描畫裝置以及描畫方法
【專利摘要】本發(fā)明提供提高基板端部的帶狀區(qū)域的圖案的描畫精度的技術(shù)。描畫裝置（100）向形成有感光體的基板（90）照射帶狀描畫光來在基板（90）上描畫圖案。描畫裝置具有：多個光學頭（33a～33e），射出描畫光；副掃描機構(gòu)（221），使光學頭（33a～33e）沿著副掃描方向（+x方向）相對于基板移動；主掃描機構(gòu)，使光學頭沿著主掃描方向（+y、-y方向）相對于基板移動。另外，描畫裝置具有調(diào)整多個光學頭射出的描畫光的焦點位置的自動調(diào)焦機構(gòu)（6）。多個光學頭中的一部分光學頭（33b～33e）的自動調(diào)焦機構(gòu)將從描畫光的中央位置向與副掃描方向相反的方向（-x方向）偏移的基板上的位置作為檢測分離距離的變動的檢測位置。
【專利說明】描畫裝置以及描畫方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對半導體基板、印刷基板、液晶顯示裝置等所具備的濾色片(color filter)用基板、液晶顯示裝置和等離子顯示裝置等所具備的平板顯示器用玻璃基板、磁盤用基板、光盤用基板、太陽能電池用面板等各種基板等(下面，僅稱為“基板”)照射光，來在基板上描畫圖案的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]已知如下的曝光裝置(所謂的描畫裝置)，即，在涂敷在基板上的感光材料上曝光電路等的圖案時，不用掩膜等，而是利用根據(jù)記錄有圖案的數(shù)據(jù)進行了調(diào)制的光(描畫光)對基板上的感光材料進行掃描，由此直接在該感光材料上曝光圖案。例如已知如下描畫裝置，即，從具有以像素為單位對光束進行調(diào)制或不進行調(diào)制的空間光調(diào)制器的光學頭，向相對于該光學頭移動的基板照射描畫光，來在基板上曝光(描畫)圖案(例如，參照專利文獻I)。
[0003]在描畫裝置中，光學頭例如一邊射出截面為帶狀的描畫光，一邊沿著與描畫光的長寬方向相垂直的軸(主掃描軸)相對于基板移動(主掃描)。通過進行該主掃描，在基板上的沿著主掃描軸的一個帶狀區(qū)域上曝光圖案。當結(jié)束伴隨照射描畫光的主掃描時，光學頭在沿著與主掃描軸相垂直的副掃描軸相對于基板移動之后，再次進行伴隨照射描畫光的主掃描。由此，在與通過之前的主掃描曝光有圖案的帶狀區(qū)域相鄰的帶狀區(qū)域上曝光圖案。這樣，通過以間隔副掃描的方式反復進行伴隨照射描畫光的主掃描，在基板的整個區(qū)域上曝光圖案。另外，通常， 沿著副掃描方向配置多個光學頭，通過進行上述主掃描而一次在多個帶狀區(qū)域上描畫圖案。
[0004]另外，由于使描畫光的焦點落在基板上，因此有時在光學頭上設置自動調(diào)焦機構(gòu)。在描畫圖案的過程中，自動調(diào)焦機構(gòu)測量光學頭與基板之間的距離的變動，從而檢測因基板翹曲或彎曲等而引起的曝光面的上下變動。自動調(diào)焦機構(gòu)根據(jù)該變動來使光學頭的透鏡上下移動，從而使描畫光的焦點總是落在基板上的所需的曝光面上。
[0005]專利文獻1:日本特開2009-237917號公報
[0006]但是,在通過上述掃描進行圖案描畫處理時，就多個光學頭中的一部分光學頭而言，通過自動調(diào)焦機構(gòu)對上述距離的變動進行檢測的檢測位置，有時位于基板的外側(cè)或者基板的端部?；宓亩瞬坑捎谖锤采w抗蝕劑或者形成有階梯和/或孔等，大多數(shù)情況下不適于測量上述距離。因此，有時使自動調(diào)焦機構(gòu)不能正常發(fā)揮功能。因此，可能使基板端附近的帶狀區(qū)域的描畫精度降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種提高基板端部的帶狀區(qū)域的圖案的描畫精度的技術(shù)。
[0008]為了解決上述問題，第一方式的描畫裝置，用于向形成有感光體的基板照射光來在所述基板上描畫圖案，具有:多個光學頭，沿著副掃描方向排列，分別射出帶狀描畫光，掃描機構(gòu)，其使多個所述光學頭沿著所述副掃描方向以及與所述副掃描方向相垂直的主掃描方向相對于所述基板移動，來用所述描畫光掃描基板，多個自動調(diào)焦機構(gòu)，其分別設置在多個所述光學頭上，根據(jù)檢測器檢測到的分離距離的變動，調(diào)整所述光學頭的所述描畫光的焦點位置，所述檢測器用于檢測所述光學頭以及所述基板之間的所述分離距離；多個所述光學頭中的至少一部分光學頭的所述自動調(diào)焦機構(gòu)，將基板上的從所述描畫光的中央位置向與所述副掃描方向相反的方向偏移的位置作為所述分離距離的變動的檢測位置。
[0009]另外，第二方式的描畫裝置，在第一方式的描畫裝置中，所述一部分光學頭包括在朝向所述副掃描方向的方向上配置于最外側(cè)的所述光學頭。
[0010]另外，第三方式的描畫裝置，在第一或第二方式的描畫裝置中，所述一部分光學頭分別具有安裝機構(gòu)，該安裝機構(gòu)以使所述檢測位置分別設定在從所述描畫光的中央位置向所述副掃描方向或者與該副掃描方向相反的方向偏移的位置的方式安裝所述檢測器。
[0011]另外，第四的方式的描畫裝置，在第一至第三方式中任一方式中，所述一部分光學頭中的用于對位于基板的所述副掃描方向的端部的端部帶狀區(qū)域進行描畫的所述光學頭的所述自動調(diào)焦機構(gòu)，在描畫所述端部帶狀區(qū)域時，基于在進行前一次的主掃描時得到的所述分離距離的變動的檢測結(jié)果，來調(diào)整所述焦點位置。
