JP2006240015A - パターン形成装置、アライメント装置、基板処理装置、パターン形成方法、基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の位置を補正し、パターン形成を高精度かつ効率的に行うことを可能とするパターン形成装置等を提供する。
【解決手段】パターン形成装置１は、移動カメラ１３により登録対象の基板３の各アライメントマーク３７を撮像し、各撮像画像を合成し、合成画像におけるアライメントマーク３７間の相対位置、移動カメラ１３の位置、Ｘ方向移動ステージ９の位置、アライメントマーク３７の位置、回転角等を登録し、次の加工対象の基板３が投入されると、投入した基板３のアライメントマーク３７を撮像して各撮像画像を合成し、θ方向移動ステージ７を回転させて、合成画像において、登録した相対位置と加工対象の基板のアライメントマーク３７間の相対位置とを一致させる。パターン形成装置１は、個々のアライメントマーク３７の位置ずれ量に基づいてＸ方向補正量及びＹ方向補正量を算出し、ヘッドユニット２３による加工時の装置座標にオフセットする。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置におけるカラーフィルタ等のパターンを形成するパターン形成装置等に関する。より詳細には、インクジェット方式等によりパターンを形成するパターン形成装置等に関する。

近年、コンピュータのディスプレイとして、省スペース・低消費電力を特徴とする液晶カラーディスプレイの需要が高まっている。また、液晶カラーディスプレイは、液晶テレビ用途等としても需要が高まっており、画面の大型化が加速されてきている。

液晶パネルを構成するカラーフィルタの基材としては、従来、ガラス板を用いている。ガラス基材上に、ブラックマトリクスや、カラーフィルタを構成する赤色、緑色及び青色の３色のカラーフィルタ層を生成する。こうして生成されるカラーフィルタ基板と、別工程で生成されるＴＦＴ基板とを貼り合わせ、基板間に液晶を注入し偏向フィルムを貼り付けることで液晶パネルが完成する。

従来、基板上に液晶ディスプレイにおけるカラーフィルタ等のパターンを形成する方法として、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法などの各種方法がある。
しかしながら、上記の方法はいずれもＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色について同一工程を繰り返す必要があるので、コスト、歩留まり等の面で問題がある。

そこで、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクをインクジェット方式により基板上に吐出して着色層パターンを形成するパターン形成装置が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。

このインクジェット方式によれば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のパターン形成を１度の工程で行い、製造工程を簡素化することができるので、コストの低減、歩留まりの向上等を図ることができる。

板状の基材にインク、光源等を用いてパターンを形成する場合、精密ステージ装置等を備えるパターン形成装置が用いられる。パターン形成装置は、基材面内にパターンを形成する際、加工部（インクジェットヘッド、レーザ照射ヘッド等）を基材に対して相対的にＸ方向（パターニング方向、塗布方向）、Ｙ方向（パターニングピッチ方向、塗布幅方向）に走査させる。

近年では、基板に用いられるガラスは、厚さが薄くなると共に、生産性を向上させるため、ガラスサイズが大型化しており、例えば厚さ１ｍｍ以下、Ｇ６（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、Ｇ７（１９００ｍｍ×２２００ｍｍ）等のサイズのものが用いられる。
そこで、大型基板に対する装置のコンパクト化を図るべく、基材、加工部を各軸一方向に走査させパターン形成を行う。また、加工タクトを稼ぐべく、加工部の大型化が試みられている。

また、ガラス基板の位置調整に関しては、基板用のカメラを回転させることにより位置調整を行う位置決め装置が提案されている（例えば、［特許文献２］参照。）。

特開２００２−３６１８５２号公報 特許３１１２５８１号公報

しかしながら、従来の技術では、位置決めを行う場合、Ｘ方向及びＹ方向及び回転方向の調整を行う必要があり、加工タクトが長くなるという問題点がある。
また、従来の技術では、位置ずれ検出用の撮像装置を高精度に位置決めして設置する必要があるという問題点がある。

また、［特許文献２］が示す技術では、基板の隅あるいはアライメントマークをカメラで撮影し、各基板の隅毎あるいは各アライメントマーク毎に角度のずれを検出するが、１つのカメラの視野長は、５００μｍ程度であるので、基板の１つの隅あるいは１つのアライメントマークから、角度のずれを高精度に検出することが困難であるという問題点がある。
尚、［特許文献２］が示す技術における、「相対的な位置ずれ」とは、印刷用版とガラス基板との間の相対的な位置ずれを示す。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、基板の位置を補正し、パターン形成を高精度かつ効率的に行うことを可能とするパターン形成装置等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するための第１の発明は、基板に対して加工部による加工処理を行いパターンを形成するパターン形成装置であって、前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動手段と、前記基板支持部を水平面内において回転させる回転手段と、移動可能に設けられ、前記基板上の複数のマークを撮像する少なくとも１つの移動カメラと、前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出手段と、登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録手段と、加工対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正手段と、
を具備することを特徴とするパターン形成装置である。

パターン形成装置は、基板を支持する基板支持部を第１の方向（Ｘ方向、パターニング方向）に直線移動させる直線移動手段、基板支持部を水平面内において回転させる回転手段、移動可能に設けられ基板上のマークを撮像する移動カメラ等を備える。

