JP2006058496A - 基板測定装置及び基板搬送装置並びに基板測定装置を備えた画像形成装置と基板測定方法 - Google Patents

基板測定装置及び基板搬送装置並びに基板測定装置を備えた画像形成装置と基板測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 基板の位置がずれていても、そのアライメントマークの測定が確実に実行できる基板測定装置とその方法、更には、その基板を搬入・排出する基板搬送装置と、基板測定装置を備えた画像形成装置の提供を課題とする。
【解決手段】 基板100のアライメントマーク102を少なくとも2つの視野広さで測定できる測定部30を備えた基板測定装置と、その基板測定装置の広視野での測定結果に基づいて、ステージ部材20上の基板100の位置を補正する位置補正手段を備え、ステージ部材20に対して基板100を搬入・排出する基板搬送装置50と、基板測定装置の測定部30の測定結果に基づくアライメント後の基板100に対して画像を露光する露光装置10を備えた画像形成装置であり、基板100のアライメントマーク102を、初めに狭視野で測定し、狭視野での測定が不可能だったときに、広視野で測定する基板測定方法である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ステージ部材に載置されたプリント配線基板等の位置を測定する基板測定装置とその方法に関し、更には、そのステージ部材へプリント配線基板等を搬入・排出する基板搬送装置と、画像情報に基づいて変調された光ビームによりプリント配線基板等における描画領域を露光して画像を形成する画像形成装置に関する。
従来から、例えばプリント配線基板(以下、単に「基板」という場合がある)等に配線パターンを形成する画像形成装置としてのレーザー露光装置が知られている。このレーザー露光装置には、画像露光の対象となるプリント配線基板を載置する(ロードする)ステージ部材が備えられ、そのステージ部材を所定の搬送経路に沿って移動させるようになっている。
具体的に説明すると、プリント配線基板が載置されたステージ部材は、所定の速度で副走査方向へ移動し、所定の読取位置において、そのプリント配線基板の四隅に設けられた位置合わせ孔(アライメントマーク)がCCDカメラによって撮像される。そして、その撮像によって得られたプリント配線基板の位置に合わせて、描画座標系中の描画対象領域を座標変換することにより、画像情報に対するアライメント処理が実行される。
アライメント処理の実行後、ステージ部材上のプリント配線基板は、所定の露光位置において、画像情報に基づいて変調され、ポリゴンミラーにより主走査方向へ偏向されたレーザービームによって、その上面に形成された感光性塗膜が走査、露光処理される。これにより、プリント配線基板上における所定の領域(描画領域)に、画像情報に基づく(配線パターンに対応する)画像(潜像)が形成される。
画像(潜像)が形成されたプリント配線基板は、ステージ部材が初期位置に復帰移動した後、ステージ部材から取り出され(アンロードされ)、プリント配線基板が取り除かれたステージ部材は、次のプリント配線基板を露光する工程に移行するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
このように、レーザー露光装置では、プリント配線基板の描画領域に対する露光位置を正確に合わせるため、露光位置の基準となるアライメントマークを測定し、その位置(基準位置データ)に基づいて、露光位置を適正位置に合わせるようにしている。
ところで、このアライメントマークの測定をするために、CCDカメラが副走査方向と直交する主走査方向に移動可能となるように構成されたものがある(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。このような構成の場合、CCDカメラの位置を検出・測定し、その位置を基準としてアライメント処理を行う必要があるが、基板が主走査方向にずれて載置された場合でも撮影(測定)が可能となる利点がある。
特開2000−338432号公報 特開平8−222511号公報 特開2000−329523号公報
しかしながら、このように、CCDカメラが主走査方向に移動してアライメントマークを撮影する構成であると、CCDカメラの駆動機構を構成する各部品精度や組立精度の誤差等に起因して姿勢変化が起き、撮影位置に配置されたときの撮影レンズの光軸中心が正規の位置からずれるという問題があった。
この位置ずれは、アライメントマークの計測誤差に直接影響するため、アライメント機能を用いて露光位置を補正し、画像露光を行っても、このCCDカメラの移動に伴う姿勢変化の影響で、アライメント精度が低下し、露光位置が適正位置からずれてしまうことがあった。