[0012]另外，第五方式的描畫裝置，在第一至第四方式中任一方式中，還具有控制部，該控制部用于控制所述掃描機構(gòu)以及所述自動調(diào)焦機構(gòu)；所述控制部以使所述一部分光學頭中的用于對位于基板的所述副掃描方向的端部的端部帶狀區(qū)域進行描畫的所述光學頭的所述自動調(diào)焦機構(gòu)的檢測位置處于基板的既定的有效區(qū)域內(nèi)的方式，使所述光學頭沿著所述副掃描方向相對移動，然后，一邊使所述光學頭沿著所述主掃描方向相對移動，一邊使所述自動調(diào)焦機構(gòu)檢測所述分離距離的變動。
[0013]另外，第六方式的描畫方法，用于向形成有感光體的基板照射光來在所述基板上描畫圖案，包括:工序a，從沿著副掃描方向排列的多個光學頭分別射出帶狀描畫光，工序b，在所述工序a中，使多個所述光學頭沿著所述副掃描方向以及與所述副掃描方向相垂直的主掃描方向，相對于所述基板移動，來用所述描畫光掃描基板，工序c,在所述工序b中，通過檢測器檢測所述光學頭以及所述基板之間的分離距離的變動，根據(jù)檢測到的所述分離距離的變動，調(diào)整所述光學頭的所述描畫光的焦點；在所述工序c中，多個所述光學頭中的至少一部分光學頭，在基板上的從所述描畫光的中央位置向與所述副掃描方向相反的方向偏移的位置，檢測所述分離距離的變動。
[0014]另外，第七方式的描畫方法，在第六方式的描畫方法中，所述一部分光學頭包括在朝向所述副掃描方向的方式上配置于最外側(cè)的所述光學頭。
[0015]另外，第八方式的描畫方法，在第六或第七方式的描畫方法中，所述一部分光學頭分別具有安裝機構(gòu)，該安裝機構(gòu)以使所述檢測位置分別設定在相對于所述描畫光的中央位置向所述副掃描方向或者與該副掃描方向相反的方向偏移的位置的方式，安裝所述檢測器。
[0016]另外，第九方式的描畫方法，在第六至第八方式中任一方式的描畫方法中，在所述工序c中，所述一部分光學頭中的用于對位于基板的所述副掃描方向的端部的端部帶狀區(qū)域進行描畫的所述光學頭，在描畫所述端部帶狀區(qū)域時，基于在前一次的主掃描中得到的所述分離距離的變動的檢測結(jié)果，來調(diào)整所述焦點位置。
[0017]另外，第十方式的描畫方法，在第六至第九方式中任一方式的描畫方法中，所述工序c包括:工序c-1，以使所述一部分光學頭中的用于對位于基板的所述副掃描方向的端部的端部帶狀區(qū)域進行描畫的所述光學頭的所述檢測位置處于基板的既定的有效區(qū)域內(nèi)的方式，使所述光學頭沿著所述副掃描方向相對移動；工序c-2，在進行所述工序c-Ι之后，一邊使所述光學頭沿著所述主掃描方向相對移動，一邊檢測所述分離距離的變動。
[0018]根據(jù)第一至第十方式，能夠使至少一部分光學頭的用于檢測分離距離的變動的檢測位置，相對于描畫光的中央位置向與副掃描方向相反的方向偏移。由此，在描畫基板的端部帶狀區(qū)域時，能夠提高能夠?qū)z測位置設定在對于檢測有效的區(qū)域中的可能性。由此，能夠提高端部帶狀區(qū)域的描畫精度。
[0019]另外，根據(jù)第二以及第七方式，能夠使用于描畫端部帶狀區(qū)域的光學頭的檢測位置，相對于描畫光的中央向與副掃描方向相反的方向移位。由此，能夠提高端部帶狀區(qū)域的描畫精度。
[0020]另外，根據(jù)第三以及第八方式，僅僅通過變更檢測器的安裝方式，就能夠決定各光學頭的檢測位置的移位方向。通過這樣通用部件，容易進行部件管理，另外，能夠降低裝置成本。
[0021]另外，根據(jù)第四以及第九方式，在描畫端部帶狀區(qū)域時，即使在光學頭的檢測位置處于檢測有效的區(qū)域之外的情況下，也利用前一次的檢測結(jié)果，調(diào)整描畫光的焦點位置。因此，能夠?qū)Χ瞬繋顓^(qū)域良好地描畫圖案。
[0022]另外，根據(jù)第五以及第十方式，在描畫圖案之前，以使檢測位置設定在對檢測有效的有效區(qū)域內(nèi)的方式，使光學頭移動，然后檢測分離距離的變動。由此，在端部帶狀區(qū)域上描畫圖案時，即使檢測位置離開既定的有效區(qū)域，也能夠基于預先獲取的分離距離的變動，有效地調(diào)整描畫光的焦點位置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是示出實施方式的描畫裝置的概況的立體圖。
[0024]圖2是示出描畫裝置的概況的俯視圖。
[0025]圖3是描畫裝置的總線布線圖。
[0026]圖4是示出曝光部的概況的立體圖。
[0027]圖5是示出正在進行描畫處理的基板的俯視圖。
[0028]圖6是示出光學頭的概況的側(cè)視圖。
[0029]圖7是示出曝光部的概況的主視圖。
[0030]圖8是概念性地示出多個光學頭對基板進行主掃描的位置的圖。
[0031]圖9是示出用于描畫端部帶狀區(qū)域的光學頭的概略俯視圖。
[0032]圖10是示出用于描畫端部帶狀區(qū)域的光學頭的概略俯視圖。
[0033]圖11是示出通過描畫端部帶狀區(qū)域的光學頭的檢測器檢測到的分離距離的變動量的圖。
[0034]圖12是示出通過描畫端部帶狀區(qū)域的光學頭的檢測器檢測到的分離距離的變動量的圖。
[0035]圖13是示出通過描畫端部帶狀區(qū)域的光學頭的檢測器檢測到的分離距離的變動量的圖。
[0036]圖14是示出描畫端部帶狀區(qū)域的光學頭的概略俯視圖。
[0037]圖15是示出描畫基板中的位于與副掃描方向相反的方向的端部的帶狀區(qū)域的光學頭的概略俯視圖。
[0038]圖16是示出通過預調(diào)焦處理而得到的、基板的表面高度的變動的曲線圖的圖。
[0039]圖17是示出圖案描畫處理的流程的圖。
[0040]其中，附圖標記說明如下:
[0041]100:描畫裝置
[0042]21:基板保持板
[0043]211:轉(zhuǎn)動機構(gòu)
[0044]221:副掃描機構(gòu)
[0045]231:主掃描機構(gòu)
[0046]3:曝光部
[0047]31:LED 光源部
[0048]32:照明光學系統(tǒng)
[0049]33:光學頭
