JP4603451B2

JP4603451B2 - Direct drawing device

Info

Publication number: JP4603451B2
Application number: JP2005268248A
Authority: JP
Inventors: 勤宮武
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2025-09-15
Also published as: JP2007079220A

Description

本発明は、直接描画装置に関し、特にプリント基板上に形成されたフォトレジスト膜に回路パターンを直接描画することができる直接描画装置に関する。 The present invention relates to a direct drawing apparatus, and more particularly to a direct drawing apparatus that can directly draw a circuit pattern on a photoresist film formed on a printed circuit board.

プリント基板上のフォトレジスト膜に回路パターンを描画する方法として、回路パターンが形成されたフォトマスクを用いた密着露光、縮小投影露光、近接露光等が知られている。プリント基板の少量多品種化が進むと、プリント基板の種類ごとにフォトマスクを作製しなければならない。このため、フォトマスクを用いない直接描画法が注目されている。 Known methods for drawing a circuit pattern on a photoresist film on a printed circuit board include contact exposure, reduced projection exposure, and proximity exposure using a photomask on which a circuit pattern is formed. As the number of printed circuit boards is increased, the photomasks must be manufactured for each type of printed circuit board. For this reason, a direct drawing method that does not use a photomask attracts attention.

下記の特許文献１に開示されているフォトレジストパターン直接描画装置について説明する。アレイ状に配置された端面発光型エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を有する露光光源が、基板の上方に配置されている。制御回路により、各ＥＬ素子の発光をオンオフ制御する。各ＥＬ素子から放射された光が、集光光学系により基板上に照射される。 A photoresist pattern direct drawing apparatus disclosed in Patent Document 1 below will be described. An exposure light source having edge-emitting electroluminescence (EL) elements arranged in an array is arranged above the substrate. The light emission of each EL element is on / off controlled by the control circuit. Light emitted from each EL element is irradiated onto the substrate by the condensing optical system.

露光光源及び基板の一方を、ＥＬ素子が配列した方向と直交する方向に移動させながら、各ＥＬ素子の発光をオンオフ制御することにより、所望のパターンを描画することができる。 A desired pattern can be drawn by controlling on / off of light emission of each EL element while moving one of the exposure light source and the substrate in a direction orthogonal to the direction in which the EL elements are arranged.

特開平５−８０５２４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-80524

直接描画装置でプリント基板に描画する際には、プリント基板とＥＬ素子アレイとの位置合せを行う必要がある。 When directly drawing on a printed circuit board by a drawing apparatus, it is necessary to align the printed circuit board and the EL element array.

本発明の目的は、描画対象物と、発光画素アレイとの位置合せを容易に行うことが可能な直接描画装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a direct drawing apparatus capable of easily aligning a drawing object and a light emitting pixel array.

本発明の一観点によれば、ＸＹ直交座標系を画定する基台と、前記基台に、少なくともＸ軸方向に移動可能に支持され、描画対象物を保持する可動台と、前記可動台に保持された描画対象物に対向し、Ｘ軸に交差する方向に発光画素が配列し、各発光画素から放射された光を、該可動台に保持された描画対象物の表面に入射させる露光光源と、前記可動台に固定され、前記発光画素から放射された光を受光し、光の入射位置を計測する入射位置検出器と、前記可動台に保持された描画対象物に形成されたマーク、及び前記入射位置検出器を撮像し、ＸＹ座標系における位置を計測する撮像装置とを有する直接描画装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a base that defines an XY orthogonal coordinate system, a movable base that is supported by the base so as to be movable at least in the X-axis direction, and that holds a drawing object; and An exposure light source in which light-emitting pixels are arranged in a direction opposite to the held drawing object and intersecting the X-axis, and light emitted from each light-emitting pixel is incident on the surface of the drawing object held on the movable base And an incident position detector that is fixed to the movable table, receives light emitted from the light emitting pixels, and measures the incident position of the light, and a mark formed on the drawing object held on the movable table, And a direct drawing device having an imaging device that images the incident position detector and measures a position in an XY coordinate system.

撮像装置で入射位置検出器を観測することにより、可動台に固定された座標系とＸＹ座標系とを関連付けることができる。撮像装置で描画対象物上のマークを観測することにより、可動台に固定された座標系における描画対象物の位置を算出することができる。 By observing the incident position detector with the imaging device, the coordinate system fixed to the movable table and the XY coordinate system can be associated with each other. By observing the mark on the drawing object with the imaging device, the position of the drawing object in the coordinate system fixed to the movable table can be calculated.

図１Ａ及び図１Ｂに、それぞれ第１の実施例による直接描画装置の正面図及び平面図を示す。基台１の上に、可動台２が取り付けられている。可動台２の上に、描画対象物１０、例えばプリント基板が保持されている。可動台２に保持されたプリント基板１０の表面に平行な面をＸＹ面とし、基台１に固定されたＸＹＺ直交座標系を定義する。 1A and 1B show a front view and a plan view of a direct drawing apparatus according to the first embodiment, respectively. A movable base 2 is attached on the base 1. A drawing object 10, for example, a printed board, is held on the movable table 2. A plane parallel to the surface of the printed circuit board 10 held by the movable base 2 is defined as an XY plane, and an XYZ orthogonal coordinate system fixed to the base 1 is defined.