そのため、CCDカメラは固定とされることが望ましいが、これでは、ステージ部材に載置された基板の位置がずれていた場合、アライメントマークの測定が不可能となる問題があった。アライメントマークの測定が不可能になると、再度基板を置き直す必要があるが、このとき、その基板をどのような位置に置き直せばよいか不明であるため、実際には、適当に置き直して再度測定を試みるようにしていた。したがって、場合によっては複数回置き直すこともあり、製造効率の低下を招いていた。
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、ステージ部材に載置された基板の位置がずれていても、そのアライメントマークの測定が確実に実行できる基板測定装置とその方法、更には、そのステージ部材へ基板を搬入・排出する基板搬送装置と、基板測定装置を備えた画像形成装置を得ることを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載の基板測定装置は、基板のアライメントマークの位置を測定する基板測定装置であって、前記アライメントマークを少なくとも2つの視野広さで測定できる測定部を備えたことを特徴としている。
請求項1に記載の発明では、少なくとも2つの視野広さで測定できる測定部によって、基板のアライメントマークの位置を測定する。すなわち、初めに狭視野状態でアライメントマークを測定し、測定できなかった場合には、広視野状態にしてアライメントマークを測定する。このため、基板の位置がずれていても、確実にアライメントマークを測定することができる。
また、請求項2に記載の基板測定装置は、請求項1に記載の基板測定装置において、前記測定部が、少なくとも2つの視野広さに切り替え可能なカメラを備えていることを特徴としている。
そして、請求項3に記載の基板測定装置は、請求項2に記載の基板測定装置において、前記カメラが、少なくとも2つのレンズを備え、該レンズを切り替えることによって、視野広さを切り替え可能としていることを特徴としている。
更に、請求項4に記載の基板測定装置は、請求項3に記載の基板測定装置において、前記少なくとも2つのレンズが、ターレット式に構成されていることを特徴としている。
このように、倍率の異なるレンズを少なくとも2つ有し、それらを切り替えることによって、視野を変更するターレット式のカメラを適用する方が、ズーム式のカメラを適用するよりも安価で済むので好ましい。
また、請求項5に記載の基板測定装置は、請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の基板測定装置において、前記測定部が、前記カメラの視野広さを切り替えるコントローラーに接続され、該コントローラーが、狭視野での測定が不可能だった場合に、広視野に切り替えることを特徴としている。
そして、請求項6に記載の基板測定装置は、請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の基板測定装置において、所定の経路に沿って移動しつつ前記基板を搬送するステージ部材を更に備え、該ステージ部材に対して前記測定部の視野が向けられていることを特徴としている。
また、本発明に係る請求項7に記載の基板搬送装置は、所定の経路に沿って移動するステージ部材に対して基板を搬入・排出する基板搬送装置であって、請求項6に記載の基板測定装置の広視野での測定結果に基づいて、前記ステージ部材上の基板の位置を補正する位置補正手段を備えていることを特徴としている。
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の基板測定装置の広視野での測定結果に基づいて、ステージ部材上の基板の位置を補正する位置補正手段を備えているので、ステージ部材上の基板の位置がずれていた場合には、その位置補正手段によって自動的に基板の位置が補正される。したがって、再度狭視野でアライメントマークを測定した際には、確実にそのアライメントマークを測定することができる。
また、本発明に係る請求項8に記載の画像形成装置は、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の基板測定装置と、前記測定部の測定結果に基づくアライメント後の基板に対して画像を露光する露光装置と、を有することを特徴としている。
そして、本発明に係る請求項9に記載の画像形成装置は、請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の基板測定装置と、前記測定部の測定結果に基づくアライメント後の基板の描画領域を画像情報に基づいて変調された光ビームにより露光し、該描画領域に画像を形成する露光装置と、を有することを特徴としている。
また、本発明に係る請求項10に記載の基板測定方法は、基板のアライメントマークの位置を測定する基板測定方法であって、前記アライメントマークを、初めに狭視野で測定し、狭視野での測定が不可能だったときに、広視野で測定することを特徴としている。
