JP2007240596A - 描画用画像データ作成方法および装置並びに描画方法および装置 - Google Patents

描画用画像データ作成方法および装置並びに描画方法および装置 Download PDF

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Abstract

【課題】描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画方法において、コストアップを招くことなく解像度を向上させる。
【解決手段】画像を表す原画像データに、その原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して描画用画像データを作成し、その作成した描画用画像データから得られた描画点データに基づいて描画点を基板上に形成して画像を描画する。
【選択図】図9

Description

本発明は、描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する際に用いられる上記描画用画像データの作成方法および装置並びに描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画方法および装置に関するものである。
従来、プリント配線板や液晶ディスプレイの基板に所定の配線パターンを記録する装置として、フォトリソグラフの技術を利用した露光装置が種々提案されている。
上記のような露光装置としては、たとえば、フォトレジストが塗布された基板上に光ビームを主走査および副走査方向に走査させるとともに、その光ビームを、配線パターンを表す露光画像データに基づいて変調することによって所望の配線パターンを形成する露光装置が提案されている。
上記のような露光装置として、たとえば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(以下、DMDという)等の空間光変調素子を利用し、画像データに応じて空間光変調素子により光ビームを変調して露光を行う露光装置が種々提案されている。
そして、上記のようなDMDを用いた露光装置としては、たとえば、DMDを露光面に対して相対的に移動させるとともに、その移動に応じてDMDの多数のマイクロミラーに対応した多数の露光点データを入力し、DMDのマイクロミラーに対応した露光点群を時系列に順次形成することにより所望の露光画像を露光面に形成する露光装置が提案されている(たとえば特許文献1参照)。
特開2004−233718号公報
しかしながら、上記のようなDMDを用いて露光装置においては、DMDにおけるマイクロミラーのピッチにより基板上におけるマイクロミラーのビームの軌跡の解像度が制限される。
したがって、予め作成された露光画像データに基づいて露光を行った際、露光画像データ上におけるエッジと、実際に露光されるエッジとが一致しない場合がある。たとえば、液晶ディスプレイにけるブラックマトリクスを基板上に露光する場合、このブラックマトリクスのエッジが設計上のエッジと一致せずにR,G,Bのフィルタ部分の開口率が設計値と一致せず、かつその開口率のフィルタが上記移動方向に多数並ぶと明るさの変動した視認できるムラとなる場合がある。
また、ビーム軌跡の解像度は、光学系を変更することによって向上させることが可能であるが、そのような光学系は大変高価でありコストアップになる。
本発明は、上記事情に鑑み、コストアップを招くことなく描画の解像度を向上させることができる描画用画像データの作成方法および装置並びにその描画用画像データに基づいて描画する描画方法および装置を提供することを目的とするものである。
本発明の描画用画像データ作成方法は、描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する際に用いられる描画用画像データの作成方法において、上記画像の原画像データに、その原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して描画用画像データを作成することを特徴とする。
また、上記本発明の描画用画像データ作成方法においては、複雑化処理を、原画像データのエッジに凹凸を形成する凹凸処理とすることができる。
本発明の第1の描画方法は、描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画方法において、画像の原画像データに、その原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して描画用画像データを作成し、その作成した描画用画像データから得られた描画点データに基づいて描画点を基板上に形成して画像を描画することを特徴とする。
本発明の第2の描画方法は、描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画方法において、画像の原画像データに、その原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理が施された描画用画像データから得られた描画点データに基づいて描画点を基板上に形成して画像を描画することを特徴とする。
また、上記本発明の第1および第2の描画方法においては、複雑化処理を、原画像データのエッジに凹凸を形成する凹凸処理とすることができる。
また、凹凸処理の施された描画用画像データの凹凸の振幅が、原画像データのエッジに対応する画像のエッジが延びる方向に直交する方向の描画点のピッチよりも大きくなるように凹凸処理を施すようにすることができる。