可動台２は、移動機構８によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することができる。移動機構８は、制御装置４により制御される。可動台２に保持されたプリント基板１０の上方に、露光光源３が配置されている。露光光源３は、Ｙ軸に平行な方向に並んだ多数の発光画素を含む。基台１に対して、露光光源３の相対位置が固定されている。発光画素から放射された光が、可動台２に保持された描画対象物１０の表面の所定の位置に入射する。発光画素から放射された光が入射する領域を「集光領域」と呼ぶこととする。集光領域は、描画対象物１０の表面において、Ｙ軸に平行な方向に配列する。露光光源３の詳細な構造については、後に図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。 The movable table 2 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the moving mechanism 8. The moving mechanism 8 is controlled by the control device 4. An exposure light source 3 is disposed above the printed circuit board 10 held on the movable table 2. The exposure light source 3 includes a large number of light emitting pixels arranged in a direction parallel to the Y axis. The relative position of the exposure light source 3 is fixed with respect to the base 1. Light emitted from the light emitting pixels is incident on a predetermined position on the surface of the drawing object 10 held by the movable table 2. A region where light emitted from the light emitting pixel is incident is referred to as a “condensing region”. The condensing regions are arranged in a direction parallel to the Y axis on the surface of the drawing object 10. The detailed structure of the exposure light source 3 will be described later with reference to FIGS. 2A and 2B.

可動台２の上面に、集光位置検出器６が固定されている。可動台２に固定されたＵＶ直交座標系を定義する。Ｕ軸及びＶ軸は、それぞれＸ軸及びＹ軸に平行である。集光位置検出器６は、露光光源３の発光画素から放射された光を受光することにより、実際に光が入射する位置を計測することができる。集光位置検出器６として、例えば４分割フォトディテクタを用いることができる。 A condensing position detector 6 is fixed on the upper surface of the movable table 2. A UV orthogonal coordinate system fixed to the movable table 2 is defined. The U axis and the V axis are parallel to the X axis and the Y axis, respectively. The condensing position detector 6 can measure the position where light is actually incident by receiving light emitted from the light emitting pixels of the exposure light source 3. As the condensing position detector 6, for example, a quadrant photodetector can be used.

可動台２の上方に、ＣＣＤカメラ等からなる撮像装置７が配置されている。撮像装置７は、基台１に対する相対位置が固定されており、描画対象物１０に形成されている位置合せ用のマークを観察することにより、その位置を計測する。さらに、集光位置検出器６を撮像装置７の視野内に配置することにより、集光位置検出器６の位置を計測することができる。 An imaging device 7 composed of a CCD camera or the like is disposed above the movable table 2. The imaging device 7 has a fixed relative position with respect to the base 1, and measures the position by observing an alignment mark formed on the drawing object 10. Furthermore, the position of the condensing position detector 6 can be measured by arranging the condensing position detector 6 in the field of view of the imaging device 7.

集光位置検出器６及び撮像装置７による検出結果が、制御装置４に入力される。制御装置４は、集光位置検出器６及び撮像装置７から入力された検出結果、及び予め与えられている画像データに基づいて、移動機構８を制御するとともに、露光光源３を構成する複数の発光画素の発光のタイミング制御を行う。 Detection results by the condensing position detector 6 and the imaging device 7 are input to the control device 4. The control device 4 controls the moving mechanism 8 on the basis of the detection results input from the condensing position detector 6 and the imaging device 7 and image data given in advance, and a plurality of components constituting the exposure light source 3. Light emission timing control of the light emitting pixels is performed.

冷却装置５が、露光光源３に熱的に結合しており、露光光源３を冷却する。冷却装置５内に冷媒の流路が形成されている。冷媒導入路５ａから、冷却装置５内の流路に冷媒が導入され、流路を流れた冷媒が、冷媒排出路５ｂを通って排出される。 A cooling device 5 is thermally coupled to the exposure light source 3 and cools the exposure light source 3. A coolant channel is formed in the cooling device 5. The refrigerant is introduced from the refrigerant introduction path 5a into the flow path in the cooling device 5, and the refrigerant flowing through the flow path is discharged through the refrigerant discharge path 5b.

図２Ａに、露光光源３及び描画対象物１０の部分断面図を示す。露光光源３は、発光画素アレイ３０、遮光マスク３２、及び集光光学系３４を含んで構成される。発光画素アレイ３０は、Ｙ軸に平行な仮想直線に沿って配置された多数の発光画素３１を含む。発光画素３１の各々は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）やＥＬ素子で構成され、その発光波長は紫外域である。 FIG. 2A shows a partial cross-sectional view of the exposure light source 3 and the drawing object 10. The exposure light source 3 includes a light emitting pixel array 30, a light shielding mask 32, and a condensing optical system 34. The light emitting pixel array 30 includes a large number of light emitting pixels 31 arranged along a virtual straight line parallel to the Y axis. Each of the light emitting pixels 31 is composed of, for example, a light emitting diode (LED) or an EL element, and the light emission wavelength is in the ultraviolet region.

発光画素３１から放射された光の経路上に、遮光マスク３２が配置されている。遮光マスク３２には、発光画素３１に対応した開口３３が形成されている。 A light shielding mask 32 is disposed on the path of light emitted from the light emitting pixels 31. An opening 33 corresponding to the light emitting pixel 31 is formed in the light shielding mask 32.