請求項10に記載の発明では、アライメントマークを狭視野で測定不能だった場合、広視野で測定できるので、確実にアライメントマークを測定することができる。
そして、請求項11に記載の基板測定方法は、請求項10に記載の基板測定方法において、前記広視野で測定した結果に基づいて、前記基板の位置を補正することを特徴としている。
請求項11に記載の発明では、広視野で測定した結果に基づいて、基板の位置を自動的に補正できるので、再度狭視野でアライメントマークを測定した際には、確実にそのアライメントマークを測定することができる。
以上、何れにしても本発明によれば、ステージ部材に載置された基板の位置がずれていても、そのアライメントマークの測定が確実に実行できる基板測定装置とその方法、更には、そのステージ部材へ基板を搬入・排出する基板搬送装置と、基板測定装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明の最良な実施の形態を図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図1は本発明に係る画像形成装置の概略平面図であり、図2はレーザー露光装置10の概略斜視図、図3は本発明に係る基板搬送装置50の概略側面図である。なお、図1において、矢印Mを主走査方向、矢印Sを副走査方向とする。また、矢印Rを右方向、矢印Lを左方向とする。
[レーザー露光装置の構成]
まず、最初にレーザー露光装置10について説明する。図1、図2で示すように、このレーザー露光装置10は、4本の脚部12に支持された矩形厚板状の設置台14を備えている。設置台14の上面には、長手方向に沿って2本のガイドレール16が配設されており、これら2本のガイドレール16上には、矩形平板状のステージ部材20が設けられている。
ステージ部材20は、長手方向がガイドレール16の延設方向を向くように配置され、ガイドレール16によって設置台14上を往復移動可能に支持されている。すなわち、図示しない駆動装置によって、ガイドレール16に沿って所定の速度で往復移動するように構成されている。
ステージ部材20の上面には、露光対象物となる矩形平板状の基板材料100が、図示しない位置決め手段により所定の位置に位置決めされた状態で載置される。このステージ部材20の上面(基板材料載置面)には、図示しない複数の孔部が形成されており、その孔部内が負圧供給源によって負圧とされることにより、基板材料100はステージ部材20の上面に吸着されて保持される。
また、基板材料100には、その露光面上の描画領域104(図8参照)における露光位置の基準を示すアライメントマーク102が複数設けられている。このアライメントマーク102は、例えば円形の貫通孔によって構成され、基板材料100の四隅近傍にそれぞれ1個ずつ計4個配設されている。
設置台14の中央部には、ステージ部材20の移動経路を跨ぐように略「コ」字状のゲート18が設けられている。ゲート18は、両端部がそれぞれ設置台14の両側面に固定されており、ゲート18を挟んで、一方の側には基板材料100を露光する露光ヘッド22が設けられ、他方の側には基板材料100に設けられたアライメントマーク102を撮影する複数(例えば2台)のCCDカメラ40が設けられている。
また、ステージ部材20を移動させるための駆動装置、露光ヘッド22、CCDカメラ40等は、これらを制御するコントローラー28に接続されている。このコントローラー28により、ステージ部材20は所定の速度で移動するように制御され、CCDカメラ40は所定のタイミングで基板材料100のアライメントマーク102を撮影するように制御され、露光ヘッド22は所定のタイミングで基板材料100を露光するように制御される。
露光ヘッド22は、m行n列(例えば2行4列)の略マトリックス状に配列され、図4で示すように、露光ヘッド22による露光エリア22Aは、例えば副走査方向を短辺とする矩形状に構成される。この場合、基板材料100には、その副走査方向の移動動作に伴って露光ヘッド22毎に帯状の露光済み領域23が形成される。
また、帯状の露光済み領域23が副走査方向と直交する主走査方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド22の各々は、配列方向に所定間隔(露光エリア22Aの長辺の自然数倍)ずらして配置されている。このため、例えば第1行目の露光エリア22Aと第2行目の露光エリア22Aとの間の露光できない部分は、第2行目の露光エリア22Aにより露光することができる。
各露光ヘッド22は、それぞれ入射されたレーザービームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)(図示省略)を備えている。このDMDは、データ処理部とミラー駆動制御部を備えた上記コントローラー28に接続されている。