本発明の描画用画像データ作成装置は、描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する際に用いられる描画用画像データの作成装置において、上記画像の原画像データに、その原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して描画用画像データを作成する複雑化処理手段を備えたことを特徴とする。
また、上記本発明の描画用画像データ作成装置においては、複雑化処理を、原画像データのエッジに凹凸を形成する凹凸処理とすることができる。
本発明の第1の描画装置は、描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画装置において、上記画像の原画像データに、その原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して描画用画像データを作成する複雑化処理手段と、複雑化処理手段により作成された描画用画像データから得られた描画点データに基づいて描画点を基板上に形成して画像を描画する描画手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の第2の描画装置は、描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画装置において、上記画像の原画像データに、その原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理が施された描画用画像データから得られた描画点データに基づいて描画点を基板上に形成して画像を描画する描画手段を備えたことを特徴とする。
また、上記本発明の第1および第2の描画装置においては、複雑化処理を、画像データのエッジに凹凸を形成する凹凸処理とすることができる。
また、複雑化処理手段を、凹凸処理の施された描画用画像データのエッジの凹凸の振幅が、原画像データのエッジに対応する画像のエッジが延びる方向に直交する方向の描画点のピッチよりも大きくなるように凹凸処理を施すものとすることができる。
本発明の描画用画像データ作成方法および装置並びに描画方法および装置によれば、画像を表す原画像データに、その原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して描画用画像データを作成し、その描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に形成して画像を描画するようにしたので、たとえば、描画点の解像度よりも描画点の径の方が十分に大きい場合においては、コストアップを招くことなく実質的な解像度を向上させることができ、高精度にエッジの位置が制御された線を描画することができる。また、高精度な線幅補正も可能である。
以下、図面を参照して本発明の描画用データ作成方法および装置並びに描画方法および装置の一実施形態を用いた露光装置について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態を用いた露光装置の概略構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態を用いた露光装置は、所定の配線パターンを露光する装置であって、その配線パターンを露光するために用いられる露光用画像データの作成方法に特徴を有するものであるが、まずは、露光装置の概略構成について説明する。
露光装置10は、図1に示すように、基板12を表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ14を備えている。そして、4本の脚部16に支持された厚い板状の設置台18の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド20が設置されている。移動ステージ14は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド20によってステージ移動方向に往復移動可能に支持されている。
設置台18の中央部には、移動ステージ14の移動経路を跨ぐようにコの字状のゲート22が設けられている。コの字状のゲート22の端部の各々は、設置台18の両側面に固定されている。このゲート22を挟んで一方の側にはスキャナ24が設けられ、他方の側には基板12の先端および後端とを検知するための複数のカメラ26が設けられている。
スキャナ24およびカメラ26はゲート22に各々取り付けられて、移動ステージ14の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ24およびカメラ26は、これらを制御する、後述するコントローラに接続されている。
スキャナ24は、図2および図3(B)に示すように、2行5列の略マトリックス状に配列された10個の露光ヘッド30(30A〜30J)を備えている。
各露光ヘッド30の内部には、図4に示すように入射された光ビームを空間変調する空間光変調素子(SLM)であるデジタル・マイクロミラー・デバイス(以下「DMD」という。)36が設けられている。DMD36は、マイクロミラー38が直交する方向に2次元状に多数配列されたものであり、そのマイクロミラー38の列方向が走査方向と所定の設定傾斜角度θをなすように取り付けられている。したがって、各露光ヘッド30による露光エリア32は、走査方向に対して傾斜した矩形状のエリアとなる。移動ステージ14の移動に伴い、基板12には露光ヘッド30毎の帯状の露光済み領域34が形成される(図2および図3(A)参照)。