パターン形成装置は、インクジェット方式等によりカラーフィルタ等を製造する装置である。カラーフィルタは、ＬＣＤ（液晶ディスプレイパネル）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置に用いられる。
直線移動手段は、基板を支持する基板支持部（吸着テーブル等）を直線移動させる装置である。直線移動手段としては、スライド機構（スライダ、スライドレール等）、リニアモータ等を用いることができる。
直線移動手段は、固定部、可動部等を有する。固定部は、スライドレール等である。可動部は、固定部に沿って移動するスライダ（Ｘ方向移動ステージ）等である。尚、可動部をエア浮上させるエア浮上装置等を併せて設けるようにしてもよい。

回転手段は、基板支持部の水平面内における回転方向（θ方向）の位置調整を行う装置である。回転手段としては、例えば、ステップモータ、サーボモータ、ダイレクトドライブモータ等を用いることができる。
移動カメラは、基板の所定箇所を撮像する装置であり、例えば、ＣＣＤカメラ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）である。撮像画像に画像処理を施し、基板に付されるマーク（アライメントマーク）の位置等を計測する。
加工部は、基板に加工処理を施しパターンを形成する装置であり、例えば、インクジェットヘッド、レーザ照射ヘッド等である。

パターン形成装置は、移動カメラにより基板上の複数のマークを撮像し、各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置、マーク位置等を算出する。
尚、マーク間仮想相対位置は、マーク間の実際の相対的距離とする必要はない。移動カメラの撮像位置を登録した上で各マークの撮影画像を合成し、合成画像上におけるマーク間の相対的位置を算出するようにしてもよい。

パターン形成装置は、登録対象の基板（最初に投入する基板等）について、基板支持部を回転させ、第１の方向と基板の処理基準方向とを平行にし、マーク間仮想相対位置、マーク位置、マークの形状、移動カメラの位置、基板支持部の回転角、基板支持部の位置等を登録する。
パターン形成装置は、加工対象の基板（登録対象の基板以降に投入される基板等）について、登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを、基板支持部を回転させることにより補正する。すなわち、パターン形成装置は、基板支持部を回転させることにより、加工対象の基板のマーク間仮想相対位置と登録したマーク間仮想相対位置とを一致させる。

また、パターン形成装置は、加工対象の基板において、登録した情報を初期値として基板支持部、移動カメラを移動あるいは回転させ、基板上のマークを移動カメラの視野に捉えるようにしてもよい。

また、パターン形成装置は、加工対象の基板において、登録したマーク位置に対する位置ずれ量に基づいて、加工処理の補正を行うようにしてもよい。パターン形成装置は、マークの位置ずれ量に基づいて、第２の方向（例えば、第１の方向と直交する方向、Ｙ方向、塗布幅方向）についての加工部の位置、第１の方向（Ｘ方向、塗布方向）についての加工処理のタイミング（加工開始時点及び加工終了時点）等を補正する。

このように、パターン形成装置は、基板側では、回転方向（θ方向）の位置補正を行い、第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向（Ｙ方向）の位置合わせについては、加工時に装置座標にオフセットするので、基板のアライメント時間を短縮することができ、加工タクトを向上させることができる。

第２の発明は、加工部による加工処理が行われる基板の位置補正を行うアライメント装置であって、前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動手段と、前記基板支持部を水平面内において回転させる回転手段と、移動可能に設けられ、前記基板上の複数のマークを撮像する少なくとも１つの移動カメラと、前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出手段と、登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録手段と、加工対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正手段と、を具備することを特徴とするアライメント装置である。

第２の発明は、第１の発明のパターン形成装置における、基板のアライメント装置に関する発明である。

第３の発明は、基板に対して加工部による加工処理を行いパターンを形成するパターン形成方法であって、直線移動手段により前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動ステップと、前記基板支持部を水平面内において回転させる回転ステップと、移動可能に設けられる少なくとも１つの移動カメラにより、前記基板上の複数のマークを撮像する撮像ステップと、前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出ステップと、登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録ステップと、加工対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正ステップと、を具備することを特徴とするパターン形成方法である。

第３の発明は、第１の発明であるパターン形成装置における、パターン形成方法に関する発明である。

第４の発明は、基板に対して相対的に移動可能であり所定の処理を行う処理部を備える基板処理装置であって、前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動手段と、前記基板支持部を水平面内において回転させる回転手段と、移動可能に設けられ、前記基板上の複数のマークを撮像する少なくとも１つの移動カメラと、前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出手段と、登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録手段と、処理対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正手段と、を具備することを特徴とする基板処理装置である。

基板処理装置は、処理部により基板に対して所定の処理を行う装置である。基板処理装置は、例えば、パターン形成装置、基板検査装置等である。
所定の処理は、例えば、インク塗布、レーザ照射、検査画像の撮像等の処理である。
処理部は、基板に対して所定の処理を行う装置であり、例えば、基板に対してパターン形成を行うヘッド（インクジェットヘッド、レーザ照射ヘッド等）、基板の画像を撮像するカメラ等である。
基板または処理部の少なくともいずれかが水平方向に移動することにより、処理部による基板の走査が行われる。すなわち、処理部は、基板に対して相対的に移動可能である。

基板処理装置は、移動カメラにより基板上の複数のマークを撮像し、各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置、マーク位置等を算出する。
尚、マーク間仮想相対位置は、マーク間の実際の相対的距離とする必要はない。移動カメラの撮像位置を登録した上で各マークの撮影画像を合成し、合成画像上におけるマーク間の相対的位置を算出するようにしてもよい。