コントローラー28のデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド22毎にDMDの制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ミラー駆動制御部では、データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド22毎にDMDにおける各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。
各露光ヘッド22におけるDMDの光入射側には、マルチビームをレーザー光として出射する照明装置24から引き出されたバンドル状の光ファイバー26が接続されている。照明装置24は、その内部に複数の半導体レーザーチップから出射されたレーザー光を合波して光ファイバーに入力する合波モジュールが複数個設置されている。各合波モジュールから延びる光ファイバーは、合波したレーザー光を伝搬する合波光ファイバーであって、複数の光ファイバーが1つに束ねられてバンドル状の光ファイバー26として形成されている。
[測定部の構成]
CCDカメラ40を備えた測定部としてのアライメントユニット30は、図5で示すように、ゲート18に取り付けられる略矩形状のユニットベース32を備えている。そして、2台のCCDカメラ40は、それぞれブラケット38を介して、このユニットベース32に所定間隔を隔てて左右対称に固定配置されている。
また、各CCDカメラ40は、図6で示すように、カメラ本体41と、高解像度(狭視野用)のレンズ42と低解像度(広視野用)のレンズ44を切り替え可能に備えている。すなわち、各レンズ42、44は回動軸46の周面に固定された支持プレート48に、その回動軸46を挟んで180度反対側にそれぞれ取り付けられている。回動軸46の上端にはロータリーアクチュエーターとしての駆動モーター45が配設されており、下端にはベアリング等の軸受け47が配設されている。
したがって、駆動モーター45によって回動軸46が一方向又は正逆両方向に回動することにより、レンズ42とレンズ44が交互に切り替わる構成である。つまり、これによって、ターレット式のレンズユニットが構成されている。なお、各レンズ42、44は、レンズ光軸が略垂直になるように、下方へ向けて配置されており、各レンズ42、44の先端部には、リング状のストロボ光源(LEDストロボ光源)42A、44Aが取り付けられている。
以上の構成により、基板材料100がステージ部材20の移動に伴ってCCDカメラ40の下方を通過する際に、そのCCDカメラ40によるアライメントマーク102の測定が行われる。すなわち、各CCDカメラ40は、基板材料100のアライメントマーク102が所定の撮影位置に至ったタイミングで、ストロボ光源42A(又はストロボ光源44A)を発光させ、基板材料100へ照射したストロボ光の基板材料100上面での反射光を、レンズ42(又はレンズ44)を介してカメラ本体41に入力させることにより、そのアライメントマーク102を撮影する。
[基板搬送装置の構成]
次に、基板搬送装置50について説明する。この基板搬送装置50は、レーザー露光装置10へ基板材料100を搬入し、かつレーザー露光装置10から露光済みの基板材料100を排出する装置であり、基板材料100を吸着して搬送するように構成されている。
図1、図3で示すように、レーザー露光装置10のステージ部材20の移動する副走査方向と直交する左右両側で、かつステージ部材20の移動方向始端側(ロード・アンロード位置)には、それぞれ搬入部52と排出部54が隣接して配置されている。今、図において、基板材料100が右(矢印Rで示す)から搬入され、左(矢印Lで示す)から排出されると仮定すると、右側が搬入部52となり、左側が排出部54となる。
搬入部52には、一対のローラー56に巻回された無端ベルト58が配設されており、機外から搬送されて来た基板材料100をその無端ベルト58上に受け止めるようになっている。なお、無端ベルト58上に搬入された基板材料100は、その無端ベルト58上で、図示しない位置決め手段により位置決めされる構成である。
また、排出部54にも、一対のローラー60に巻回された無端ベルト62が配設されており、その無端ベルト62上に載置された露光済みの基板材料100を排出部54から機外の搬送コンベア(図示省略)へ搬送するようになっている。なお、搬入部52及び排出部54は、図示のものに限定されるものではなく、例えば無端ベルト58、62の代わりに、複数のローラーを並設して構成してもよい。
搬入部52、ステージ部材20、排出部54の上方には、そのステージ部材20の移動方向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)に、一対のガイドレール66がフレーム64を介して架設されており、そのガイドレール66に第1走行体70及び第2走行体72が移動可能に支持されている。そして、第1走行体70と第2走行体72は連結部材71によって連結されている。
