描画用の光を照射する描画ヘッド４１は、空間光変調された光を出射するものに限らず、所定のマスクの像を基板９の主面に投影するマスク方式のものであってもよい。また、注目描画ヘッド４１とアライメントカメラ５１，５２との間の参照距離を更新するパターン描画装置１、および、アライメントカメラ５１，５２間の参照距離を更新するパターン描画装置１ａでは、１つの描画ヘッド４１のみが用いられてもよい。すなわち、パターン描画装置１，１ａでは、少なくとも１つの描画ヘッド４１が設けられる。

上記第１ないし第３の実施の形態では、基板９を保持するステージ３１が光照射部４に対して基板９の主面に平行な主走査方向および副走査方向に移動するが、ステージ３１の光照射部４に対する移動は相対的なものであってよく、光照射部４がステージ３１上の基板９の主面に平行な方向に移動してもよい。パターン描画装置では、第１および第２計測部２６，２７の構成も適宜変更されてよく、例えば、図２の第２計測部２７の計測部本体２７１が基台１１上に取り付けられるとともに、ステージ３１の（＋Ｘ）側の側面中央にコーナーキューブが取り付けられる。また、ステージ３１のＸ方向における位置を測定するためのリニアスケールが支持プレート３３上にＸ方向に沿って設けられる。そして、Ｙ方向の所定の位置（すなわち、計測部本体２７１とコーナーキューブとが対向するＹ方向の位置）において、ステージ３１をＸ方向に移動しつつ、計測部本体２７１およびコーナーキューブによりステージ３１のＸ方向の位置が測定される。このとき、リニアスケールによる測定も行われ、この測定結果、並びに、計測部本体２７１およびコーナーキューブによる測定結果に基づいてリニアスケールの測定値が補正される。このような計測部では、任意のＹ方向の位置におけるステージ３１のＸ方向の位置は、測定値が補正されたリニアスケールにて測定される。

基板９を保持する保持部は、基板９が載置されるステージ３１以外に、例えば基板９の端部を把持して基板９を保持するものであってもよい。また、パターン描画装置にてパターンが描画される基板は、各種表示装置のパネル用のガラス基板以外に、半導体基板やプリント配線基板等であってもよい。

１，１ａ，１ｂ パターン描画装置
２ 保持部移動機構
３ 基板保持部
９ 基板
１１ 基台
１２ ヘッド支持部
１３，１４ カメラ支持部
２６，２７ 計測部
４１ 描画ヘッド
５１，５２ アライメントカメラ
６２ 参照距離更新部
６３ 記憶部
７１，７１ａ，７１ｂ，７２，７２ａ，７３ 測定部
９１ 上面
３１２ キャリブレーションカメラ
３１３ 透光板
６３１ 参照距離データ
７１１，７１３ レーザ変位計
９１１ アライメントマーク
Ｓ１１，Ｓ１４ ステップ

Claims (10)

1. 基板上の感光材料にパターンを描画する描画装置であって、
   基板を保持する保持部と、
   前記基板の主面にパターン描画用の光を照射する少なくとも１つの描画ヘッドと、
   前記保持部を前記主面に平行な方向に前記少なくとも１つの描画ヘッドに対して相対的に移動する移動機構と、
   それぞれが前記主面上のマークを撮像する撮像部または描画ヘッドである２つの対象要素の間の前記主面に平行な所定の測定方向における距離の変動を非接触にて測定する測定部と、
   前記２つの対象要素の間の前記測定方向における距離としてパターン描画時に参照される参照距離を記憶する記憶部と、
   前記パターン描画時に、前記測定部からの出力に従って前記参照距離を初期値から更新する参照距離更新部と、
   を備えることを特徴とする描画装置。
2. 請求項１に記載の描画装置であって、
   前記測定部が、前記２つの対象要素をそれぞれ支持する２つの支持部材の間の前記測定方向における距離の変動を前記２つの対象要素の間の前記測定方向における距離の変動として取得することを特徴とする描画装置。
3. 請求項１に記載の描画装置であって、
   前記２つの対象要素をそれぞれ支持する２つの支持部材が取り付けられる基台をさらに備え、
   前記測定部が、前記２つの支持部材の取付位置の間の前記測定方向における距離の変動を前記２つの対象要素の間の前記測定方向における距離の変動として取得することを特徴とする描画装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の描画装置であって、
   前記移動機構が、前記保持部の前記測定方向への相対移動量を取得するレーザ測長器を備えることを特徴とする描画装置。
5. 請求項４に記載の描画装置であって、
   前記保持部が、前記描画ヘッドからの光を受光する、または／および、前記撮像部にて撮像される校正補助部を備え、
   前記移動機構が前記校正補助部を前記２つの対象要素の近傍へと順に配置することにより、前記参照距離の前記初期値が取得されることを特徴とする描画装置。
6. 請求項４または５に記載の描画装置であって、
   前記２つの対象要素が前記撮像部および前記描画ヘッドであり、
   前記移動機構が前記基板の前記主面上の前記マークを前記撮像部の近傍へと配置することにより、前記撮像部と前記マークとの相対位置が取得され、前記相対位置および更新後の前記参照距離を用いて前記描画ヘッドと前記基板との位置合わせが行われることを特徴とする描画装置。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載の描画装置であって、
   前記２つの対象要素が２つの描画ヘッドであり、
   更新後の前記参照距離を用いて一方の描画ヘッドからの光の照射位置と他方の描画ヘッドからの光の照射位置との間の前記測定方向の距離が調整されることを特徴とする描画装置。
8. 請求項１ないし５のいずれかに記載の描画装置であって、
   前記２つの対象要素が２つの撮像部であり、
   前記移動機構が前記基板の前記主面上の２つのマークを前記２つの撮像部の近傍へとそれぞれ配置することにより、各撮像部と対応するマークとの相対位置が取得され、前記相対位置および更新後の前記参照距離を用いて前記基板に描画されるパターンのサイズが調整されることを特徴とする描画装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の描画装置であって、
   前記測定部が、レーザ変位計を備えることを特徴とする描画装置。
10. 基板を保持する保持部と、前記基板の主面にパターン描画用の光を照射する少なくとも１つの描画ヘッドと、前記保持部を前記主面に平行な方向に前記少なくとも１つの描画ヘッドに対して相対的に移動する移動機構とを備える描画装置を用いて、前記基板上の感光材料にパターンを描画する描画方法であって、
    ａ）それぞれが前記主面上のマークを撮像する撮像部または描画ヘッドである２つの対象要素の間の前記主面に平行な所定の測定方向における距離としてパターン描画時に参照される参照距離を準備する工程と、
    ｂ）前記パターン描画時に、前記２つの対象要素の間の前記測定方向における距離の変動を非接触にて測定する測定部からの出力に従って前記参照距離を初期値から更新する工程と、
    を備えることを特徴とする描画方法。

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