また、各露光ヘッド30には、図5に示すように、DMD36の光入射側に、光ファイバの出射端部(発光点)が露光エリア32の長辺方向と一致する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源31、ファイバアレイ光源31から出射されたレーザ光を補正してDMD上に集光させるレンズ系40、このレンズ系40を透過したレーザ光をDMD36に向けて反射するミラー42がこの順に配置されている。上記レンズ系40は、入射されたレーザ光を平行光化し、その平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正し、その光量分布が補正されたレーザ光をDMD36上に集光するものである。
また、DMD36の光反射側には、DMD36で反射されたレーザ光を感光材料12の露光面上に結像するレンズ系50が配置されている。
本実施形態では、DMD36の各マイクロミラー38から射出されたビームによって基板12上に結像される露光点の径が約8μmになるように、上記レンズ系40およびレンズ系50が設定されている。
露光ヘッド30の各々に設けられたDMD36は、マイクロミラー38単位でオン/オフ制御され、基板12には、DMD36のマイクロミラー38に対応した露光点群(黒/白)が露光される。前述した帯状の露光済み領域34は、図4に示すマイクロミラー38に対応した2次元配列された露光点によって形成される。また、上記のようにDMD36を走査方向に対して傾斜することによって、上記走査方向に直交する方向に並ぶ露光点の間隔をより狭くすることができ、高解像度化を図ることができる。本実施形態では、走査方向に直交する方向に並ぶ露光点の間隔が約0.27μmになるように、上記傾斜角度θが設定されている。なお、傾斜角度の調整のバラツキによって、利用しないドットが存在する場合もあり、たとえば、図4では、斜線としたドットは利用しないドットとなり、このドットに対応するDMD36におけるマイクロミラー38は常にオフ状態となる。
また、図3(A)および(B)に示すように、帯状の露光済み領域34のそれぞれが、隣接する露光済み領域34と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド30の各々は、その配列方向に所定間隔ずらして配置されている。このため、たとえば、1行目の最も左側に位置する露光エリア32A、露光エリア32Aの右隣に位置する露光エリア32Cとの間の露光できない部分は、2行目の最も左側に位置する露光エリア32Bにより露光される。同様に、露光エリア32Bと、露光エリア32Bの右隣に位置する露光エリア32Dとの間の露光できない部分は、露光エリア32Cにより露光される。
次に、露光装置10の電気的構成について説明する。
露光装置10は、図6に示すように、CAM(Computer Aided Manufacturing)ステーションを有するデータ作成装置40から出力された、基板12に露光すべき露光画像を表わすベクトル形式の露光画像データを取得し、その取得したベクトル形式の露光画像データをラスター形式の露光画像データに変換するラスター変換処理部50、ラスター変換処理部50によりラスター変換された露光画像データに対し、後述する凹凸処理を施して露光用画像データを作成する凹凸処理部52、凹凸処理部52により作成された露光用画像データに基づいて露光ヘッド30のDMD36を制御する露光ヘッド制御部54と、本露光装置全体を制御するコントローラ56とを備えている。そして、コントローラ56には、移動ステージ14を移動させる移動機構60が接続されている。なお、上記凹凸処理については後で詳述する。
次に、露光装置10の作用について図面を参照しながら説明する。
まず、データ作成装置40において、基板12に露光すべき露光画像を表すベクトル形式の露光画像データが作成される。なお、本実施形態においては、図7に示すような、液晶パネルにおけるブラックマトリクスBMを基板12上に露光するものとし、データ作成装置40においては、ブラックマトリクスBMを表すベクトル形式の露光画像データが作成される。
そして、そのブラックマトリクスBMを表す露光画像データはラスター変換処理部50に入力され、ラスター変換処理部50においてラスター形式の露光画像データに変換される。そして、そのラスター形式の露光画像データは、凹凸処理部52に入力され、凹凸処理部52において凹凸処理が施されて露光用画像データが作成される。凹凸処理とは、露光画像データのエッジが凹凸になるように露光画像データに対して施される処理である。
ここで、上記のようにして凹凸処理を施した場合における作用を説明する前に、まず、露光画像データに凹凸処理を施さなかった場合の作用について説明する。
たとえば、図7の点線で囲まれる範囲の露光画像データに着目すると、その露光画像データは、図8(A)に示すように、たとえば、0.5μmの画像解像度で作成される。
そして、その露光画像データは露光ヘッド制御部54に出力され、露光ヘッド制御部54において、図8(B)に示すように、各露光ヘッド30の各マイクロミラー38のビームの基板12上における軌跡と露光画像データとが対応付けられ、その各マイクロミラー38毎の軌跡上の露光画像データを所定のピッチでサンプリングすることによって、各マイクロミラー38毎の露光点データが取得される。なお、図8(B)における矢印が各マイクロミラー38のビーム軌跡であり、マイクロミラー38をONとすべき部分を実線で示し、マイクロミラー38をOFFとすべき部分を破線で示している。
しかしながら、上記のようにして取得した露光点データを用いて露光を行った場合、ビーム軌跡の解像度(走査方向に直交する方向の露光点の間隔)には限界があるので、図8(C)に示すように、実際に描かれる露光画像のエッジと、露光画像データ上のエッジに対応するエッジとが一致しない場合がある。そして、たとえば、本実施形態のようにブラックマトリクスBMを露光する場合には、ブラックマトリクスBMの幅が広がってR,G,Bのフィルタ部分の開口率が設計値と異なり、かつその開口率のフィルタが走査方向に多数並ぶため明るさの変動したムラとして視認できる状態になる。なお、図8(C)における白丸がマイクロミラー38による露光点を示している。