また、ガイドレール66の隣には、ボールねじ68が、そのガイドレール66と平行に架設されている。すなわち、ボールねじ68の一端には、そのボールねじ68を正逆方向に回転駆動する駆動モーター78が取り付けられており、その駆動モーター78がフレーム64に支持されている。そして、ボールねじ68の他端が、ベアリング等の軸受け(図示省略)を備えた支持ステー74に支持されている。
また、第1走行体70の副走査方向側には、ねじ孔(図示省略)を有するガイド部材76が延設されており、このガイド部材76のねじ孔(図示省略)にボールねじ68が螺合している。したがって、第1走行体70は、駆動モーター78によってボールねじ68が正逆方向に回転することにより、ガイド部材76を介してガイドレール66に沿って主走査方向に往復移動可能となる構成である。
なお、ボールねじ68は、ステージ部材20上まで延設されていれば充分である。すなわち、第2走行体72は、連結部材71により第1走行体70と一体で移動するため、第1走行体70を移動させる距離だけ、ボールねじ68が延伸されていれば足りる。
また、この第1走行体70には、第1吸着ユニット80が昇降自在に取り付けられており、第2走行体72には、第2吸着ユニット82が昇降自在に取り付けられている。各吸着ユニット80、82は、それぞれの取付板84、86に複数の吸盤88、90が垂設されて構成されており、各吸盤88、90には、エア吸引用のチューブ92、94が接続されている(図3参照)。
各吸盤88、90は、その先端中央にチューブ92、94と連通する開口(図示省略)が穿設されており、チューブ92、94を介して吸盤88、90の先端からエアが吸引されることにより、吸盤88、90による吸着が可能となる構成である。そして、その取付板84、86が、図示しないLMガイドと駆動モーターからなる昇降機構96、98によって昇降移動可能となっている。したがって、基板材料100の厚さの変化に、柔軟に対応可能である。なお、この昇降機構96、98は独立して駆動できるように構成されている。
[画像形成装置の作用]
次に、以上のようなレーザー露光装置10と基板搬送装置50を備えた画像形成装置全体の作用について説明する。なお、レーザー露光装置10により画像露光を行う基板材料100としては、プリント配線基板や液晶表示素子等のパターンを形成(画像露光)する材料としての基板やガラスプレート等の表面に感光性エポキシ樹脂等のフォトレジストを塗布、又はドライフィルムの場合はラミネートしたものなどが挙げられる。
まず、搬入部52の無端ベルト58上に最初の基板材料100が搬入され、図示しない位置決め手段によって位置決めされると、第1吸着ユニット80の取付板84が昇降機構96によって下降し、その取付板84に設けられている複数の吸盤88が、先端開口からエアが吸引されることにより基板材料100を吸着する。吸盤88が基板材料100を吸着保持したら、取付板84が昇降機構96によって上昇し、駆動モーター78によってボールねじ68が回転することにより、第1走行体70がガイドレール66に沿ってステージ部材20側へ移動する。
第1吸着ユニット80がステージ部材20上に移動して停止すると(ボールねじ68の回転が停止すると)、その取付板84が昇降機構96によって下降し、ステージ部材20上に基板材料100を載置する。そして、エアの吸引を停止し、基板材料100に対する吸盤88の吸着を解除する。
こうして、ステージ部材20上に基板材料100が載置されたら、第1吸着ユニット80の取付板84は所定の高さに昇降機構96によって上昇し、第1走行体70が搬入部52側へ(初期位置へ)復帰移動する。なお、このとき、第2吸着ユニット82は、ステージ部材20上に露光済みの基板材料100がまだ無いことから、何も吸着することなく、ガイドレール66に沿って移動するだけとなる。
ステージ部材20上に載置された基板材料100は、そのステージ部材20が副走査方向へ移動することにより、CCDカメラ40によるアライメント検出工程及び露光ヘッド22による露光工程へと搬送される。すなわち、オペレーターがコントローラー28の指示入力手段から露光開始の入力操作を行う。
この入力操作により、レーザー露光装置10の露光動作が開始すると、コントローラー28により駆動装置が制御され、基板材料100を上面に吸着したステージ部材20は、ガイドレール16に沿って副走査方向に一定速度で移動を開始する。このステージ部材20の移動開始に同期して、又は基板材料100の先端が各CCDカメラ40の真下に達する少し手前のタイミングで、各CCDカメラ40はコントローラー28により制御されて作動を開始する。
すなわち、各CCDカメラ40には高分解能の狭視野レンズ42がセットされ、基板材料100の移動方向下流側(前端側)の角部近傍に設けられた2個のアライメントマーク102が、その狭視野レンズ42の光軸上(CCDカメラ40の真下)に達すると、各CCDカメラ40は、所定のタイミングでストロボ光源42Aを発光し、各アライメントマーク102を撮影する。そして、撮影した画像データ(基準位置データ)はコントローラー28のデータ処理部へ出力される。