図２Ｂに、発光画素３１と開口３３との位置関係を示す。Ｚ軸に平行な視線で見たとき、開口３３は発光画素３１よりも小さく、開口３３の各々は、対応する発光画素３１に内包される位置に配置されている。発光画素３１から放射された光の一部が、その発光画素３１に対応する開口３３を通過し、残りの成分は、遮光マスク３２により遮光される。また、開口３３内の全領域を、対応する発光画素３１から放射された光が通過する。 FIG. 2B shows the positional relationship between the light emitting pixels 31 and the openings 33. When viewed from a line of sight parallel to the Z axis, the opening 33 is smaller than the light emitting pixel 31, and each of the openings 33 is disposed at a position included in the corresponding light emitting pixel 31. A part of the light emitted from the light emitting pixel 31 passes through the opening 33 corresponding to the light emitting pixel 31, and the remaining components are shielded by the light shielding mask 32. Further, the light emitted from the corresponding light emitting pixel 31 passes through the entire area in the opening 33.

図２Ａに戻って説明を続ける。集光光学系３４が、遮光マスク３２と描画対象物１０との間に配置されている。集光光学系３４は、遮光マスク３２に形成された開口３３の正立等倍像を、描画対象物１０の表面に形成する。開口３３が正方形である場合、その大きさによっては、解像限界により頂点が丸みを帯び、円形に近い像が形成される場合がある。集光光学系３４として、例えばＺ軸に平行な中心軸を持つ多数のセルフォックレンズがＸＹ面に平行な面に沿って２次元的に配置されたセルフォックレンズアレイを用いることができる。 Returning to FIG. 2A, the description will be continued. A condensing optical system 34 is disposed between the light shielding mask 32 and the drawing object 10. The condensing optical system 34 forms an erecting equal-magnification image of the opening 33 formed in the light shielding mask 32 on the surface of the drawing object 10. When the opening 33 is a square, depending on the size, the vertex may be rounded due to the resolution limit, and an image close to a circle may be formed. As the condensing optical system 34, for example, a Selfoc lens array in which a number of Selfoc lenses having a central axis parallel to the Z axis are two-dimensionally arranged along a plane parallel to the XY plane can be used.

描画対象物１０は、樹脂製のコア基板１０Ａ、銅箔１０Ｂ、及び感光膜１０Ｃがこの順番に積層された積層構造を有する。感光膜１０Ｃは、例えばドライフィルム（ＤＦ）レジスト、ソルダーレジスト等で形成される。感光膜１０Ｃのうち、開口３３の等倍像が形成された領域が感光し、潜像が形成される。 The drawing object 10 has a laminated structure in which a resin core substrate 10A, a copper foil 10B, and a photosensitive film 10C are laminated in this order. The photosensitive film 10C is formed of, for example, a dry film (DF) resist, a solder resist, or the like. In the photosensitive film 10C, the area where the equal-size image of the opening 33 is formed is exposed to form a latent image.

図１Ａ及び図１Ｂに示したＸＹステージ２をＸ軸方向に移動させながら、描画すべき画像データに基づいて発光画素３１を発光させることにより、感光膜１０Ｃに、描画すべき画像の潜像を形成することができる。潜像が形成された感光膜１０Ｃを現像することにより、感光膜１０Ｃからなる画像（パターン）が形成される。 While moving the XY stage 2 shown in FIGS. 1A and 1B in the X-axis direction, the light emitting pixels 31 emit light based on the image data to be drawn, whereby a latent image of the image to be drawn is formed on the photosensitive film 10C. Can be formed. By developing the photosensitive film 10C on which the latent image is formed, an image (pattern) made of the photosensitive film 10C is formed.

開口３３の等倍像は、Ｙ軸方向に離散的に分布する。このため、Ｘ軸方向に１回移動させただけでは、Ｙ軸方向に連続するパターンを描画することができない。描画対象物１０をＹ軸方向に、開口３３のＹ軸方向に関する寸法分だけ移動させ、その位置でＸ軸方向に移動させながら、２回目の描画を行う。Ｙ軸方向への移動と、Ｘ軸方向へ移動させながらの描画とを繰り返すことにより、Ｙ軸方向に連続したパターンを描画することができる。 The equal-magnification image of the opening 33 is distributed discretely in the Y-axis direction. For this reason, it is not possible to draw a continuous pattern in the Y-axis direction only by moving it once in the X-axis direction. The drawing object 10 is moved in the Y-axis direction by the dimension of the opening 33 in the Y-axis direction, and the second drawing is performed while moving the drawing object 10 in the X-axis direction at that position. By repeating the movement in the Y-axis direction and the drawing while moving in the X-axis direction, a pattern continuous in the Y-axis direction can be drawn.

第１の実施例では、描画対象物１０の表面における画素（ドット）の大きさは、遮光マスク３２に形成されている開口３３の大きさにより決定される。開口３３が発光画素３１よりも小さいため、遮光マスク３２を配置しない場合に比べて、描画される画像の画素を小さくすることができる。これにより、画像のドット密度を高めることが可能になる。 In the first embodiment, the size of the pixel (dot) on the surface of the drawing object 10 is determined by the size of the opening 33 formed in the light shielding mask 32. Since the opening 33 is smaller than the light emitting pixel 31, the pixel of the image drawn can be made small compared with the case where the light shielding mask 32 is not disposed. This makes it possible to increase the dot density of the image.