[0050]332:投影光學系統(tǒng)
[0051]33R:描畫區(qū)域
[0052]33a ?33e:光學頭
[0053]4:光調(diào)制部
[0054]5:控制部
[0055]541:圖案數(shù)據(jù)
[0056]6:自動調(diào)焦機構(gòu)
[0057]61:檢測器
[0058]62:安裝機構(gòu)
[0059]63:升降機構(gòu)
[0060]71、71a ?71e:檢測位置
[0061]90:基板
[0062]CP、CPa ?CPe:中央位置
[0063]L1:分離距離
[0064]Mx:移動量
[0065]R1、R2、R3:帶狀區(qū)域
[0066]Rll:端部帶狀區(qū)域
[0067]VR:有效區(qū)域

【具體實施方式】
[0068]下面，一邊參照附圖，一邊對本發(fā)明的實施方式進行說明。此外，在附圖中，為了便于理解，有時將各部的尺寸、數(shù)量夸大或者簡略來表示。
[0069]< 1.裝置結(jié)構(gòu)>
[0070]圖1是示出實施方式的描畫裝置100的概況的立體圖。另外，圖2是示出描畫裝置100的概況的俯視圖。而且，圖3是描畫裝置100的總線布線圖。在圖1中，為了便于圖示以及說明，定義Z軸方向表示鉛垂方向，XY平面表示水平面，但是這是為了便于掌握位置關(guān)系而定義的，并不是對下面說明的各方向進行限定。在下面的各圖中也同樣。另外，在圖2中，為了便于說明，通過雙點劃線表示架橋結(jié)構(gòu)體11以及光學頭33。
[0071]描畫裝置100是如下裝置，即，在制造印刷基板的工序中，對形成在印刷基板(下面，僅稱為“基板”)90的上表面上的感光材料(抗蝕劑)的層(感光體)描畫用于形成器件的圖案。如圖1以及圖2所示，描畫裝置100主要具有架臺1、移動板組2、曝光部3以及控制部5。
[0072]〇架臺I
[0073]架臺I的外形為大致長方體狀，在該架臺I的上表面的大致水平的區(qū)域具有架橋結(jié)構(gòu)體11和移動板組2。架橋結(jié)構(gòu)體11以大致水平地架設在移動板組2的上方的方式固定在架臺I上。如圖1所示，架臺I支撐移動板組2和架橋結(jié)構(gòu)體11且上述移動板組2和架橋結(jié)構(gòu)體11與架臺I形成一體。
[0074]〇移動板組2
[0075]移動板組2主要具有:基板保持板21，在該基板保持板21的上表面的大致水平的區(qū)域上保持基板90 ;支撐板22，其從下方支撐基板保持板21 ;基座板23，其從下方支撐支撐板22 ;基臺24，其從下方支撐基座板23 ;轉(zhuǎn)動機構(gòu)211，其使基板保持板21圍繞著Z軸轉(zhuǎn)動；副掃描機構(gòu)221，其用于使支撐板22沿著X軸方向移動；主掃描機構(gòu)231，其使基座板23沿著Y軸方向移動。
[0076]雖然省略圖示，但是在基板保持板21的上表面上分散設置有多個吸附孔。上述吸附孔與真空泵相連接，通過使該真空泵進行動作，能夠排出基板以及基板保持板21之間的環(huán)境氣體。由此，能夠?qū)⒒?0吸附保持在基板保持板21的上表面上。
[0077]如圖2所示，轉(zhuǎn)動機構(gòu)211具有由移動件和固定件構(gòu)成的線性馬達211a，其中，所述移動件安裝在基板保持板21的-Y側(cè)端部上，所述固定件設置在支撐板22的上表面上。另外，轉(zhuǎn)動機構(gòu)211的轉(zhuǎn)動軸211b位于基板保持板21的中央部下表面?zhèn)群椭伟?2之間。通過使線性馬達211a動作，使移動件沿著固定件在X軸方向上移動，從而使基板保持板21以支撐板22上的轉(zhuǎn)動軸211b為中心，在規(guī)定角度的區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0078]副掃描機構(gòu)221具有由移動件和固定件構(gòu)成的線性馬達221a，其中，所述移動件安裝在支撐板22的下表面上，所述固定件設置在基座板23的上表面上。另外，在支撐板22和基座板23之間，副掃描機構(gòu)221具有沿著X軸方向延伸的一對引導部221b。通過使線性馬達221a動作，使支撐板22沿著基座板23上的引導部221b在X軸方向上移動。
[0079]主掃描機構(gòu)231具有由移動件和固定件構(gòu)成的線性馬達231a，其中，所述移動件安裝在基座板23的下表面上，所述固定件設置在基臺24上。另外，在基座板23和架臺I之間，主掃描機構(gòu)231具有沿著Y軸方向延伸的一對引導部231b。通過使線性馬達231a動作，使基座板23沿著基臺24上的引導部231b在Y軸方向上移動。因此，通過在基板保持板21保持基板90的狀態(tài)下使主掃描機構(gòu)231動作，能夠使基板90沿著Y軸方向移動。此外，通過后述控制部5控制上述移動機構(gòu)的動作。
[0080]此外，就驅(qū)動轉(zhuǎn)動機構(gòu)211、副掃描機構(gòu)221以及主掃描機構(gòu)231的方式而言，并不限定于利用上述線性馬達211a、221a、231a的結(jié)構(gòu)。例如，轉(zhuǎn)動機構(gòu)211以及副掃描機構(gòu)221也可以利用伺服馬達以及滾珠螺桿驅(qū)動。另外，也可以設置使曝光部3移動的移動機構(gòu)，來代替使基板90移動。而且，也可以使基板90以及曝光部3這兩者移動。另外，雖然省略圖示，但是例如也可以設置通過使基板保持板21沿著Z軸方向升降來使基板90上下升降的升降機構(gòu)。
[0081]〇曝光部3