データ処理部は、入力された各アライメントマーク102の画像データ(基準位置データ)から判明する画像内におけるアライメントマーク102の位置及びアライメントマーク102間のピッチ等と、そのアライメントマーク102を撮影したときのステージ部材20の位置及びCCDカメラ40の位置から、演算処理によって、ステージ部材20上における基板材料100の位置ずれ、移動方向に対する傾き、寸法精度誤差等を把握し、基板材料100の被露光面に対する適正な露光位置を算出する。
ここで、露光パターンに応じた画像データは、コントローラー28内のメモリーに一旦記憶されている。したがって、露光ヘッド22による画像露光時に、そのメモリーに記憶されている露光パターンの画像データに基づいて生成する制御信号を、上記した適正な露光位置に合わせ込んで画像露光する補正制御(アライメント)を実行する。なお、この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を2値(ドットの記録の有無)で表したデータである。
こうして、各CCDカメラ40によるアライメントマーク102の測定(撮影)が完了すると、ステージ部材20は下流側への移動を再開する。すなわち、ステージ部材20は駆動装置により駆動されて、ガイドレール16に沿って露光位置へ移動する。そして、基板材料100はステージ部材20の移動に伴い、露光ヘッド22の下方を副走査方向下流側へ移動し、被露光面の描画領域104が露光開始位置に達すると、各露光ヘッド22はレーザービームを照射して基板材料100の被露光面(描画領域104)に対する画像露光を開始する。
すなわち、コントローラー28のメモリーに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド22毎に制御信号が生成される。この制御信号には、補正制御(アライメント)により、アライメント測定した基板材料100に対する露光位置ずれの補正が加えられる。そして、ミラー駆動制御部は、生成及び補正された制御信号に基づいて各露光ヘッド22毎にDMDのマイクロミラーの各々をオンオフ制御する。
照明装置24の光ファイバー26から出射されたレーザー光がDMDに照射されると、DMDのマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザー光は、レンズ系により基板材料100の露光面上に結像される。こうして、照明装置24から出射されたレーザー光が画素毎にオンオフされて、基板材料100がDMDの使用画素数と略同数の画素単位(露光エリア22A)で露光される。
そして、基板材料100がステージ部材20と共に一定速度で移動されることにより、基板材料100が露光ヘッド22によりステージ部材20の移動方向と反対の方向に走査され、各露光ヘッド22毎に帯状の露光済み領域23が形成される(図4(A)参照)。露光ヘッド22による基板材料100への画像露光が完了すると、ステージ部材20は駆動装置により、逆方向へ移動し、基板材料100が載置された初期位置(ロード・アンロード位置)に復帰する。
ステージ部材20が初期位置(ロード・アンロード位置)へ復帰移動すると、ステージ部材20上の基板材料100が第2吸着ユニット82の吸盤90によって吸着される。すなわち、第2吸着ユニット82の取付板86が昇降機構98によって下降し、それに設けられている吸盤90が、先端開口からエアが吸引されることにより、ステージ部材20上の露光済みの基板材料100を吸着し、所定高さ上昇する。なお、このとき、第1吸着ユニット80は、搬入部52において、新しい未露光の基板材料100を上記の如く吸着して所定高さ上昇している(図3参照)。
第2吸着ユニット82が露光済みの基板材料100を吸着保持し、第1吸着ユニット80が新しい未露光の基板材料100を吸着保持すると、第1走行体70が、駆動モーター78によってボールねじ68が回転することにより、ステージ部材20側へ移動する。このとき、第2走行体72は第1走行体70と連結部材71によって連結されているので、第2走行体72も第1走行体70と一体になって排出部54側へ移動する。
第2走行体72、即ち第2吸着ユニット82が排出部54上に移動すると、昇降機構98によって取付板86が下降し、基板材料100を排出部54の無端ベルト62上に載置する。そして、エアの吸引を停止して、基板材料100に対する吸盤90の吸着を解除した後、取付板86が所定高さ上昇する。排出部54の無端ベルト62上に載置された基板材料100は、図示しない機外の搬送コンベアへ搬送され、次工程へ搬送される。
一方、第1走行体70がステージ部材20上に移動して停止すると、上記したように、第1吸着ユニット80の取付板84が昇降機構96によって下降し、新たな未露光の基板材料100をステージ部材20上に載置する。そして、エアの吸引を停止して、基板材料100に対する吸盤88の吸着を解除し、再度所定高さ上昇する。