図３に、集光位置検出器６の概略平面図を示す。集光位置検出器６の上面に、ＲＳ直交座標系を定義する。ＲＳ直交座標系の第１〜第４象限に、それぞれ第１〜第４の受光領域５０ａ〜５０ｄが配置されている。第１〜第４の受光領域５０ａ〜５０ｄの各々は、例えば１つの辺がＲ軸に平行な正方形である。第１〜第４の受光領域５０ａ〜５０ｄは、Ｒ軸及びＳ軸に関して線対象であり、かつ原点Ｆに関して４回回転対称性を持つ。Ｒ軸またはＳ軸を挟んで相互に隣り合う受光領域の間隔をＷとする。第１〜第４の受光領域５０ａ〜５０ｄは、独立に受光量を計測することができる。集光位置検出器６は、その上面が、描画対象物１０の表面と同じ高さになり、かつＲ軸がＸ軸に平行になり、Ｓ軸がＹ軸に平行になるように、可動台２に固定されている。 FIG. 3 shows a schematic plan view of the condensing position detector 6. An RS orthogonal coordinate system is defined on the upper surface of the condensing position detector 6. First to fourth light receiving regions 50a to 50d are arranged in the first to fourth quadrants of the RS orthogonal coordinate system, respectively. Each of the first to fourth light receiving regions 50a to 50d is, for example, a square in which one side is parallel to the R axis. The first to fourth light receiving regions 50a to 50d are line targets with respect to the R axis and the S axis, and have four-fold rotational symmetry with respect to the origin F. The interval between the light receiving areas adjacent to each other across the R axis or the S axis is defined as W. The first to fourth light receiving regions 50a to 50d can measure the amount of received light independently. The condensing position detector 6 has a movable base such that the upper surface thereof is the same height as the surface of the drawing object 10, the R axis is parallel to the X axis, and the S axis is parallel to the Y axis. 2 is fixed.

集光位置検出器６を、図２Ａに示した１つの発光画素３１の直下に配置すると、集光位置検出器６の上面の一部に、発光画素３１から放射された光が入射し、ほぼ円形の集光領域５１が形成される。集光領域５１の中心が、ＲＳ座標の原点Ｆに一致するとき、第１〜第４の受光領域５０ａ〜５０ｄで計測される光量はすべて等しくなる。集光領域５１の中心が原点Ｆからずれると、第１〜第４の受光領域５０ａ〜５０ｄで計測される光量にばらつきが生ずる。第１〜第４の受光領域５０ａ〜５０ｄのうち少なくとも３個の受光領域で光量が計測された場合、計測された光量に基づいて、集光領域５１の位置ずれの大きさとずれの方向とを求めることができる。 When the condensing position detector 6 is disposed immediately below one light emitting pixel 31 shown in FIG. 2A, light emitted from the light emitting pixels 31 is incident on a part of the upper surface of the condensing position detector 6, A circular condensing region 51 is formed. When the center of the light condensing area 51 coincides with the origin F of the RS coordinate, the light amounts measured in the first to fourth light receiving areas 50a to 50d are all equal. When the center of the condensing region 51 is deviated from the origin F, the amount of light measured in the first to fourth light receiving regions 50a to 50d varies. When the light amount is measured in at least three light receiving regions among the first to fourth light receiving regions 50a to 50d, the size and direction of displacement of the light collecting region 51 are determined based on the measured light amounts. Can be sought.

集光領域５１の位置ずれを検出するために、集光位置検出器６として、間隔Ｗが少なくとも集光領域５１の直径よりも狭いものを用いる必要がある。また、ずれの検出精度を高めるために、間隔Ｗが、集光領域５１の直径の５０％以下のものを使用することが好ましい。 In order to detect misalignment of the condensing region 51, it is necessary to use a condensing position detector 6 having a distance W narrower than at least the diameter of the condensing region 51. Further, in order to increase the detection accuracy of the deviation, it is preferable to use a space W that is 50% or less of the diameter of the light collection region 51.

図１Ａに示した制御装置４の機能について説明する。制御装置４には、描画すべき画像データが記憶されている。ＸＹステージ２を制御して、集光位置検出器６を１つの発光画素３１の直下に配置させる。その発光画素３１を発光させ、集光位置検出器６による受光量の計測結果を受信する。この計測結果から、当該発光画素３１から放射された光の集光領域の中心位置を計測することができる。 The function of the control device 4 shown in FIG. 1A will be described. The control device 4 stores image data to be drawn. By controlling the XY stage 2, the condensing position detector 6 is arranged immediately below one light emitting pixel 31. The light emitting pixel 31 is caused to emit light, and the measurement result of the received light amount by the condensing position detector 6 is received. From this measurement result, the center position of the light condensing region of the light emitted from the light emitting pixel 31 can be measured.

図４に、プリント基板１０の平面図を示す。プリント基板１０の表面に、ローカルなＰＱ座標系が定義されている。プリント基板１０に歪が無い時、Ｐ軸とＱ軸とは相互に直交する。Ｐ軸とＱ軸との交点（原点）をＧとする。プリント基板１０の四隅近傍に、それぞれ位置合せ用のマーク４０ａ〜４０ｄが形成されている。プリント基板１０に描画すべき画像の画像データが、ＰＱ座標系を用いて定義されている。 FIG. 4 shows a plan view of the printed circuit board 10. A local PQ coordinate system is defined on the surface of the printed circuit board 10. When the printed circuit board 10 is not distorted, the P axis and the Q axis are orthogonal to each other. Let G be the intersection (origin) of the P-axis and Q-axis. Alignment marks 40 a to 40 d are formed in the vicinity of the four corners of the printed circuit board 10. Image data of an image to be drawn on the printed circuit board 10 is defined using the PQ coordinate system.