[0082]返回圖1，曝光部3具有多個由LED光源部31、照明光學系統(tǒng)32以及光學頭33構(gòu)成的光學單元(在此，5個)。此外，在圖1中，雖然省略圖示，但是在各光學頭33上分別設置有LED光源部31以及照明光學系統(tǒng)32。LED光源部31是如下光源裝置，即，基于控制部5所送出的所需的驅(qū)動信號，射出所需波長的激光。LED光源部31所射出的光束，經(jīng)由由光積分棒(rod integrator)、透鏡以及反射鏡等構(gòu)成的照明光學系統(tǒng)32被引導至光學頭33。
[0083]各光學頭33將照明光學系統(tǒng)32所射出的光線照射到基板90的上表面上。各光學頭33沿著X軸方向以相等間距的方式配設在架橋結(jié)構(gòu)體11的側(cè)面上部。
[0084]圖4是示出曝光部3的概況的立體圖。另外，圖5是示出正在進行描畫處理的基板90的俯視圖。此外，在圖4中，光調(diào)制部4以及投影光學系統(tǒng)332配置在各光學頭33的內(nèi)部的規(guī)定位置上。LED光源部31所射出的光束，通過照明光學系統(tǒng)32形成為矩形。并且，通過照明光學系統(tǒng)32的光束被引導至光調(diào)制部4，并照射在光調(diào)制部4的調(diào)制動作有效區(qū)域。
[0085]基于控制部5的控制，對照射至光調(diào)制部4的光束進行空間調(diào)制，然后使該光束入射至投影光學系統(tǒng)332 。投影光學系統(tǒng)332將入射的光轉(zhuǎn)換成所需的倍率，并引導至沿著主掃描方向移動的基板90上。
[0086]〇光調(diào)制部4
[0087]光調(diào)制部4具有數(shù)字鏡像器件(DMD:digital mirror device),該數(shù)字鏡像器件(DMD)通過電氣控制對入射光進行空間調(diào)制，使用于描畫圖案的必要光和不用于描畫圖案的不必要光向彼此不同的方向反射。DMD例如是一邊為大約10 μ m的正方形微小反射鏡以1920X1080個的矩陣狀排列的空間調(diào)制元件。各反射鏡根據(jù)寫入存儲單元中的數(shù)據(jù)，將正方形的對角線作為軸傾斜所需角度。通過來自控制部5的重置信號，同時驅(qū)動各反射鏡。
[0088]顯示在DMD上的圖案通過投影光學系統(tǒng)332投射到基板90的曝光面上。另外，如后述那樣，隨著主掃描機構(gòu)231使基板保持板21移動，根據(jù)基于主掃描機構(gòu)231的編碼信號制作的重置脈沖，連續(xù)地改寫顯示在DMD上的圖案。由此，向基板90的曝光面上照射描畫光，從而形成條狀像。
[0089]圖5是示出正在進行描畫處理的基板90的俯視圖。以如下方式進行描畫處理，即，在控制部5的控制下，一邊通過主掃描機構(gòu)231以及副掃描機構(gòu)221使載置于基板保持板21的基板90相對于多個光學頭33移動,一邊從多個光學頭33分別向基板90的上表面照射進行了空間調(diào)制的光。
[0090]此外，在下面的說明中，在基板90上定義相互垂直的X軸方向以及y軸方向。隨著通過主掃描機構(gòu)231使基板90移動，在該基板90上定義的xy坐標系沿著XYZ坐標系的Y軸方向移動。另外，隨著通過副掃描機構(gòu)221使基板90移動，xy坐標系沿著XYZ坐標系的X軸方向移動。
[0091]另外，將在通過主掃描機構(gòu)231使基板90移動時的、從基板90觀察的光學頭33的移動方向設為主掃描方向。另外，將在通過副掃描機構(gòu)231使基板90移動時的、從基板90觀察的光學頭33的移動方向設為副掃描方向。在圖5所示的例子中，主掃描方向為+y方向(箭頭ARll)以及_y方向(箭頭AR13)，副掃描方向為+x方向(箭頭AR12)。
[0092]首先，通過主掃描機構(gòu)231使基板保持板21向-Y方向移動，從而使基板90相對于光學頭移動(主掃描)。若從基板90觀察上述動作，則多個光學頭33如箭頭ARll所示那樣向+y方向相對地移動。在進行該主掃描的期間，各光學頭33將根據(jù)圖案數(shù)據(jù)541進行了調(diào)制的截面為矩形的描畫光連續(xù)地照射至基板90。即，向基板90的曝光面投射光。若各光學頭33沿著主掃描方向(+y方向)橫穿一次基板90,則與各描畫光相對應的描畫區(qū)域33R在基板90上通過，從而在帶狀區(qū)域Rl上描畫圖案。該帶狀區(qū)域Rl是如下區(qū)域，即，沿著主掃描方向延伸，副掃描方向上的寬度相當于描畫光的寬度(條寬度)。在此，5個光學頭33同時在基板90上橫穿，因此通過一次主掃描同時向5個帶狀區(qū)域Rl分別描畫圖案。
[0093]當結(jié)束一次主掃描時，通過副掃描機構(gòu)221使基板保持板21向+X方向移動既定的距離，從而使基板90相對于光學頭33移動(副掃描)。若從基板90觀察上述動作，則如箭頭AR12那樣，多個光學頭33沿著副掃描方向(+X方向)移動既定的距離。
[0094]當結(jié)束副掃描時，再次進行主掃描。即，通過主掃描機構(gòu)231使基板保持板21向+Y方向移動，從而使基板90相對于多個光學頭33移動。若從基板90觀察上述動作,貝丨J各光學頭33向_y方向移動，從而如箭頭AR13所示那樣，橫穿基板90上的與通過前一次的主掃描描畫的帶狀區(qū)域Rl相鄰的區(qū)域。在該主掃描中，各光學頭33也將根據(jù)圖案數(shù)據(jù)541進行了調(diào)制的描畫光朝向基板90連續(xù)地照射。這樣，在與通過在之前的主掃描描畫的帶狀區(qū)域Rl相鄰的帶狀區(qū)域 R2上描畫圖案。
[0095]然后，與上述同樣地，當反復進行主掃描和副掃描來在基板90上的整個描畫對象區(qū)域上描畫圖案時，結(jié)束描畫處理。在圖5所示的例子中，通過隔著兩次副掃描的三次主掃描，使各光學頭33橫穿帶狀區(qū)域Rl、R2、R3，由此在整個描畫對象區(qū)域上形成圖案。
[0096]〇控制部5