そこで、本露光装置においては露光画像データのエッジに凹凸処理を施す。より具体的には、図9(A)に示すように、露光画像データのエッジが凹凸形状となるような処理が露光画像データに対して施されて露光用画像データが作成される。
上記のように露光画像データに凹凸処理を施すことによって、図8(B)に示す凹凸処理を施していない場合と比べて、マイクロミラー38をOFFとする露光点データの数を増やすことができる。
そして、上記にようにして凹凸処理の施された露光用画像データは、露光ヘッド制御部54に出力され、露光ヘッド制御部54において、上記と同様に、露光用画像データと各マイクロミラー38のビーム軌跡とが対応付けられ、各マイクロミラー38毎の露光点データが取得される。
そして、上記のようにして各マイクロミラー38毎の露光点データが取得された後、移動ステージ14が、移動機構60によって上流側に所望の速度で移動させられる。
そして、基板12の先端がカメラ26により検出されると露光が開始される。具体的には、露光ヘッド制御部54から各露光ヘッド30のDMD36に上記露光点データに基づいた制御信号が出力され、露光ヘッド30は入力された制御信号に基づいてDMD36のマイクロミラーをオン・オフさせて基板12を露光する。なお、露光ヘッド制御部54から各露光ヘッド30へ制御信号が出力される際には、基板12に対する各露光ヘッド30の各位置に対応した制御信号が、移動ステージ14の移動にともなって順次露光ヘッド制御部54から各露光ヘッド30に出力される。
そして、露光ヘッド30による露光によって基板12上に露光画像が形成されるが、上記のように露光画像データに凹凸処理を施すようにしたので、図9(B)に示すように、実際のエッジを露光画像データ上のエッジに対応するエッジに実質的に近づけることができる。なお、図8(B)における白丸はマイクロミラー38による露光点を示しているが、図8(B)における矢印の軌跡上の露光点は1つのマイクロミラー38により露光される露光点ではなく、複数のマイクロミラー38により露光されるものである。また、図8(B)はあくまでもイメージ図であり、実際には、露光画像の凹凸の振幅よりも露光点の径の方が十分大きいものである。また、露光点の径は上述したように約8μmであり、露光点の解像度0.27μmよりも十分に大きいものである。
なお、上記説明においては、図7の点線で囲まれる範囲の露光画像データに凹凸処理を施す場合について説明したが、実際には、走査方向および走査方向に直交する方向に延びる露光画像データ上におけるエッジ全体に凹凸処理が施されて露光用画像データが作成される。
また、露光画像データのエッジに凹凸処理を施す場合には、凹凸処理の施された露光用画像データにおける凹凸の波長λ(図9(A)参照)を、露光点の径以上にすることが望ましい。これにより露光画像における凹凸が消え、露光画像のエッジをなめらかにすることができる。なお、露光点の径とは、露光点のビームエネルギーは通常ガウス分布となるため、その半径の2倍のことをいう。
また、走査方向に延びる露光画像データのエッジに凹凸処理を施す場合には、露光用画像データにおける凹凸の振幅が、走査方向に直交する方向に並ぶ露光点の間隔よりも大きくなるようにすることが望ましい。また、露光用画像データにおける凹凸の周期が、走査方向に並ぶ露光点の間隔よりも長くなるようにすることが望ましい。
また、上記のように走査方向に直交する延びる露光画像データ上におけるエッジに凹凸処理を施す場合には、露光用画像データにおける凹凸の振幅が、走査方向に並ぶ露光点の間隔よりも大きくなるようにすることが望ましい。また、露光用画像データにおける凹凸の周期が、走査方向に直交する方向に並ぶ露光点の間隔よりも長くなるようにすることが望ましい。
また、上記実施形態では、ラスター形式の露光画像データに対して凹凸処理を施すようにしたが、ベクトル形式の露光画像データに対して凹凸処理を施して露光用画像データを作成するようにしてもよい。
そして、凹凸処理が施されたベクトル形式の露光用画像データと各マイクロミラー38のビームの基板12上における軌跡とを対応付けて、ベクトル形式の露光用画像データから各マイクロミラー38毎に露光点データを得るようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、露光画像データのエッジに凹凸処理を施して露光用画像データを取得するようにしたが、これに限らず、たとえば、図10に示すように、露光画像データに、そのエッジを複雑化する複雑化処理を施すようにしても、凹凸処理を施した場合と同様の効果を得ることができる。なお、図10における矢印が各マイクロミラー38のビーム軌跡であり、マイクロミラー38をONとすべき部分を実線で示し、マイクロミラー38をOFFとすべき部分を破線で示している。また、上記複雑化処理は、露光用画像データのエッジを構成する領域に、そのエッジに沿って画像データ部(例えばオンの画素データ)と非画像データ部(例えばオフの画素データ)とが交互に現れるようにする処理であってもよい。この場合、画像データ部と非画像データ部とが、規則的に配置されていてもよいし、不規則的に配置されていてもよい。
また、上記実施形態では、空間光変調素子としてDMDを備えた露光装置について説明したが、このような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子を使用することもできる。
また、上記実施形態では、液晶パネルのブラックマトリクスの露光パターンを露光する場合について説明したが、露光すべき露光パターンはこれに限らず、その他プリント配線基板の配線パターンなど如何なる配線パターンでもよい。