図５及び図６を参照して、制御装置４に記憶された画像データに対応する画像を、プリント基板１０の所望の位置に描画する方法について説明する。 A method for drawing an image corresponding to the image data stored in the control device 4 at a desired position on the printed circuit board 10 will be described with reference to FIGS.

図５に、ＸＹ座標、ＵＶ座標、及びＰＱ座標の関係を示す。可動台２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させると、ＸＹ座標系に対してＵＶ座標系がＸ軸方向及びＹ軸方向に並進移動する。理想的には、Ｐ軸がＵ軸と平行になるように、プリント基板１０が可動台６に保持される。実際には、機械的精度の限界により、Ｐ軸とＵ軸とは平行にならない。 FIG. 5 shows the relationship among XY coordinates, UV coordinates, and PQ coordinates. When the movable table 2 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction, the UV coordinate system is translated in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the XY coordinate system. Ideally, the printed circuit board 10 is held on the movable base 6 so that the P axis is parallel to the U axis. Actually, the P-axis and the U-axis are not parallel due to the limit of mechanical accuracy.

撮像装置７の視野の中心をＸＹ座標の原点Ｃとし、集光位置検出器６の中心をＵＶ座標の原点Ｆとする。露光光源３の複数の発光画素のうち１つを代表画素と定め、この代表画素から放射された光の集光位置を、代表集光位置Ｒ_０とする。代表画素以外のｉ番目の発光画素から放射された光の集光位置Ｒ（ｉ）と、代表集光位置Ｒ_０との関係は予め分かっている。プリント基板１０上のＰＱ座標で定義された点Ｔと、集光位置Ｒ（ｉ）との位置関係がわかれば、発光画素から放射された光を点Ｔの位置に入射させることができる。すなわち、プリント基板１０に、ＰＱ座標で定義された画像を描画することができる。 The center of the field of view of the imaging device 7 is the origin C of the XY coordinates, and the center of the condensing position detector 6 is the origin F of the UV coordinates. One of the plurality of light emitting pixels of the exposure light source 3 is defined as a representative pixel, and a condensing position of light emitted from the representative pixel is set as a representative condensing position _R0 . The relationship between the condensing position R (i) of light emitted from the i-th light emitting pixel other than the representative pixel and the representative condensing position _R0 is known in advance. If the positional relationship between the point T defined by the PQ coordinates on the printed circuit board 10 and the condensing position R (i) is known, the light emitted from the light emitting pixel can be incident on the position of the point T. That is, an image defined by PQ coordinates can be drawn on the printed circuit board 10.

図６に、描画方法のフローチャートを示す。まず、ステップＳ１において、集光位置検出器６が撮像装置７の視野内に収まるように、可動台２を移動させる。撮像装置７で集光位置検出器６を観測する。集光位置検出器６を構成する４分割フォトディテクタの受光面は、図３に示したように、４つの受光領域５０ａ〜５０ｄに区分されているため、受光面の画像解析を行うことにより、集光位置検出器６の原点Ｆの位置を検出することができる。 FIG. 6 shows a flowchart of the drawing method. First, in step S <b> 1, the movable base 2 is moved so that the condensing position detector 6 is within the field of view of the imaging device 7. The condensing position detector 6 is observed with the imaging device 7. As shown in FIG. 3, the light receiving surface of the four-divided photodetector that constitutes the condensing position detector 6 is divided into four light receiving regions 50a to 50d. The position of the origin F of the optical position detector 6 can be detected.

ＸＹ座標に固定された撮像装置７で、ＵＶ座標に固定された集光位置検出器６の原点Ｆの位置を検出することにより、ＸＹ座標系とＵＶ座標系との位置を相互に関連付ける情報（以下、「ＸＹ−ＵＶ関連情報」という。）が得られる。このＸＹ−ＵＶ関連情報に基づいて、ＵＶ座標で定義された特定の点を、ＸＹ座標で定義された特定の位置に移動させることができる。逆に、撮像装置７でＵＶ座標上の被観測点を観測して得られたＸＹ座標から、その被観測点のＵＶ座標を求めることができる。 Information that correlates the positions of the XY coordinate system and the UV coordinate system by detecting the position of the origin F of the condensing position detector 6 fixed to the UV coordinates by the imaging device 7 fixed to the XY coordinates ( Hereinafter, “XY-UV related information”) is obtained. Based on this XY-UV related information, a specific point defined by the UV coordinate can be moved to a specific position defined by the XY coordinate. Conversely, the UV coordinates of the observed point can be obtained from the XY coordinates obtained by observing the observed point on the UV coordinate with the imaging device 7.

次に、ステップＳ２において、集光位置検出器６を代表画素の直下に移動させ、代表画素を発光させる。集光位置検出器６で代表集光位置Ｒ_０の位置を計測する。この計測結果と、ＸＹ−ＵＶ関連情報とにより、代表集光位置Ｒ_０をＸＹ座標で表すことができる。 Next, in step S2, the condensing position detector 6 is moved directly below the representative pixel to cause the representative pixel to emit light. The condensing position detector 6 measures the position of the representative condensing position _R0 . Based on the measurement result and the XY-UV related information, the representative condensing position _R0 can be represented by XY coordinates.

ステップＳ３において、プリント基板１０を可動台２の上に載置し、固定する。これにより、ＰＱ座標系がＵＶ座標系に対して固定される。 In step S3, the printed circuit board 10 is placed on the movable table 2 and fixed. Thereby, the PQ coordinate system is fixed with respect to the UV coordinate system.