[0097]如圖3所示，控制部5具有:CPU51 ；R0M52,其專用于讀??；RAM53，其主要用作CPU51的暫時性的工作區(qū)域；存儲器54，其為非易失性的記錄介質(zhì)。另外，控制部5與顯示部56、操作部57、轉(zhuǎn)動機構(gòu)211、副掃描機構(gòu)221、主掃描機構(gòu)231、LED光源部31 (詳細地，光源驅(qū)動器)、光調(diào)制部4以及自動調(diào)焦機構(gòu)6等描畫裝置100的各結(jié)構(gòu)相連接，控制上述各結(jié)構(gòu)的動作。
[0098]CPU51 一邊讀取存儲在R0M52內(nèi)的程序55 —邊執(zhí)行該程序，從而對存儲在RAM53或者存儲器54中的各種數(shù)據(jù)進行運算。
[0099]存儲器54存儲有與要向基板90上描畫的圖案相對應的圖案數(shù)據(jù)541。圖案數(shù)據(jù)541例如為將通過CAD (computer aided design計算機輔助設計)軟件等制作的矢量形式的數(shù)據(jù)展開成光柵形式的數(shù)據(jù)而得到的圖像數(shù)據(jù)?？刂撇?基于該圖案數(shù)據(jù)541控制光調(diào)制部4，從而對光學頭33所射出的光束進行調(diào)制。此外，在描畫裝置100中，基于主掃描機構(gòu)231的線性馬達231a所送出的光學尺(liner scale)信號，生成調(diào)制的重置脈沖。通過基于該重置脈沖動作的調(diào)制部4，從各光學頭33射出根據(jù)基板90的位置進行了調(diào)制的描畫光。
[0100]此外，在本實施方式中，圖案數(shù)據(jù)541可以是針對一個圖像(表現(xiàn)要在基板90的整個面上圖案的圖像)的數(shù)據(jù)，但是例如也可以根據(jù)針對一個圖像的圖案數(shù)據(jù)541，按照每個光學頭33分別單獨生成各光學頭33負責描畫的部分的圖像數(shù)據(jù)。
[0101]顯示部56由一般的液晶顯示器等構(gòu)成，通過控制部5的控制向操作者顯示各種數(shù)據(jù)。另外，操作部57由各種按鈕、鍵、鼠標、觸控面板等構(gòu)成，為了向描畫裝置100輸入指示，而通過操作者操作。
[0102]〇自動調(diào)焦機構(gòu)6
[0103]圖6是示出光學頭33的概況的側(cè)視圖。如圖6所示，在各光學頭33上分別設置有自動調(diào)焦機構(gòu)6。自動調(diào)焦機構(gòu)6具有檢測器61，該檢測器61用于檢測光學頭33與基板90 (詳細地，曝光面)之間的分離距離LI的變動。自動調(diào)焦機構(gòu)6根據(jù)檢測器61檢測到的分離距離LI的變動，調(diào)整光學頭33的描畫光的焦點。
[0104]檢測器61包括:照射部611，其向基板90照射激光；受光部613，其接受基板90所反射的激光。照射部611將激光沿著相對于基板90的表面的法線方向(在此，Z軸方向)傾斜規(guī)定的角度的軸，入射到基板90的上表面上，且以點狀照射。在下面的說明中，將該激光所照射的基板90上的位置設為檢測位置71。受光部613例如由沿著Z軸方向延伸的線性傳感器構(gòu)成。通過該線性傳感器上的激光的入射位置，檢測基板90的上表面的變動。檢測器61通過設置在光學頭33的投影光學系統(tǒng)332的框體外周面上的安裝機構(gòu)62固定在光學頭33上。
[0105]另外，自動調(diào)焦機構(gòu)6具有升降機構(gòu)63，該升降機構(gòu)63根據(jù)通過檢測器61檢測到的變動量，使投影光學系統(tǒng)332的透鏡沿著Z軸方向上下移動。將檢測器61檢測到的變動量交至控制部5或者未圖示的專用運算電路等，根據(jù)所需的程序進行運算處理。由此，決定通過升降機構(gòu)63升降的透鏡的升降量。
[0106]圖7是示出曝光部3的概況的主視圖。在圖7中，為了識別5個光學頭33，朝向副掃描方向(+X方向)，在附圖標記“33”上依次附注附圖標記“a”~“e”。例如朝向與副掃描方向相反的方向(-X方向)配置于最外側(cè)的光學頭33為光學頭33a,朝向副掃描方向配置于最外側(cè)的光學頭33為光學頭33e。
[0107]另外，各光學頭33所具有的各自動調(diào)焦機構(gòu)6的檢測位置71，也與上述同樣地，在附圖標記“71”上分別附注附圖標記“a”~“e”。例如，光學頭33a的自動調(diào)焦機構(gòu)6的檢測位置71為檢測71a。
[0108]而且，各光學頭33所射出的描畫光的副掃描方向上的中央位置CP，也與上述同樣地，在附圖標記“CP”上分別附注附圖標記“a”~“e”。例如，光學頭33a的描畫光的中央位置CP為中央位置CPa。
[0109]在本實施方式中，各自動調(diào)焦機構(gòu)6的檢測位置71位于相對于對應的光學頭33的描畫光的中央位置CP向副掃描方向(+X方向)或者與該副掃描方向相反的方向(-X方向)偏移的位置。更詳細地，就光學頭33a而言，檢測位置71a設定在與中央位置CPa相比向副掃描方向(+X方向)偏移既定的距離的位置上。相對于此，就其它光學頭33b~33e而言，各檢測位置71b~71e設定在與中央位置CPb~CPe相比分別向與副掃描方向相反的方向(-X方向)偏移既定的距離的位置上。
[0110]檢測位置71相對于中央位置CP的移位方向，是由檢測器61安裝在光學頭33上的安裝方向來決定的。即，如圖6所示，如實線所示那樣，通過安裝機構(gòu)62以使照射部611配置于-Y側(cè)且使受光部613配置于+Y側(cè)的方式固定檢測器61。在該狀態(tài)下，檢測位置71處于相對于描畫光的中央位置CP，向與副掃描方向相反的方向(-X方向)移位的狀態(tài)。另外，也能夠通過使檢測器61旋轉(zhuǎn)180度來安裝在安裝機構(gòu)62上，以照射部611配置于+Y側(cè)且受光部613配置與-Y側(cè)的狀態(tài)，使檢測器61固定在光學頭33上。在該狀態(tài)下，檢測位置71處于相對于描畫光的中央位置CP,向副掃描方向(+X方向)移位的狀態(tài)。通過設置這樣的安裝機構(gòu)62，僅僅通過改變檢測器61的安裝方向，就能夠變更檢測位置71的移位方向。這樣，通過使部件通用，能夠減少部件數(shù)量。因此，部件管理變得容易，另外能夠?qū)崿F(xiàn)裝置成本降低。