基板処理装置は、登録対象の基板（最初に投入する基板等）について、基板支持部を回転させ、第１の方向と基板の処理基準方向とを平行にし、マーク間仮想相対位置、マーク位置、マークの形状、移動カメラの位置、基板支持部の回転角、基板支持部の位置等を登録する。
基板処理装置は、処理対象の基板（登録対象の基板以降に投入される基板等）について、登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを、基板支持部を回転させることにより補正する。すなわち、基板処理装置は、基板支持部を回転させることにより、処理対象の基板のマーク間仮想相対位置と登録したマーク間仮想相対位置とを一致させる。

また、基板処理装置は、処理対象の基板において、登録した情報を初期値として基板支持部、移動カメラを移動あるいは回転させ、基板上のマークを移動カメラの視野に捉えるようにしてもよい。

また、基板処理装置は、処理対象の基板において、登録したマーク位置に対する位置ずれ量に基づいて、処理の補正を行うようにしてもよい。基板処理装置は、マークの位置ずれ量に基づいて、第２の方向（Ｙ方向）についての加工部の位置、第１の方向（Ｘ方向）についての処理のタイミング（処理開始時点及び処理終了時点）等を補正する。

このように、基板処理装置は、基板側では、回転方向（θ方向）の位置補正を行い、第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向（Ｙ方向）の位置合わせについては、処理時に装置座標にオフセットするので、基板のアライメント時間を短縮することができ、加工タクトを向上させることができる。

第５の発明は、基板に対して相対的に移動可能であり所定の処理を行う処理部を備える基板処理装置における基板処理方法であって、前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動ステップと、前記基板支持部を水平面内において回転させる回転ステップと、移動可能に設けられ、前記基板上の複数のマークを撮像する少なくとも１つの移動カメラと、前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出ステップと、登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録ステップと、処理対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正ステップと、を具備することを特徴とする基板処理方法である。

第５の発明は、第４の発明の基板処理装置における基板処理方法に関する発明である。

本発明によれば、基板の位置を補正し、パターン形成を高精度かつ効率的に行うことを可能とするパターン形成装置等を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るパターン形成装置等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

最初に図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係るパターン形成装置１の構成について説明する。
図１は、パターン形成装置１の概略斜視図である。
尚、θ軸は鉛直方向回転軸を示し、θ方向はその回転方向を示す。Ｙ軸は塗布幅方向、パターニングピッチ方向を示し、Ｘ軸は塗布方向、パターニング方向を示し、θ軸、Ｙ軸、Ｘ軸は、互いに直角をなす。

パターン形成装置１は、インクジェット方式によりカラーフィルタを製造する装置である。パターン形成装置１は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の色素を含有するインクをインクジェット方式で光透過性の基板上に吐出し、各インクを硬化させて着色画素部を形成し、当該基板上にカラーフィルタパターンを形成する。

パターン形成装置１は、吸着テーブル５、θ方向移動ステージ７、Ｘ方向移動ステージ９、定盤１１、移動カメラ１３、移動機構１５（スライド部１７、スライドレール１９）、ガントリ２１、ヘッドユニット２３、回転機構２５、Ｙ方向移動機構２７（スライド部２９、スライドレール３１等）、ガントリ３３等から構成される。

吸着テーブル５は、カラーフィルタ等のパターンが形成される基板３を吸着して固定するテーブルである。基板３の吸着は、例えば吸着テーブル５と基板３との間の空気を減圧、真空にすることにより実現される。この場合、吸着テーブル５には空気を吸引するための小孔（図示しない）が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ（図示しない）等により空気の吸引が行われる。

θ方向移動ステージ７は、回転ステージであり、例えばステップモータ、サーボモータ、ダイレクトドライブモータ等の制御可能なモータによって所定の回転軸に回転自在に支持される。θ方向移動ステージ７は、制御部１０１（後述の図２参照。）が出力する制御量に基づいて、吸着テーブル５をθ方向に回転させる。

Ｘ方向移動ステージ９は、直線移動ステージであり、例えば、ステップモータ、サーボモータ、リニアモータ等の制御可能なモータによって所定の軸方向に移動可能に支持される。
Ｘ方向移動ステージ９は、制御部１０１（後述の図２参照。）が出力する制御量に基づいて、吸着テーブル５をＸ方向（パターニング方向、塗布方向）に移動させる。

尚、Ｙ方向に関しては、吸着テーブル５側に、Ｘ方向移動ステージ９と同様の機構を有するＹ方向移動ステージ（図示しない。）を設けてもよいし、ヘッドユニット３側にＹ方向移動機構２７（スライド部２９、スライドレール３１等）を設けるようにしてもよい。

定盤１１は、石製、セラミック製等の高平坦精度を要する盤である。尚、図示しないが、吸着テーブル５、θ方向移動ステージ７、Ｘ方向移動ステージ９等をエア浮上させて、定盤１１上を移動させる機構を設けることが望ましい。