ステージ部材20に載置された新たな基板材料100は、上記したように、ステージ部材20が副走査方向へ移動することにより、CCDカメラ40によるアライメント検出工程及び露光ヘッド22による露光工程へと搬送される。すなわち、基板材料100のアライメントマーク102がCCDカメラ40によって検出・測定され、画像情報に基づく画像が露光ヘッド22によって露光される。
ところで、そのアライメントマーク102を撮影(測定)するときには、上記したように、高分解能の狭視野レンズ42を使用する。しかし、ステージ部材20に対して基板材料100の位置がずれて載置された場合には、その狭視野のレンズ42では、アライメントマーク102を撮影できない場合がある。したがって、そのときには、図7のフローチャートで示すように、広視野となるレンズ44に切り替えてアライメントマーク102を検出・測定する。
すなわち、図8(A)で示すように、ステージ部材20上の基板材料100の位置がずれて載置された場合、アライメントマーク102は、狭視野のレンズ42では撮影することができない(レンズ42での撮影範囲をC1で示す)。したがって、この場合には、図7で示すように、ステージ部材20を初期位置(ロード)・アンロード位置)へ復帰移動させ(P1)、かつ狭視野のレンズ42から広視野のレンズ44に切り替える(P2)。そして、再度ステージ部材20をカメラ位置へ移動させる(P3)。
すると、今度は図8(B)で示すように、広視野のレンズ44で撮影するので(レンズ44での撮影範囲をC2で示す)、アライメントマーク102の位置が検出できる。これにより、アライメントマーク102の位置が把握でき、この測定結果により、ステージ部材20に対する基板材料100の補正距離(補正量)を算出することができる(P4)。
こうして、補正距離(補正量)を算出したら、ステージ部材20を一旦初期位置(ロード・アンロード位置)へ復帰移動させ(P5)、再度第1吸着ユニット80で基板材料100を吸着し、その取付板84を昇降機構96によって所定高さ上昇させる。そして、第1走行体70を、その補正量分左右どちらかにガイドレール66に沿って移動させ、ステージ部材20に対する基板材料100の位置を修正する(P6)。このように、基板搬送装置50は基板材料100の位置を補正する位置補正手段として機能する。そして、その位置修正(補正)終了後、昇降機構96により再びステージ部材20上に基板材料100を載置し、上記したように、吸盤88による吸着を解除する。
基板材料100に対する吸着を解除した第1吸着ユニット80は、所定高さ上昇する。そして、基板材料100が載置されたステージ部材20は、上記のように副走査方向に移動し、再度各CCDカメラ40によってアライメントマーク102が撮影される。このとき、既に広視野のレンズ44から狭視野のレンズ42へ切り替えられている(P7)。
こうして、高分解能の狭視野レンズ42とされたCCDカメラ40で撮影(測定)を行うが、ステージ部材20に対する基板材料100の位置は、第1吸着ユニット80によって補正されているので、図8(C)で示すように、アライメントマーク102は、そのレンズ42で(撮影範囲をC1で示す)確実に撮影(測定)することができる。つまり、これにより、次の露光位置へと基板材料100を搬送することができ、基板材料100に対する露光処理が実行可能とされる。
以上、説明したように、第1吸着ユニット80によってステージ部材20上に載置された基板材料100の位置がずれ、アライメントマーク102の測定不良が発生しても、そのアライメントマークを撮影(測定)するCCDカメラ40には、少なくとも2つの倍率の異なるレンズ42、44が備えられているので、確実にアライメントマーク102を検出・測定することができる。
つまり、狭視野のレンズ42でアライメントマーク102を測定できなかった場合には、広視野のレンズ44に切り替えて、アライメントマーク102を検出できるので、アライメントマーク102が検出不能となることがない。しかも、その検出(測定)結果に基づいて、自動的に基板材料100のステージ部材20に対する位置が補正されるので、再度狭視野のレンズ42で測定したときには、確実に測定することができ、従来のように適当に置き直していたことによる製造効率の低下が生じることがない。
なお、狭視野のレンズ42と広視野のレンズ44の切り替えも、コントローラー28によって行われることは言うまでもない。また、ステージ部材20に対して基板材料100の位置を補正するのに、第2吸着ユニット82を使用しても構わない。更に、各CCDカメラ40に備える倍率の異なるレンズは3つ以上でも構わないが、最も広視野でのレンズでも測定不能となった場合には、基板材料100自体にアライメントマーク102が存在しないことが考えられる。