[0111]如圖5所示，根據(jù)基板90的副掃描方向上的寬度不同，有時基板90上的副掃描方向上的端部的帶狀區(qū)域(下面，稱為端部帶狀區(qū)域R11。)比對應的光學頭的描畫區(qū)域33R窄。在這樣的情況下，自動調(diào)焦機構(gòu)6的檢測位置71的設定位置可能設定在描畫對象區(qū)域的外側(cè)的位置上。有時在基板90的端部附近存在階梯等，若在描畫對象區(qū)域外發(fā)揮自動調(diào)焦機構(gòu)6的功能，則可能使描畫精度顯著降低。
[0112]在本實施方式中，將光學頭33b~33e所具有的各自動調(diào)焦機構(gòu)6的檢測位置71b~71e設定在相對于描畫光的中央位置CPb~CPe向與掃描方向相反的方向移位的位置上。即，各光學頭33中的自動調(diào)焦機構(gòu)6的檢測位置71向朝向基板90的內(nèi)側(cè)的方向移位。因此，能夠提高在基板90的端部附近的端部帶狀區(qū)域Rll中檢測位置71設定在描畫對象區(qū)域的可能性。對于這一點，一邊參照圖8~圖10，一邊進行數(shù)學研究。
[0113]圖8是概念性地示出多個光學頭33對基板90進行主掃描的位置的圖。如圖8所示，將基板90的副掃描方向上的寬度設為Wb，將描畫光的寬度(條寬度)設為SW，將相鄰的光學頭33、33的間隔設為H，通過利用了 INT函數(shù)的下式，決定對基板90的副掃描方向端部的端部帶狀區(qū)域Rll進行描畫的光學頭33。
[0114]N=int (ffb/H) +1...(式 I)
[0115]在此，N指光學頭33的序號，頭序號“ I”~“5”分別與光學頭33a~33e相對應。
[0116]另外，通過下式，計算描畫端部帶狀區(qū)域Rll時的主掃描的次數(shù)(條序號S)。
[0117]S= (Wb- (N-1) XH) /Sff+1..?(式 2)
[0118]另外，通過下式，計算從對端部帶狀區(qū)域Rll進行描畫的光學頭33所射出的描畫光的端部(與副掃描方向相反的方向的端部)到基板90的副掃描方向端部為止的寬度P。
[0119]p=ffb- (N-1) XH- (S-1) XSff..?(式 3)
[0120]圖9以及圖10是示出用于描畫端部帶狀區(qū)域Rll的光學頭33的概略俯視圖。在圖9以及圖10中，將從描畫光的與副掃描方向相反的方向(-X側(cè))上的端部到檢測位置71為止的距離設為a。另外,就距基板90的端部一定寬度(q)的區(qū)域而言,例如因沒有覆蓋抗蝕劑或者形成有階梯和/或孔等，作為不適于通過檢測器61測定分離距離LI的區(qū)域(不適當區(qū)域NR)。圖9是示出滿足p-q含a的狀態(tài)的圖，圖10是示出滿足p-q > a的狀態(tài)的圖。
[0121]如圖9所示，在滿足p-q ^ a的情況下，檢測位置71處于不適當區(qū)域NR。在該情況下，通過檢測器61測量基板90的表面的位置，基于該結(jié)果進行不適當?shù)慕裹c調(diào)整，從而可能使描畫光的焦點偏移。相對于此，如圖10所示，在滿足p-q > a的情況下，檢測位置71處于比不適當區(qū)域NR更靠基板90的內(nèi)側(cè)的區(qū)域(有效區(qū)域VR)。由此，在端部帶狀區(qū)域Rll中也能夠進行適當?shù)慕裹c調(diào)整，因此能夠高精度地描畫圖案。
[0122]根據(jù)上述內(nèi)容，a越小，則檢測位置71設定在基板90上的適于分離距離LI的位置上的可能性變高，結(jié)果，能夠高精度地描畫圖案。此外，在將a設為“O”的情況(即，檢測位置71設定在描畫光的內(nèi)側(cè)端部的位置上的情況)下，總是形成圖10所示的狀態(tài)，理論上不存在檢測位置71處于不適當區(qū)域NR中的可能性。但是，若檢測位置71設定于在與副掃描方向平行的方向上相對于描畫光偏置的位置，貝1J還可能產(chǎn)生如下的偏差(隨時間的波動)問題，即，一個矩形描畫光中的遠離檢測位置71的描畫光的部分的曝光精度下降。因此，從高精度地進行描畫的角度來說，優(yōu)選將檢測位置71設定于在副掃描方向上盡量接近描畫光的中央位置CP的位置上。
[0123]<檢測位置71處于不適當區(qū)域NR的情況的處理>
[0124]如圖9所示，在描畫端部帶狀區(qū)域Rll時，光學頭33的自動調(diào)焦機構(gòu)6的檢測位置71處于不適當區(qū)域NR中的情況(S卩，滿足p-q含a的情況)下，利用該光學頭33進行的前一次的主掃描得到的分離距離LI的變動的檢測結(jié)果，也是有效的。這是因為預測端部帶狀區(qū)域Rll和與該端部帶狀區(qū)域Rll相鄰的帶狀區(qū)域Rl的高度的變動相似。作為這樣利用了前一次的主掃描中的檢測結(jié)果的自動調(diào)焦處理，例如能夠舉出下面說明的幾個方式作為例子。
[0125]圖11?圖13是示出通過描畫端部帶狀區(qū)域Rll的光學頭33的檢測器61檢測到的分離距離LI的變動量的圖。此外，在圖11?圖13中，橫軸表示基板90的y軸方向上的位置，縱軸表示分離距離LI的變動量。另外，虛線所示的曲線83，表示在進行描畫端部帶狀區(qū)域Rll的前一次的主掃描時檢測到的分離距離LI的變動。另外，實線所示的曲線81，表示為了描畫端部帶狀區(qū)域Rll而決定的分離距離LI的假想的變動。