移動カメラ１３は、吸着テーブル５に吸着固定された基板３のθ方向角度及びＸＹ座標を検出するために、基板３の所定箇所（基板上に形成されるアライメントマーク３７等）を撮像するカメラである。移動カメラ１３の撮像画像は、パターン形成装置１の制御部１０１（後述の図２参照。）に入力され、画像処理を経て計測が行われる。尚、移動カメラ１３としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）カメラ等を用いることができる。
移動カメラ１３は、所定の方向（例えば、Ｙ方向）に移動可能に設けられる。移動カメラ１３は、移動機構１５（スライド部１７、スライドレール１９）を介してガントリ２１に連結され、所定の方向（例えば、Ｙ方向）に直線移動可能である。ガントリ２１は、定盤１１に固定される門型フレームである。

尚、移動カメラ１３は、所定の平面内（例えば、水平面内）を移動可能に設けるようにしてもよい。
また、基板３の所定箇所を撮像可能であり、移動カメラ１３の撮像位置を記録可能であれば、移動カメラ１３、移動機構１５の設置位置に関しては、特段の精度を要しない。すなわち、スライドレール１９は、厳密にＹ方向に敷設する必要はない。また、移動機構１５により、１つの移動カメラ１３で基板３の所定箇所を全て撮像可能であれば、複数の移動カメラ１３を設ける必要はなく、１つの移動カメラ１３を設ければよい。

移動機構１５に関しては、例えば、リニアモータ、スライド機構等を用いることができる。スライド機構１５のスライドレール１９際にリニアスケール等の精密測長手段を配置し、スライド機構１５のスライド部１７側に設けられるリニアスケールヘッドによりリニアスケールの目盛を読み取り、当該リニアスケールの検出値で移動機構１５を駆動するモータをフィードバック制御する。

ヘッドユニット２３は、位置調整の行われた少なくとも１つのヘッド（インクジェットヘッド、レーザ照射ヘッド等）が配列されたユニットであり、基板３に対してインク吐出、レーザ照射等を行い、パターン形成を行う。
ヘッドユニット２３は、回転機構２５、Ｙ方向移動機構２７（スライド部２９、スライドレール３１等）等を介してガントリ３３に連結され、θ方向に回転可能であり、Ｙ方向（パターニングピッチ方向、塗布幅方向）に直線移動可能である。

回転機構２５は、ヘッドユニット２３のθ方向の位置調整を行う機構である。回転機構２５としては、例えば、ステップモータ、サーボモータ、ダイレクトドライブモータ等を用いることができる。
尚、ヘッドユニット２３をθ軸鉛直方向に上下移動させる上下移動機構を設けるようにしてもよい。

Ｙ方向移動機構２７は、ヘッドユニット２３のＹ方向の位置調整を行う機構である。Ｙ方向移動機構２７としては、例えば、リニアモータ、スライド機構等を用いることができる。
尚、エア浮上機構を用いて、スライド部２９をスライドレール３１に沿って移動させることが望ましい。スライドレール３１際に、リニアスケール等の精密測長手段を配置し、スライド部２９側に設けられるリニアスケールヘッドによりリニアスケールの目盛を読み取り、当該リニアスケールの検出値でＹ方向移動機構２７を駆動するモータをフィードバック制御する。

ガントリ３３は、定盤１１に固定される門型フレームである。尚、ヘッドユニット２３をＸ方向に移動させながらパターニングを行う場合等、ガントリ３３上部にスライドレール、駆動等を設けて塗布方向に直線移動させるようにしてもよい。

制御部１０１は、移動カメラ１３の撮像画像に基づいて基板３のθ方向角度及びＸＹ座標を抽出する処理を行う。制御部１０１は、抽出したデータを所定のデータと比較してそれらの偏差を算出し、偏差を小さくするように制御量を演算する。
制御部１０１は、Ｘ方向移動ステージ９、θ方向移動ステージ７、Ｙ方向移動ステージ等に対してそれぞれの制御量を出力して各ステージの位置制御を行う。このように、制御部１０１は、移動カメラ１３の撮像画像に基づいて、基板３が所定のθ方向角度、所定のＸＹ座標となるように制御する。

パターン形成装置１は、Ｘ軸移動ステージ９、θ軸移動ステージ７、Ｙ軸移動ステージ等により、所定のＸＹ座標、所定のθ方向角度となるように、基板３の位置決めを行う。
パターン形成装置１は、基板３の位置決め後、Ｘ方向移動ステージ９をＸ方向に移動させ、基板３をヘッドユニット２３の下の所定の位置に搬送する。
パターン形成装置１は、Ｙ方向についてヘッドユニット２３の位置決めを行い、基板３とヘッドユニット２３とをＸ方向に相対的に移動させながら、所定のタイミングでヘッドユニット２３のノズル孔からインクを吐出させて基板３上にパターンを形成する。

尚、パターン形成方向に関しては、＋Ｘ方向（プラス）の向きのみ、あるいは、−Ｘ方向（マイナス）の向きのみにおいて行うようにしてもよいし、±Ｘ方向の両向きにおいて行うようにしてもよい。
パターン形成装置１は、以上の処理工程を繰り返して基板３全体にパターン形成を行う。

次に、図２〜図６を参照しながら、本発明の実施の形態に係るパターン形成装置１の動作について説明する。

図２は、パターン形成装置１の構成を制御の観点から示すブロック図である。
パターン形成装置１は、制御部１０１、位置決め部１０２、計測手段１０３、加工手段１０４等から構成される。

制御部１０１は、パターン形成装置１を構成する各装置の動作制御、演算処理等を行う装置であり、例えばコンピュータ等を用いることができる。制御部１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１１、メモリ１１２、記憶装置１１３等を備える。