ステップＳ４において、プリント基板１０の１つの位置合せ用マーク４０ａを撮像装置７の視野内に移動させる。位置合せ用マーク４０ａの画像解析を行うことにより、位置合せ用マーク４０ａの位置を計測する。プリント基板１０上の４個の位置合せ用マーク４０ａ〜４０ｄのうち少なくとも３個のマーク、例えば位置合せ用マーク４０ａ〜４０ｃの位置を計測する。 In step S <b> 4, one alignment mark 40 a on the printed circuit board 10 is moved into the field of view of the imaging device 7. By performing image analysis of the alignment mark 40a, the position of the alignment mark 40a is measured. Of the four alignment marks 40a to 40d on the printed circuit board 10, the positions of at least three marks, for example, the alignment marks 40a to 40c are measured.

ステップＳ５において、ステップＳ４で計測された結果と、ＸＹ−ＵＶ関連情報とにより、位置合せ用マーク４０ａ〜４０ｃのＵＶ座標を得る。３個の位置合せ用マーク４０ａ〜４０ｃのＵＶ座標から、プリント基板１０の位置及び姿勢を示す情報を取得する。プリント基板１０の位置及び姿勢を示す情報は、例えば、基板伸縮量（ｒ_Ｐ，ｒ_Ｑ）、基板残渣回転量θ_Ｕ、基板直交度ω_Ｕ、原点ＧのＵＶ座標（Ｑ_Ｕ，Ｑ_Ｖ）を含む。ここで、基板伸縮量ｒ_Ｐは、プリント基板１０上の２点のＰ軸方向の長さの測定値を、その長さの設計値で除した値である。基板伸縮量ｒ_Ｑは、プリント基板１０上の２点のＱ軸方向の長さの測定値を、その長さの設計値で除した値である。 In step S5, the UV coordinates of the alignment marks 40a to 40c are obtained from the result measured in step S4 and the XY-UV related information. Information indicating the position and orientation of the printed circuit board 10 is acquired from the UV coordinates of the three alignment marks 40a to 40c. Information indicating the position and orientation of the printed circuit board 10 includes, for example, a substrate expansion / contraction amount (r _P , r _Q ), a substrate residue rotation amount θ _U , a substrate orthogonality ω _U , and a UV coordinate (Q _U , Q _V ) of the origin G. including. Here, the substrate stretch amount r _P is the P-axis direction of the two points on the printed circuit board 10 the length measurement of a value obtained by dividing the design value of its length. Substrate expansion amount r _Q is the Q-axis direction of the two points on the printed circuit board 10 the length measurement of a value obtained by dividing the design value of its length.

基板残渣回転量θ_Ｕは、Ｐ軸とＵ軸とのなす角の大きさである。基板直交度ω_Ｕは、位置合せ用マークの位置の測定結果から算出したＱ軸方向が、Ｐ軸に直交する方向からずれた角度であり、両者が直交する時に０°になる。基板１０のこれらの位置情報及び姿勢情報により、ＰＱ座標系とＵＶ座標系とを関連付けることができる。 Substrate residue amount of rotation theta _U is the magnitude of the angle between the P axis and the U axis. The substrate orthogonality ω _U is an angle at which the Q-axis direction calculated from the measurement result of the position of the alignment mark is deviated from the direction orthogonal to the P-axis, and is 0 ° when both are orthogonal. The PQ coordinate system and the UV coordinate system can be associated with each other based on the position information and the posture information of the substrate 10.

プリント基板１０上のある点ＴのＰＱ座標を（Ｔ_Ｐ，Ｔ_Ｑ）とする。ＰＱ座標系の原点ＧのＵＶ座標を（Ｇ_Ｕ，Ｇ_Ｖ）とすると、点ＴのＵＶ座標（Ｔ_Ｕ，Ｔ_Ｖ）は下記の式で表される。 The PQ coordinates of the point T with the printed circuit board 10 on the _{_(T} P, T _Q). If the UV coordinate of the origin G in the PQ coordinate system is (G _U , G _V ), the UV coordinate (T _U , T _V ) of the point T is expressed by the following equation.

式（１）に示すように、プリント基板１０の位置及び姿勢を示す情報、及びプリント基板１０上の点ＴのＰＱ座標から、点ＴのＵＶ座標が算出される。プリント基板１０上に描画すべき画像の画像データはＰＱ座標で表されている。式（１）を適用することにより、この画像データをＵＶ座標で表す。 As shown in Expression (1), the UV coordinates of the point T are calculated from the information indicating the position and orientation of the printed circuit board 10 and the PQ coordinates of the point T on the printed circuit board 10. Image data of an image to be drawn on the printed circuit board 10 is represented by PQ coordinates. By applying Equation (1), this image data is expressed in UV coordinates.

ステップＳ６において、ステップＳ５で得られた画像データのＵＶ座標に基づいて、描画を行う。一例として、プリント基板１０上の点Ｔに、１画素分のドットを形成する場合を説明する。まず、ＰＱ座標の基準点、例えば原点ＧのＹ軸方向の位置が代表集光位置Ｒ_０のＹ座標に一致するように、可動台２を移動させる。なお、必ずしも原点Ｇを基準点として選択する必要はなく、他の点を基準点としてもよい。 In step S6, drawing is performed based on the UV coordinates of the image data obtained in step S5. As an example, a case where a dot for one pixel is formed at a point T on the printed circuit board 10 will be described. First, the movable table 2 is moved so that the reference point of the PQ coordinate, for example, the position of the origin G in the Y-axis direction coincides with the Y coordinate of the representative condensing position _R0 . It is not always necessary to select the origin G as a reference point, and another point may be used as the reference point.