したがって、このときには、基板材料100自体が不良品であるとみなし、基板材料100を第2吸着ユニット82によって強制的に排出するように構成すればよい。また、このとき、アライメントマーク102の測定リトライ回数を予め設定しておき、その回数分測定し直して検出できなかった場合には、強制的に排出するような構成にしてもよい。
また、上記実施例では、CCDカメラ40を固定配置する構成としたが、図9で示すように、ゲート18に沿って主走査方向に移動可能となるように構成してもよい。すなわち、ユニットベース32のCCDカメラ40の配設面側に、その主走査方向に沿って一対のガイドレール34を配設し、各CCDカメラ40を、ブラケット38を介して、この一対のガイドレール34に摺動可能に支持させるとともに、個別に用意されたボールねじ機構36及びそれを駆動する図示しないステッピングモーター等の駆動源により、主走査方向に独立して移動可能となるようにしてもよい。
このような構成にすれば、サイズ及びアライメントマークの位置が異なる複数種類の基板を露光対象とできる利点があるが、この場合には、レンズ光軸が基板材料100のアライメントマーク102の通過位置に合うように(ずれないように)、各CCDカメラ40の姿勢を精度よく固定できる手段が必要となる。また、各CCDカメラ40にズーム式のレンズユニット(図示省略)を備えるようにしてもよいが、上記実施例のように、倍率の異なるレンズを複数備えたターレット式のレンズユニットの方が、光軸がずれず、安価で済む利点があるので好ましい。
画像形成装置を示す概略平面図 レーザー露光装置を示す概略斜視図 基板搬送装置を示す概略側面図 (A)露光ヘッドによる露光領域を示す平面図、(B)露光ヘッドの配列パターンを示す平面図 アライメントユニットの構成を示す概略斜視図 CCDカメラの構成を示す概略斜視図 アライメントマークの測定不良時における再測定工程を示すフローチャート アライメントマークの測定不良時と測定良好時を示す説明図 別のアライメントユニットの構成を示す概略斜視図
符号の説明
10 レーザー露光装置
20 ステージ部材
30 アライメントユニット(測定部)
40 CCDカメラ
50 基板搬送装置
100 基板材料
102 アライメントマーク

Claims (11)

  1. 基板のアライメントマークの位置を測定する基板測定装置であって、
    前記アライメントマークを少なくとも2つの視野広さで測定できる測定部を備えたことを特徴とする基板測定装置。
  2. 前記測定部は、少なくとも2つの視野広さに切り替え可能なカメラを備えていることを特徴とする請求項1に記載の基板測定装置。
  3. 前記カメラは、少なくとも2つのレンズを備え、該レンズを切り替えることによって、視野広さを切り替え可能としていることを特徴とする請求項2に記載の基板測定装置。
  4. 前記少なくとも2つのレンズは、ターレット式に構成されていることを特徴とする請求項3に記載の基板測定装置。
  5. 前記測定部は、前記カメラの視野広さを切り替えるコントローラーに接続され、該コントローラーが、狭視野での測定が不可能だった場合に、広視野に切り替えることを特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の基板測定装置。
  6. 所定の経路に沿って移動しつつ前記基板を搬送するステージ部材を更に備え、該ステージ部材に対して前記測定部の視野が向けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の基板測定装置。
  7. 所定の経路に沿って移動するステージ部材に対して基板を搬入・排出する基板搬送装置であって、
    請求項6に記載の基板測定装置の広視野での測定結果に基づいて、前記ステージ部材上の基板の位置を補正する位置補正手段を備えていることを特徴とする基板搬送装置。
  8. 請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の基板測定装置と、
    前記測定部の測定結果に基づくアライメント後の基板に対して画像を露光する露光装置と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の基板測定装置と、
    前記測定部の測定結果に基づくアライメント後の基板の描画領域を画像情報に基づいて変調された光ビームにより露光し、該描画領域に画像を形成する露光装置と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  10. 基板のアライメントマークの位置を測定する基板測定方法であって、
    前記アライメントマークを、初めに狭視野で測定し、狭視野での測定が不可能だったときに、広視野で測定することを特徴とする基板測定方法。
  11. 前記広視野で測定した結果に基づいて、前記基板の位置を補正することを特徴とする請求項10に記載の基板測定方法。
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