ＣＰＵ１１１は、記憶装置１１３、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：図示しない）、記憶媒体（図示しない）等に格納されるプログラムをメモリ１１２に呼び出して実行し、演算処理、動作制御処理を行う。

メモリ１１２は、ＲＯＭ（図示しない）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：図示しない）等であり、恒久的或いは一時的に各種情報を保持する。
記憶装置１１３は、ハードディスクなどの記憶装置であり、登録データ１１４、補正データ１１５、各種設定値やパターン形成履歴等の各種データを保持する。尚、登録データ１１４、補正データ１１５については、後述する。

位置決め部１０２は、基板３及びヘッドユニット２３を、所定の位置に配置する装置である。
位置決め部１０２は、図１では、基板３を移動させるθ方向移動ステージ７、Ｘ方向移動ステージ９、ヘッドユニット２３を移動させる回転機構２５、Ｙ方向移動機構２７（スライド部２９、スライドレール３１等）等に相当する。

計測手段１０３は、基板３、ヘッドユニット２３の位置情報を計測する装置である。
計測手段１０３は、図１では、基板３の計測を行う移動カメラ１３等に相当する。
。
加工手段１０４は、基板３に加工処理を行いパターンを形成する装置であり、例えば、インクジェットヘッド、レーザ照射ヘッド等である。
加工手段１０４は、図１では、ヘッドユニット２３等に相当する。

図３は、パターン形成装置１の動作を示すフローチャートである。
図４は、Ｘ方向移動ステージ９、移動カメラ１３、パターン３５、アライメントマーク３７等の位置関係図である。

尚、パターン形成装置１の制御部１０１は、ＣＰＵ１１１が記憶装置１１３等に格納するプログラム（実行プログラム、ＯＳのプログラム等）や、プログラムの実行に必要な各種データ等をメモリ１１２上にロードして、以下のステップを実行する。
また、図４に示すように、パターン形成装置１は、２つの移動カメラ１３−１、１−２を備え、基板３は、パターン３５を挟んで、２つのアライメントマーク３７−１、３７−２が付され、移動カメラ１３−１、１３−２は、それぞれ、アライメントマーク３７−１、３７−２を撮像するものとして説明する。

パターン形成装置１の制御部１０１は、登録対象の基板３（最初の基板３等）が投入されると（ステップ２０１）、移動カメラ１３−１、１３−２の視野に、それぞれ、アライメントマーク３７−１、３７−２を捉える（ステップ２０２）。

制御部１０１は、θ方向移動ステージ７を回転させて、基板３の処理基準方向３６とＸ方向移動ステージ９の移動方向３９とを平行にする（ステップ２０３）。尚、パターン３５がブラックマトリクス（ＢＭ）等の格子状のパターンである場合、図４に示すように、パターン３５のＸ方向の周縁部分を処理基準方向３６としてもよい。

パターン形成装置１は、処理基準方向３６と移動方向３９とを平行にした時点において、移動カメラ１３−１、１３−２により、それぞれ、アライメントマーク３７−１、３７−２を撮像して計測し、θ方向移動ステージ７の回転角（θｘ０）、Ｘ方向移動ステージ９の位置、移動カメラ１３−１、１３−２の位置、アライメントマーク３７−１、３７−２の形状、アライメントマーク３７−１、３７−２の位置、アライメントマーク３７−１、３７−２間の仮想相対位置４７（Δｘ０，Δｙ０）等を登録データ１１４として記憶装置１１３に登録する（ステップ２０４）。

尚、アライメントマーク３７−１、３７−２間の仮想相対位置４７に関しては、基板３における実際の相対的距離を算出することも可能であるが、図５に示すように、各アライメントマーク３７−１、３７−２の撮影画像４３−１、４３−２の合成画像４５における相対位置を算出することが望ましい。

制御部１０１は、アライメントマーク３７−１、３７−２の位置（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）のずれ量に基づいて、Ｘ方向補正量、Ｙ方向補正量を算出し、補正データ１１５として記憶装置１１３に保持する（ステップ２０５）。
制御部１０１は、補正データ１１５に基づいて、ヘッドユニット２３の位置（Ｙ方向位置等）、基板３の位置（Ｘ方向位置等）、加工タイミング（インク吐出開始及び終了のタイミング等）等を調整し、ヘッドユニット２３により基板３に対して加工処理を行う（ステップ２０６）。

パターン形成装置１の制御部１０１は、次の加工対象の基板３が投入されると（ステップ２０７のＹｅｓ、ステップ２０８）、登録データ１１４を初期値として、登録したθ方向移動ステージ７の回転角、登録したＸ方向移動ステージ９の位置、登録した移動カメラ１３−１、１３−２の位置に基づいて、θ方向移動ステージ７、Ｘ方向移動ステージ９、移動カメラ１３−１、１３−２を移動させ、移動カメラ１３−１、１３−２の視野に、それぞれ、アライメントマーク３７−１、３７−２を捉える（ステップ２０９）