[0126]首先，在第一自動調(diào)焦處理中，如圖11所示，將描畫端部帶狀區(qū)域Rll時的分離距離LI的變動量，設為在前一次的主掃描中最后檢測到的變動量。因此，在第一自動調(diào)焦處理中，將描畫光的焦點位置固定于在進行前一次的主掃描時最后檢測變動量時的、描畫光的焦點位置。在該情況下，具有不需要特別的運算處理的優(yōu)點。另外，還具有如下優(yōu)點，即，不需要保持在進行前一次的主掃描時檢測到的所有變動量的數(shù)據(jù)。
[0127]另外，在第二自動調(diào)焦處理中，如圖12所示，將描畫端部帶狀區(qū)域Rll時的分離距離LI的變動量，設為在前一次的主掃描中檢測到的變動量的平均值。
[0128]另外，在第三自動調(diào)焦處理中，如圖13所示，將描畫端部帶狀區(qū)域Rll時的分離距離LI的變動量，設為在前一次的主掃描中的副掃描方向上的相同位置檢測到的變動量。在該方式的情況下，根據(jù)基板90的主掃描方向上的位置來進行自動調(diào)焦處理，因此具有能夠高精度地進行描畫的可能性高的優(yōu)點。
[0129]在上述圖11?圖13中說明的例子中，均在進行將端部帶狀區(qū)域Rll作為對象的主掃描之前，進行其它主掃描。但是，根據(jù)基板90的寬度(詳細地，描畫對象區(qū)域的寬度)不同，也假設沒有前一次的主掃描的情況，即，通過第一次的主掃描來向描畫端部帶狀區(qū)域Rll描畫圖案的情況。在這樣的情況下，在開始描畫之前，進行預調(diào)焦處理。
[0130]在預調(diào)焦處理中，以使要在第一次的主掃描中描畫端部帶狀區(qū)域Rll的光學頭33所具有的檢測器61的檢測位置71處于有效區(qū)域VR內(nèi)的方式，使基板90向與副掃描方向相反的方向移動。然后，在檢測位置71處于有效區(qū)域VR內(nèi)的狀態(tài)下，使基板90沿著主掃描方向移動，通過檢測器61檢測基板90的端部帶狀區(qū)域Rll的各位置上的分離距離LI的變動，并將該檢測結(jié)果保存在存儲部(包括RAM等暫時存儲信息的存儲部)中。然后，在圖案描畫處理中，從存儲部中讀取在預先進行預調(diào)焦處理時獲取的變動量的數(shù)據(jù)，來應用于描畫端部帶狀區(qū)域Rll的光學頭33的自動調(diào)焦處理。
[0131]圖14是示出描畫端部帶狀區(qū)域Rll的光學頭33的概略俯視圖。另外，圖15是示出對基板90中的位于與副掃描方向相反的方向的端部的帶狀區(qū)域Rl進行描畫的光學頭33的概略俯視圖。
[0132]如圖14所示，在進行預調(diào)焦處理時，基板90向-X方向移動。若從基板90觀察上述動作，則光學頭33向與副掃描方向相反的方向相對地移動移動量Mx。考慮有效區(qū)域VR的富余(r),用下式表示該移動量Mx。
[0133]Mx=a-p+q+r (式4)
[0134]此外，通過使基板90向-X方向移動，對基板90中的位于與副掃描方向相反的方向的端部的帶狀區(qū)域Rl進行描畫的光學頭33所具有的檢測器61的檢測位置71，接近基板90的端部。不必對描畫該帶狀區(qū)域Rl的光學頭33進行預調(diào)焦處理。這是因為即使不進行預調(diào)焦處理，也能夠在描畫帶狀區(qū)域Rl時在有效區(qū)域VR內(nèi)檢測分離距離的變動。但是，在對該光學頭33也進行預調(diào)焦處理的情況下，在使基板90向-X方向移動時，需要使光學頭33所具有的檢測器61的檢測位置71處于有效區(qū)域VR內(nèi)。因此，如圖15所示，需要滿足下面的條件式。
[0135]Sff-a > a-p+2q+2r...(式 5)
[0136]a < Sff/2-q-r...(式 6)
[0137]圖16是示出通過預調(diào)焦處理而得到的、基板90的表面高度的變動的曲線85的圖。如圖16所示，當檢測基板90的表面高度的變動時，通過設置在控制部5或者自動調(diào)焦機構(gòu)6上的運算機構(gòu)，獲取出現(xiàn)頻率最高的變動量。然后，在光學頭33的焦點位置固定在與該變動量相對應的位置上的狀態(tài)下，進行主掃描，向端部帶狀區(qū)域Rll描畫圖案。當然，如在圖11?圖13中說明的那樣，也可以將描畫端部帶狀區(qū)域Rll時的分離距離LI的變動量，設定為在預調(diào)焦處理中最后得到的變動量、在進行預調(diào)焦處理時得到的變動量的平均值或者在進行預調(diào)焦處理時得到的對應位置的變動量。
[0138]< 2.圖案描畫處理的流程>
[0139]接著，對于描畫裝置100的圖案描畫處理的流程進行簡單說明。圖17是示出圖案描畫處理的流程的圖。
[0140]首先，在進行描畫處理之前，進行預調(diào)焦處理(圖17:步驟SI)。然后，當結(jié)束預調(diào)焦處理時，決定在描畫端部帶狀區(qū)域Rll時的自動調(diào)焦機構(gòu)6的動作內(nèi)容(圖17:步驟S2)。具體地說，確定:(I)哪個光學頭33描畫端部帶狀區(qū)域Rll ; (2)在第幾次的主掃描中描畫端部帶狀區(qū)域R11。然后，確定(3)負責上述描畫的光學頭33的自動調(diào)焦機構(gòu)6的檢測位置71是否處于預先設定的有效區(qū)域VR內(nèi)。在檢測位置71處于有效區(qū)域VR內(nèi)的情況下，能夠測定分離距離LI的變動，因此選擇一般的自動調(diào)焦處理的動作。另一方面，在檢測位置71處于有效區(qū)域VR外的不適當區(qū)域NR內(nèi)的情況下，如上述那樣，選擇利用了在進行前一次的主掃描時得到的分離距離LI的變動的檢測結(jié)果的自動調(diào)焦處理。