Ｘ軸方向に関して、点Ｔが代表集光位置Ｒ_０のＸ座標と一致するように、可動台２をＸ軸方向に移動させる。この状態で、点ＴのＶ座標に対応する位置の発光画素を発光させる。これにより、点Ｔの位置にドットを形成することができる。 With respect to the X-axis direction, the movable table 2 is moved in the X-axis direction so that the point T coincides with the X coordinate of the representative condensing position _R0 . In this state, the light emitting pixel at the position corresponding to the V coordinate of the point T is caused to emit light. Thereby, a dot can be formed at the position of the point T.

プリント基板１０をＸ軸方向に移動させながら、ＵＶ座標で表された画像データに基づいてドットを形成すべき位置の発光画素を発光させる。これにより、プリント基板１０に２次元の画像を描画することができる。 While moving the printed circuit board 10 in the X-axis direction, light emitting pixels at positions where dots are to be formed are caused to emit light based on image data represented by UV coordinates. Thereby, a two-dimensional image can be drawn on the printed circuit board 10.

ステップＳ７において、未処理の基板があるか否かを判定する。未処理の基板がある場合には、ステップＳ３に戻り、未処理の基板の処理を行う。未処理の基板がない場合には、処理を終了する。 In step S7, it is determined whether there is an unprocessed substrate. If there is an unprocessed substrate, the process returns to step S3 to process the unprocessed substrate. If there is no unprocessed substrate, the process is terminated.

上記実施例による方法では、可動台２に固定したプリント基板１０の位置及び姿勢を計測し、プリント基板１０の所望の位置に所望の画像を描画することができる。 In the method according to the above embodiment, the position and orientation of the printed circuit board 10 fixed to the movable base 2 can be measured, and a desired image can be drawn at a desired position on the printed circuit board 10.

次に、第２の実施例について説明する。第１の実施例では、図１Ａ及び図１Ｂに示した集光位置検出器６で、露光光源３の代表画素から放射された光の集光位置のみを検出したが、第２の実施例では、代表画素以外にもう一つの第２の代表画素から放射された光の集光位置（第２の代表集光位置）も検出する。第２の代表集光位置の検出は、第１の代表集光位置を検出した後、可動台２をＹ軸方向に移動させて集光位置検出器６を第２の代表画素の直下に配置することにより行うことができる。 Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the condensing position detector 6 shown in FIGS. 1A and 1B detects only the condensing position of the light emitted from the representative pixel of the exposure light source 3, but in the second embodiment, In addition to the representative pixel, a condensing position of light emitted from another second representative pixel (second representative condensing position) is also detected. To detect the second representative condensing position, after detecting the first representative condensing position, the movable base 2 is moved in the Y-axis direction, and the condensing position detector 6 is arranged immediately below the second representative pixel. This can be done.

少なくとも２つの集光位置を検出することにより、発光画素アレイの位置のみならず、その姿勢及び歪を求めることができる。例えば、露光光源３が発熱すると、熱膨張により発光画素のピッチが広がる。歪が許容限界を超えた場合には、歪が許容限界以下になるまで露光光源３を冷却することにより、歪の少ない画像を描画することができる。 By detecting at least two condensing positions, not only the position of the light emitting pixel array but also its posture and distortion can be obtained. For example, when the exposure light source 3 generates heat, the pitch of the light emitting pixels increases due to thermal expansion. When the distortion exceeds the allowable limit, the exposure light source 3 is cooled until the distortion becomes less than the allowable limit, whereby an image with less distortion can be drawn.

次に、第３の実施例について説明する。第１の実施例では、図１Ａ及び図１Ｂに示したように、可動台２をＸ方向及びＹ方向の２次元方向に移動させた。第３の実施例では、可動台２はＸ軸方向にのみ移動可能である。その代わりに、撮像装置７をＹ軸方向に移動させる移動機構が設けられている。撮像装置７をＹ軸方向に移動させることにより、プリント基板１０の表面上の任意の位置に形成されたマークを検出することができる。 Next, a third embodiment will be described. In the first embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, the movable base 2 is moved in the two-dimensional direction of the X direction and the Y direction. In the third embodiment, the movable table 2 can move only in the X-axis direction. Instead, a moving mechanism for moving the imaging device 7 in the Y-axis direction is provided. By moving the imaging device 7 in the Y-axis direction, a mark formed at an arbitrary position on the surface of the printed board 10 can be detected.

集光位置検出器６は、Ｙ軸方向に関して、露光光源３の代表画素と同じ位置に配置されている。このため、可動台２をＹ軸方向に移動させなくても、代表集光位置を検出することができる。第２の実施例で説明したように、第２の代表画素から放射された光の集光位置を検出する場合には、第２の代表画素の位置にも集光位置検出器を配置すればよい。 The condensing position detector 6 is disposed at the same position as the representative pixel of the exposure light source 3 in the Y-axis direction. For this reason, the representative condensing position can be detected without moving the movable table 2 in the Y-axis direction. As described in the second embodiment, in the case of detecting the condensing position of the light emitted from the second representative pixel, a condensing position detector is also arranged at the position of the second representative pixel. Good.