制御部１０１は、θ方向移動ステージ７を回転させ、アライメントマーク３７−１、３７−２間の仮想相対位置４７（Δｘ，Δｙ）と登録データ１１４の仮想相対位置４７（Δｘ０，Δｙ０）とを一致させる（ステップ２１０）。
制御部１０１は、アライメントマーク３７−１、３７−２の位置（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）のずれ量に基づいて、Ｘ方向補正量、Ｙ方向補正量を算出し、補正データ１１５として記憶装置１１３に保持する（ステップ２０５）。
制御部１０１は、補正データ１１５に基づいて、ヘッドユニット２３の位置（Ｙ方向位置等）、基板３の位置（Ｘ方向位置等）、加工タイミング（インク吐出開始及び終了のタイミング等）等を調整し、ヘッドユニット２３により基板３に対して加工処理を行う（ステップ２０６）。
制御部１０１は、次の基板３が投入された場合（ステップ２０７のＹｅｓ、ステップ２０８）、ステップ２０９からの処理を繰り返す。

尚、ステップ２０５の処理において、Ｘ方向補正量及びＹ方向補正量の算出に関しては、事前に設定したアライメントマーク３７の位置からのずれ量を基準として算出するようにしてもよいし、ステップ２０４の処理において、登録対象の基板３のアライメントマーク３７の位置を併せて登録し、登録対象の基板３以降に投入される加工対象の基板３について、登録したアライメントマーク３７の位置とステップ２１０の処理後のアライメントマーク３７の位置との差異に基づいて、Ｘ方向補正量及びＹ方向補正量を算出するようにしてもよい。尚、パターン形成装置１は、算出したＸ方向補正量及びＹ方向補正量をヘッドユニット２３による加工時の装置座標にオフセットする。

図５は、パターン形成装置１の動作の流れを示す図である。
図５では、登録対象の基板３として基板３ａを投入し、以降投入される加工対象の基板３として基板３ｂを投入するものとして説明する。

Ｓ３０１は、図３のステップ２０１〜ステップ２０４の処理に相当する。
登録対象の基板３ａ「Ａ」が投入されると、パターン形成装置１は、移動カメラ１３−１、１３−２の視野に、それぞれ、基板３ａのアライメントマーク３７ａ−１、３７ａ−２を捉え、θ方向移動ステージ７を回転させて、基板３ａの処理基準方向３６とＸ方向移動ステージ９の移動方向３９とを平行にする。

画像４３ａ−１、４３ａ−２は、それぞれ、移動カメラ１３−１、１３−２により基板３ａのアライメントマーク３７ａ−１、３７ａ−２を撮像した画像である。
合成画像４５ａは、画像４３ａ−１、４３ａ−２を合成した画像である。
パターン形成装置１は、合成画像４５ａにおいて、アライメントマーク３７ａ−１、３７ａ−２間の仮想相対位置４７ａ（Δｘ０，Δｙ０）を算出し、θ方向移動ステージ７の回転角、Ｘ方向移動ステージ９の位置、移動カメラ１３−１、１３−２の位置、アライメントマーク３７−１、３７−２の位置等と共に登録データ１１４として保持する。

Ｓ３０２は、図３のステップ２０８〜ステップ２０９の処理に相当する。
加工対象の次の基板３ｂ「Ｂ」が投入されると、パターン形成装置１は、登録データ１１４を初期値として、登録したθ方向移動ステージ７の回転角、登録したＸ方向移動ステージ９の位置、登録した移動カメラ１３−１、１３−２の位置に基づいて、θ方向移動ステージ７、Ｘ方向移動ステージ９、移動カメラ１３−１、１３−２を移動させ、移動カメラ１３−１、１３−２の視野に、それぞれ、基板３ｂのアライメントマーク３７ｂ−１、３７ｂ−２を捉える。

Ｓ３０３は、図３のステップ２１０の処理に相当する。
画像４３ｂ−１、４３ｂ−２は、それぞれ、移動カメラ１３−１、１３−２により基板３ｂのアライメントマーク３７ｂ−１、３７ｂ−２を撮像した画像である。
合成画像４５ｂは、画像４３ｂ−１、４３ｂ−２を合成した画像である。
パターン形成装置１は、合成画像４５ｂにおいて、アライメントマーク３７ｂ−１、３７ｂ−２間の仮想相対位置４７ｂ（Δｘ，Δｙ）を算出する。
パターン形成装置１は、θ方向移動ステージ７を回転させることにより、合成画像４５ｂにおいて、アライメントマーク３７ｂ−１、３７ｂ−２間の仮想相対位置４７ｂ（Δｘ，Δｙ）と登録データ１１４に保持した仮想相対位置４７ａ（Δｘ０，Δｙ０）とを一致させる。

以上の過程を経て、パターン形成装置１は、移動カメラ１３により登録対象の基板３の各アライメントマーク３７を撮像し、各撮像画像を合成し、合成画像におけるアライメントマーク３７間の相対位置、移動カメラ１３の位置、Ｘ方向移動ステージ９の位置、アライメントマーク３７の位置、回転角等を登録する。パターン形成装置１は、次の加工対象の基板３が投入されると、投入した基板３のアライメントマーク３７を撮像して各撮像画像を合成し、θ方向移動ステージ７を回転させて、合成画像において、登録した相対位置と加工対象の基板のアライメントマーク３７間の相対位置とを一致させる。パターン形成装置１は、個々のアライメントマーク３７の位置ずれ量に基づいてＸ方向補正量及びＹ方向補正量を算出し、ヘッドユニット２３による加工時の装置座標にオフセットする。

このように、パターン形成装置１は、基板３側では、θ方向の位置補正のみを行い、Ｘ方向及びＹ方向の位置合わせについては、加工時に装置座標にオフセットするので、基板３のアライメント時間を短縮することができ、加工タクトを向上させることができる。