また、本発明における描画方法および装置は、インクジェット方式などのプリンタにおける描画にも適用することができる。たとえば、インクの吐出による描画点を、本発明と同様に形成することができる。
本発明の描画方法および装置の一実施形態を用いた露光装置の概略構成を示す斜視図 図1の露光装置のスキャナの構成を示す斜視図 (A)は基板の露光面上に形成される露光済み領域を示す平面図、(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す平面図 露光ヘッドにおけるDMDを示す図 露光ヘッドにおける光学系を示す図 本発明の一実施形態を用いた露光装置の電気的構成を示すブロック図 液晶パネルにおけるブラックマトリクスを示す図 (A)露光画像データの一部を示す図、(B)露光画像データの一部とその露光画像データに対応付けられたマイクロミラーのビーム軌跡を示す図、(C)露光画像データ上のエッジに対応するエッジと実際のエッジとを示す図 (A)凹凸処理の施された露光画像データの一部とその露光画像データに対応付けられたマイクロミラーのビーム軌跡を示す図、(B)凹凸処理を施さなかった場合のエッジと凹凸処理を施した場合のエッジと示す図 複雑化処理の施された露光画像データの一部とその露光画像データに対応付けられたマイクロミラーのビーム軌跡を示す図
符号の説明
10 露光装置
12 基板
14 移動ステージ
18 設置台
20 ガイド
22 ゲート
24 スキャナ
26 カメラ
30 露光ヘッド
32 露光エリア
36 DMD
52 凹凸処理部

Claims (12)

  1. 描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する際に用いられる前記描画用画像データの作成方法において、
    前記画像の原画像データに、該原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して前記描画用画像データを作成することを特徴とする描画用画像データ作成方法。
  2. 前記複雑化処理が、前記原画像データのエッジに凹凸を形成する凹凸処理であることを特徴とする請求項1記載の描画用画像データ作成方法。
  3. 描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画方法において、
    前記画像の原画像データに、該原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して前記描画用画像データを作成し、
    該作成した描画用画像データから得られた前記描画点データに基づいて前記描画点を前記基板上に形成して画像を描画することを特徴とする描画方法。
  4. 描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画方法において、
    前記画像の原画像データに、該原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理が施された前記描画用画像データから得られた前記描画点データに基づいて前記描画点を前記基板上に形成して画像を描画することを特徴とする描画方法。
  5. 前記複雑化処理が、前記原画像データのエッジに凹凸を形成する凹凸処理であることを特徴とする請求項3または4項記載の描画方法。
  6. 前記凹凸処理の施された描画用画像データの凹凸の振幅が、前記原画像データのエッジに対応する前記画像のエッジが延びる方向に直交する方向の前記描画点のピッチよりも大きくなるように前記凹凸処理を施すことを特徴とする請求項5記載の描画方法。
  7. 描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する際に用いられる前記描画用画像データの作成装置において、
    前記画像の原画像データに、該原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して前記描画用画像データを作成する複雑化処理手段を備えたことを特徴とする描画用画像データ作成装置。
  8. 前記複雑化処理が、前記原画像データのエッジに凹凸を形成する凹凸処理であることを特徴とする請求項7記載の描画用画像データ作成装置。
  9. 描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画装置において、
    前記画像の原画像データに、該原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理を施して前記描画用画像データを作成する複雑化処理手段と、
    該複雑化処理手段により作成された描画用画像データから得られた前記描画点データに基づいて前記描画点を前記基板上に形成して画像を描画する描画手段とを備えたことを特徴とする描画装置。
  10. 描画用画像データから取得された描画点データに基づいて描画点を基板上に多数形成して画像を描画する描画装置において、
    前記画像の原画像データに、該原画像データのエッジを複雑化する複雑化処理が施された前記描画用画像データから得られた前記描画点データに基づいて前記描画点を前記基板上に形成して画像を描画する描画手段を備えたことを特徴とする描画装置。
  11. 前記複雑化処理が、前記画像データのエッジに凹凸を形成する凹凸処理であることを特徴とする請求項9または10記載の描画装置。
  12. 前記複雑化処理手段が、前記凹凸処理の施された描画用画像データのエッジの凹凸の振幅が、前記原画像データのエッジに対応する前記画像のエッジが延びる方向に直交する方向の前記描画点のピッチよりも大きくなるように前記凹凸処理を施すものであることを特徴とする請求項11記載の描画装置。
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