[0141]當決定了端部帶狀區(qū)域Rll中的自動調(diào)焦機構(gòu)6的動作時，進行圖案描畫處理(圖17:步驟S3)。在該步驟S3中，在最初的主掃描中，利用在步驟SI的預調(diào)焦處理中得到的結(jié)果，來進行自動調(diào)焦處理。另外，在端部帶狀區(qū)域Rll中，控制自動調(diào)焦機構(gòu)6以使其進行在步驟S2中決定的動作。如上所述，對基板90的描畫對象區(qū)域描畫圖案。
[0142]上面，對本發(fā)明進行了詳細說明，但是上述說明在所有方面上均為例示，而本發(fā)明并不限定于此。能夠想到未例示的多個變形例也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種描畫裝置，用于向形成有感光體的基板照射光來在所述基板上描畫圖案，其特征在于， 具有: 多個光學頭，沿著副掃描方向排列，分別射出帶狀描畫光， 掃描機構(gòu)，其使多個所述光學頭沿著所述副掃描方向以及與所述副掃描方向相垂直的主掃描方向相對于所述基板移動，來用所述描畫光掃描所述基板， 多個自動調(diào)焦機構(gòu)，其分別設置在多個所述光學頭上，根據(jù)檢測器檢測到的分離距離的變動，調(diào)整所述光學頭的所述描畫光的焦點位置，所述檢測器用于檢測所述光學頭以及所述基板之間的所述分離距離； 多個所述光學頭中的至少一部分光學頭的所述自動調(diào)焦機構(gòu)，將基板上的從所述描畫光的中央位置向與所述副掃描方向相反的方向偏移的位置作為所述分離距離的變動的檢測位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的描畫裝置，其特征在于， 所述一部分光學頭為，除了在朝向與所述副掃描方向相反的方向上配置于最外側(cè)的所述光學頭之外的一個以上的光學頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的描畫裝置，其特征在于， 所述一部分光學頭分別具有安裝機構(gòu)，該安裝機構(gòu)以使所述檢測位置分別設定在相對于所述描畫光的中央位置向所述副掃描方向或者與該副掃描方向相反的方向偏移的位置的方式安裝所述檢測器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的描畫裝置，其特征在于， 所述一部分光學頭中的用于對位于基板的所述副掃描方向的端部的端部帶狀區(qū)域進行描畫的所述光學頭的所述自動調(diào)焦機構(gòu)，在描畫所述端部帶狀區(qū)域時，基于在進行前一次的主掃描時得到的所述分離距離的變動的檢測結(jié)果，來調(diào)整所述焦點位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的描畫裝置，其特征在于， 還具有控制部，該控制部用于控制所述掃描機構(gòu)以及所述自動調(diào)焦機構(gòu)， 所述控制部以使所述一部分光學頭中的用于對位于基板的所述副掃描方向的端部的端部帶狀區(qū)域進行描畫的所述光學頭的所述自動調(diào)焦機構(gòu)的檢測位置處于基板的既定的有效區(qū)域內(nèi)的方式，使所述光學頭沿著所述副掃描方向相對移動，然后，一邊使所述光學頭沿著所述主掃描方向相對移動，一邊使所述自動調(diào)焦機構(gòu)檢測所述分離距離的變動。
6.—種描畫方法，用于向形成有感光體的基板照射光來在所述基板上描畫圖案，其特征在于， 包括: 工序a，從沿著副掃描方向排列的多個光學頭分別射出帶狀描畫光， 工序b，在所述工序a中，使多個所述光學頭沿著所述副掃描方向以及與所述副掃描方向相垂直的主掃描方向，相對于所述基板移動，來用所述描畫光掃描基板， 工序C，在所述工序b中，通過檢測器檢測所述光學頭以及所述基板之間的分離距離的變動，根據(jù)檢測到的所述分離距離的變動，調(diào)整所述光學頭的所述描畫光的焦點； 在所述工序c中，多個所述光學頭中的至少一部分光學頭，在基板上的從所述描畫光的中央位置向與所述副掃描方向相反的方向偏移的位置，檢測所述分離距離的變動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的描畫方法，其特征在于， 所述一部分光學頭包括在朝向所述副掃描方向上配置于最外側(cè)的所述光學頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的描畫方法，其特征在于， 所述一部分光學頭分別具有安裝機構(gòu)，該安裝機構(gòu)以使所述檢測位置分別設定在相對于所述描畫光的中央位置向所述副掃描方向或者與該副掃描方向相反的方向偏移的位置的方式，安裝所述檢測器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的描畫方法，其特征在于， 在所述工序c中，所述一部分光學頭中的用于對位于基板的所述副掃描方向的端部的端部帶狀區(qū)域進行描畫的所述光學頭，在描畫所述端部帶狀區(qū)域時，基于在前一次的主掃描中得到的所述分離距離的變動的檢測結(jié)果，來調(diào)整所述焦點位置。
10.根據(jù)權(quán)利要 求6所述的描畫方法，其特征在于， 所述工序c包括: 工序c-Ι,以使所述一部分光學頭中的用于對位于基板的所述副掃描方向的端部的端部帶狀區(qū)域進行描畫的所述光學頭的所述檢測位置處于基板的既定的有效區(qū)域內(nèi)的方式，使所述光學頭沿著所述副掃描方向相對移動； 工序c-2，在進行所述工序c-Ι之后，一邊使所述光學頭沿著所述主掃描方向相對移動，一邊檢測所述分離距離的變動。
【文檔編號】G03F7/207GK104076621SQ201410125769
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】城田浩行, 重本憲, 永井妥由 申請人:大日本網(wǎng)屏制造株式會社