尚、パターン形成装置１は、各アライメントマーク３７の撮像画像を合成した合成画像において、アライメントマーク３７間の相対位置を合わせることにより基板３のθ方向の位置合わせを行うので、アライメントマーク３７を撮像する移動カメラ１３の設置位置に関しては、基板３の所定箇所を撮像可能であり移動カメラ１３の撮像位置を記録可能であれば、移動カメラ１３、移動機構１５の設置位置に関しては、特段の精度を要しない。例えば、スライドレール１９は、厳密にＹ方向に敷設する必要はない。従って、装置の製作、調整等に係る費用的負担、労力的負担等を軽減することができる。

また、移動機構１５により、１つの移動カメラ１３で基板３の所定箇所を全て撮像可能であれば、複数の移動カメラ１３を設ける必要はなく、１つの移動カメラ１３を設ければよい。この場合、移動カメラ１３の各撮像位置を記憶するようにすればよい。

図６は、格子状パターン以外のパターン３５が形成された基板３を示す図である。
図３のステップ２０３の処理において、処理基準方向３６と移動方向３９とを平行にする場合、パターン３５のＸ方向周縁部分を処理基準方向３６として処理を行うことについて説明したが、パターン３５がブラックマトリクス等の格子状パターンでない場合であっても、ステップ２０３の処理を行うことができる。
図６に示すように、パターン３５が回路パターン等である場合、処理基準方向を示す基準となる基準パターン４９を取り出して設定し、この基準パターン４９を検出し、当該基準パターン４９の方向を処理基準方向３６として、ステップ２０３の処理を行うことができる。

また、アライメントマーク３７は、基板３の複数箇所に付してこれらを計測することが望ましい。基板３全体について精度を維持するためには、パターン３５を挟んで複数のアライメントマーク３７を付することが望ましい。
図６に示すように、例えば、基板３の対角隅部に付される２つのアライメントマーク３７−１、３７−２を付してこれらを計測することにより、精度を維持するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、パターン形成装置は、移動可能な移動カメラを設け、基板の複数箇所に付される各アライメントマークを撮像して合成し、θ方向について基板を回転させて、合成画像におけるアライメントマーク間の相対位置を、登録した相対位置に合わせる。パターン形成装置は、θ方向についてのみ基板の位置調整を行い、Ｘ方向補正量及びＹ方向補正量については、ヘッドユニット側に送り加工時の装置座標にオフセットするので、位置調整に係る負担を軽減し、基板のアライメント時間を短縮して加工タクトを向上させることができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるパターン形成装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

パターン形成装置１の概略斜視図 パターン形成装置１の構成を制御の観点から示すブロック図 パターン形成装置１の動作を示すフローチャート Ｘ方向移動ステージ９、移動カメラ１３、パターン３５、アライメントマーク３７等の位置関係図 パターン形成装置１の動作の流れを示す図 格子状パターン以外のパターン３５が形成された基板３

符号の説明

１………パターン形成装置
３………基板
５………吸着テーブル
７………θ方向移動ステージ
９………Ｘ方向移動ステージ
１１………定盤
１３−１、１３−２………移動カメラ
１５………移動機構
２３………ヘッドユニット
３５………パターン
３６………処理基準方向
３７………アライメントマーク
３９………移動方向
４１………回転角
４３………画像
４５………合成画像
４７………相対位置
４９………基準パターン
１０１………制御部
１０２………位置決め手段
１０３………計測手段
１０４………加工手段
１１１………ＣＰＵ
１１２………メモリ
１１３………記憶装置
１１４………登録データ
１１５………補正データ

Claims (19)