次に、第４の実施例について説明する。第１の実施例では、発光画素３１がＹ軸方向に配列していたが、必ずしも発光画素３１の配列方向がＹ軸に平行である必要はなく、Ｘ軸と交差する方向であればよい。例えば、Ｙ軸に対して斜め方向に配列する構成としてもよい。Ｙ軸に対して斜めに配列させると、画素ピッチのＹ軸方向成分が、実際の画素ピッチよりも狭くなる。このため、描画時にプリント基板１０をＸ軸方向に往復させる回数を減らすことができる。相互に隣り合う画素が、Ｙ軸方向に関して部分的に重なるかまたは接する場合には、プリント基板１０をＸ軸方向に１回移動させるだけで、全面に描画することができる。 Next, a fourth embodiment will be described. In the first embodiment, the light emitting pixels 31 are arranged in the Y axis direction. However, the arrangement direction of the light emitting pixels 31 is not necessarily parallel to the Y axis, and may be any direction that intersects the X axis. For example, it may be configured to be arranged in an oblique direction with respect to the Y axis. When arranged obliquely with respect to the Y-axis, the Y-axis direction component of the pixel pitch becomes narrower than the actual pixel pitch. For this reason, the number of times the printed circuit board 10 is reciprocated in the X-axis direction during drawing can be reduced. When pixels adjacent to each other partially overlap or contact each other in the Y-axis direction, drawing can be performed on the entire surface only by moving the printed board 10 once in the X-axis direction.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

図１Ａは、第１の実施例による直接描画装置の正面図であり、図１Ｂは、その平面図である。FIG. 1A is a front view of a direct drawing apparatus according to the first embodiment, and FIG. 1B is a plan view thereof. 図２Ａは、第１の実施例による直接描画装置の露光光源及び描画対象物の断面図であり、図２Ｂは、発光画素と開口との位置関係を示す図である。FIG. 2A is a cross-sectional view of an exposure light source and a drawing object of the direct drawing apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2B is a diagram showing a positional relationship between the light emitting pixels and the openings. 集光位置検出器の平面図である。It is a top view of a condensing position detector. プリント基板の平面図である。It is a top view of a printed circuit board. 基台に固定されたＸＹ座標系、可動台に固定されたＵＶ座標系、及びプリント基板に固定されたＰＱ座標系の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship of XY coordinate system fixed to the base, UV coordinate system fixed to the movable stand, and PQ coordinate system fixed to the printed circuit board. 実施例による直接描画装置を用いてプリント基板に描画を行う方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the method of drawing on a printed circuit board using the direct drawing apparatus by an Example.

Explanation of symbols

１基台
２ＸＹステージ
３露光光源
４制御装置
５冷却装置
６集光位置検出器
７撮像装置
８移動機構
１０プルント基板（描画対象物）
３０発光画素アレイ
３１発光画素
３２遮光マスク
３３開口
３４集光光学系
５０ａ〜５０ｄ受光領域
５１集光領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 XY stage 3 Exposure light source 4 Control apparatus 5 Cooling apparatus 6 Condensing position detector 7 Imaging apparatus 8 Moving mechanism 10 Pruned substrate (drawing object)
30 Light-Emitting Pixel Array 31 Light-Emitting Pixel 32 Light-shielding Mask 33 Aperture 34 Condensing Optical System 50a-50d Light-Receiving Area 51 Condensing Area

Claims

A base that defines an XY Cartesian coordinate system;
A movable base that is supported by the base so as to be movable at least in the X-axis direction and holds a drawing object;
The light emitting pixels are arranged in a direction opposite to the drawing object held on the movable table and intersect the X axis, and the light emitted from each light emitting pixel is applied to the surface of the drawing object held on the movable table. An exposure light source to be incident;
An incident position detector fixed to the movable base, receiving light emitted from the light emitting pixels, and measuring an incident position of the light;
A direct drawing apparatus comprising: a mark formed on a drawing object held on the movable table; and an imaging device that images the incident position detector and measures a position in an XY coordinate system.

The direct writing apparatus according to claim 1, wherein the incident position detector includes a quadrant photodetector.

Furthermore, the image data to be drawn is stored, and the controller has a control device that controls the movement of the movable table, the light emission of the light emitting pixels of the exposure light source, and receives the measurement result from the incident position detector and the imaging device ,
The control device moves the movable base so that the condensing position detector falls within the field of view of the imaging device, and from the position information of the condensing position detector obtained by the imaging device, the movable base The direct drawing apparatus according to claim 1, wherein XY-UV related information that associates the UV coordinate system fixed to the XY coordinate system and the XY coordinate system is calculated.

The control device is movable so that the condensing position detector is disposed at a position where light emitted from at least one representative light emitting pixel selected from a plurality of light emitting pixels constituting the exposure light source is incident. The stage is moved, the incident position of the light emitted from the representative light emitting pixel is measured, and the XY of the incident position of the light emitted from the representative light emitting pixel is measured based on the measurement result and the XY-UV related information. The direct drawing apparatus according to claim 3, wherein coordinates are calculated.

The control device moves the movable table so that the mark on the drawing object held on the movable table is within the field of view of the imaging device, and the position information of the mark obtained by the imaging device, The direct drawing apparatus according to claim 3, wherein the image data is expressed in UV coordinates based on the XY-UV related information.

The control device emits light emitting pixels of the exposure light source based on image data represented by UV coordinates while moving the movable table in the X-axis direction, thereby drawing objects held on the movable table. The direct drawing apparatus according to claim 5, wherein the drawing is performed.