1. 基板に対して加工部による加工処理を行いパターンを形成するパターン形成装置であって、
   前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動手段と、
   前記基板支持部を水平面内において回転させる回転手段と、
   移動可能に設けられ、前記基板上の複数のマークを撮像する少なくとも１つの移動カメラと、
   前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出手段と、
   登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録手段と、
   加工対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正手段と、
   を具備することを特徴とするパターン形成装置。
2. 前記登録手段は、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、回転角、前記移動カメラの位置、前記基板支持部の位置の少なくともいずれかを登録し、
   前記加工対象の基板について、前記登録した回転角、前記登録した移動カメラの位置、前記登録した基板支持部の位置の少なくともいずれかに基づいて、前記基板、前記移動カメラの少なくともいずれかを移動させ、前記マークを前記移動カメラの視野に捉えることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
3. 前記登録手段は、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、マーク位置を登録し、
   前記加工対象の基板について、前記登録したマーク位置に対する位置ずれ量に基づいて、前記加工処理の補正を行う加工処理補正手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
4. 前記加工処理補正手段は、前記マーク位置のずれ量に基づいて、第２の方向についての前記加工部の位置、前記第１の方向についての前記加工処理のタイミングの少なくともいずれかを補正することを特徴とする請求項３に記載のパターン形成装置。
5. 加工部による加工処理が行われる基板の位置補正を行うアライメント装置であって、
   前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動手段と、
   前記基板支持部を水平面内において回転させる回転手段と、
   移動可能に設けられ、前記基板上の複数のマークを撮像する少なくとも１つの移動カメラと、
   前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出手段と、
   登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録手段と、
   加工対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正手段と、
   を具備することを特徴とするアライメント装置。
6. 前記登録手段は、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、回転角、前記移動カメラの位置、前記基板支持部の位置の少なくともいずれかを登録し、
   前記加工対象の基板について、前記登録した回転角、前記登録した移動カメラの位置、前記登録した基板支持部の位置の少なくともいずれかに基づいて、前記基板、前記移動カメラの少なくともいずれかを移動させ、前記マークを前記移動カメラの視野に捉えることを特徴とする請求項５に記載のアライメント装置。
7. 前記登録手段は、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、マーク位置を登録し、
   前記加工対象の基板について、前記登録したマーク位置に対する位置ずれ量を前記加工部に送ることを特徴とする請求項５に記載のアライメント装置。
8. 基板に対して加工部による加工処理を行いパターンを形成するパターン形成方法であって、
   直線移動手段により前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動ステップと、
   前記基板支持部を水平面内において回転させる回転ステップと、
   移動可能に設けられる少なくとも１つの移動カメラにより、前記基板上の複数のマークを撮像する撮像ステップと、
   前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出ステップと、
   登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録ステップと、
   加工対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正ステップと、
   を具備することを特徴とするパターン形成方法。
9. 前記登録ステップは、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、回転角、前記移動カメラの位置、前記基板支持部の位置の少なくともいずれかを登録し、
   前記加工対象の基板について、前記登録した回転角、前記登録した移動カメラの位置、前記登録した基板支持部の位置の少なくともいずれかに基づいて、前記基板、前記移動カメラの少なくともいずれかを移動させ、前記マークを前記移動カメラの視野に捉えることを特徴とする請求項８に記載のパターン形成方法。
10. 前記登録ステップは、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、マーク位置を登録し、
    前記加工対象の基板について、前記登録したマーク位置に対する位置ずれ量に基づいて、前記加工処理の補正を行う加工処理補正ステップを具備することを特徴とする請求項８に記載のパターン形成方法。
11. 前記加工処理補正ステップは、前記マーク位置のずれ量に基づいて、第２の方向についての前記加工部の位置、前記第１の方向についての前記加工処理のタイミングの少なくともいずれかを補正することを特徴とする請求項８に記載のパターン形成方法。
12. 基板に対して相対的に移動可能であり所定の処理を行う処理部を備える基板処理装置であって、
    前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動手段と、
    前記基板支持部を水平面内において回転させる回転手段と、
    移動可能に設けられ、前記基板上の複数のマークを撮像する少なくとも１つの移動カメラと、
    前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出手段と、
    登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録手段と、
    処理対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正手段と、
    を具備することを特徴とする基板処理装置。
13. 前記登録手段は、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、回転角、前記移動カメラの位置、前記基板支持部の位置の少なくともいずれかを登録し、
    前記処理対象の基板について、前記登録した回転角、前記登録した移動カメラの位置、前記登録した基板支持部の位置の少なくともいずれかに基づいて、前記基板、前記移動カメラの少なくともいずれかを移動させ、前記マークを前記移動カメラの視野に捉えることを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
14. 前記登録手段は、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、マーク位置を登録し、
    前記処理対象の基板について、前記登録したマーク位置に対する位置ずれ量に基づいて、前記処理の補正を行う処理補正手段を具備することを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
15. 前記処理補正手段は、前記マーク位置のずれ量に基づいて、第２の方向についての前記処理部の位置、前記第１の方向についての前記処理のタイミングの少なくともいずれかを補正することを特徴とする請求項１４に記載の基板処理装置。
16. 基板に対して相対的に移動可能であり所定の処理を行う処理部を備える基板処理装置における基板処理方法であって、
    前記基板を支持する基板支持部を第１の方向に直線移動させる直線移動ステップと、
    前記基板支持部を水平面内において回転させる回転ステップと、
    移動可能に設けられ、前記基板上の複数のマークを撮像する少なくとも１つの移動カメラと、
    前記各マークの撮像画像を画像処理してマーク間仮想相対位置を算出するマーク間仮想相対位置算出ステップと、
    登録対象の基板について、前記回転により前記第１の方向と処理基準方向とを平行にした時における、前記マーク間仮想相対位置を登録する登録ステップと、
    処理対象の基板について、前記登録したマーク間仮想相対位置に対するずれを前記回転により補正するマーク間仮想相対位置補正ステップと、
    を具備することを特徴とする基板処理方法。
17. 前記登録ステップは、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、回転角、前記移動カメラの位置、前記基板支持部の位置の少なくともいずれかを登録し、
    前記処理対象の基板について、前記登録した回転角、前記登録した移動カメラの位置、前記登録した基板支持部の位置の少なくともいずれかに基づいて、前記基板、前記移動カメラの少なくともいずれかを移動させ、前記マークを前記移動カメラの視野に捉えることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
18. 前記登録ステップは、さらに、前記回転により前記第１の方向と前記処理基準方向とを平行にした時における、マーク位置を登録し、
    前記処理対象の基板について、前記登録したマーク位置に対する位置ずれ量に基づいて、前記処理の補正を行う処理補正ステップを具備することを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
19. 前記処理補正ステップは、前記マーク位置のずれ量に基づいて、第２の方向についての前記処理部の位置、前記第１の方向についての前記処理のタイミングの少なくともいずれかを補正することを特徴とする請求項１８に記載の基板処理方法。

Images