JP2010117441A - アライメントマスク及びアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】着弾ドットと基準マークとを高コントラスト、高分解能で視認することができ、正確な位置を高精度に測定可能なアライメントマスク及びこれを用いた着弾ドット位置の測定方法を提供する。
【解決手段】光を反射する光反射層１０４と該光反射層１０４よりも光反射率が低い基材層１０３とを、光反射層１０４が表面側となるように積層すると共に、基準マーク１０２を、光反射層１０４の一部を表面から基材層１０３に至るまで除去して該基材層１０３を露出させることによってアライメントマスク１００を作成し、ワークに代えて液滴吐出ヘッドからアライメントマスク１００表面の基準マーク１０２をターゲットとして使用して液滴を吐出して付着させた後、カメラを用いて該液滴による着弾ドットと基準マーク１０２とを表面側から画像認識し、その画像認識結果から着弾ドットと基準マーク１０２との位置関係を規定する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、液滴を吐出することによってワークに描画を行う液滴吐出ヘッドの着弾ドット位置を検出するために、ワークに代えて用いられるアライメントマスク及びアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法に関する。

近年、インクジェット技術を利用した微細加工技術に注目が集まっており、例えば液晶表示パネルに用いられるカラーフィルターや半導体の配線パターン等の製造分野においては、液滴吐出ヘッドから吐出される各種液滴を、ワーク上の誤差１μｍ程度の極めて微細なターゲットに対して着弾させるニーズが高まっている。このためには、液滴吐出ヘッドから吐出される液滴の着弾位置を高精度に規定する必要がある。

従来、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の位置精度を規定する方法として、ワークに代えて、着弾ドットの位置を指標するための複数の基準マークが表面に列設されたアライメントマスクを使用し、このアライメントマスク上の基準マークをターゲットとして液滴を吐出することで、着弾ドットと基準マークとの位置関係をカメラを用いて視認し、基準マークに対する着弾ドットのずれ量を検出して、このずれ量に基づいて液滴吐出パターンデータ等を補正する方法が知られている（特許文献１）。
特開２００８−４６６２８号公報

このようにカメラを用いてアライメントマスク上の着弾ドットと基準マークとの位置関係を誤差１μｍ程度のオーダーで視認する場合、光の波長の分解限界が近づいてくるため、高コントラスト、高分解能の画像を得ることが難しく、着弾ドットと基準マークとの位置関係を正確に捉えることが困難であり、高精度な着弾ドット位置を規定することが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、着弾ドットと基準マークとを高コントラスト、高分解能で視認することができ、正確な位置を高精度に測定可能なアライメントマスク及びこれを用いた着弾ドット位置の測定方法を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、着弾ドットの位置を指標するための複数の基準マークを表面に有し、液滴を吐出することによってワークに描画を行う液滴吐出ヘッドの着弾ドット位置を検出するために前記ワークに代えて用いられるアライメントマスクであって、
光を反射する光反射層と該光反射層よりも光反射率が低い基材層とを、前記光反射層が表面側となるように積層すると共に、前記基準マークを、前記光反射層の一部を表面から前記基材層に至るまで除去して該基材層を露出させることによって形成してなることを特徴とするアライメントマスクである。

請求項２記載の発明は、前記基材層は、１００〜１０００ｎｍの波長域のうちの任意の波長域において鏡面反射率が３０％未満の層であることを特徴とする請求項１記載のアライメントマスクである。

請求項３記載の発明は、前記基材層は、透明度が１００００デシベル以下の光透過層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスクである。

請求項４記載の発明は、前記基材層は、透明度が１０００デシベル以下の光透過層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスクである。

請求項５記載の発明は、前記基材層は、透明度が２００デシベル以下の光透過層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスクである。

請求項６記載の発明は、前記基材層は、透明度が１デシベル以下の光透過層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスクである。

請求項７記載の発明は、前記基材層は、光を吸収する光吸収層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスクである。

請求項８記載の発明は、前記光反射層は、１００〜１０００ｎｍの波長域のうちの任意の波長域において鏡面反射率が３０％以上の層であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアライメントマスクである。

請求項９記載の発明は、前記光反射層の表面に撥水膜を形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアライメントマスクである。

請求項１０記載の発明は、前記撥水膜は単分子膜であることを特徴とする請求項９記載のアライメントマスクである。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載のアライメントマスクを前記ワークの代わりに使用し、前記液滴吐出ヘッドから前記アライメントマスク表面の前記基準マークをターゲットとして使用して液滴を吐出して付着させた後、カメラを用いて該液滴による着弾ドットと前記基準マークとを表面側から画像認識し、その画像認識結果から前記着弾ドットと前記基準マークとの位置関係を規定することを特徴とするアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法である。

請求項１２記載の発明は、前記カメラは、同軸落射によって前記アライメントマスク上に光を照射する照明手段を有し、前記アライメントマスク上の前記着弾ドット及び前記基準マークを明視野法で観察することを特徴とする請求項１１記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法である。

請求項１３記載の発明は、前記液滴は、前記照明手段により照射される光が有する波長域の一部に吸収域を有する染料を溶解させたインクであることを特徴とする請求項１２記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法である。

請求項１４記載の発明は、前記液滴は、前記照明手段により照射される光が有する波長域の一部に吸収域を有する顔料又はナノ粒子を分散させたインクであることを特徴とする請求項１２記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法である。

請求項１５記載の発明は、前記液滴は、前記照明手段により照射される光が有する波長域において前記光反射層よりも強い鏡面反射率を有する金属ナノ粒子を分散させたインクであることを特徴とする請求項１２記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法である。

請求項１６記載の発明は、前記照明手段は、５００ｎｍ以下の波長域に単一のピークを持つ単色光源であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法である。

本発明によれば、着弾ドットと基準マークとを高コントラスト、高分解能で視認することができ、正確な位置を高精度に測定可能なアライメントマスク及びこれを用いた着弾ドット位置の測定方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

最初に、本発明に係るアライメントマスク及びこれを用いた着弾ドット位置の測定方法を適用可能なインクジェット描画装置について説明する。

図１はインクジェット描画装置の一例を示す概略斜視図であり、インクジェット描画装置１は、装置基台２上に、インクジェット描画を行うためのヘッドモジュール３、上面にワークＷを載置して支持するためのワークステージ４、ワークステージ４をθ方向に回転移動させるためのθ回転機構５、ワークステージ４及びθ回転機構５を共にＹ方向（主走査方向）に沿って直線移動させるＹ移動機構６、ワークステージ４及びθ回転機構５を共にＸ方向（副走査方向）に沿って直線移動させるＸ移動機構７、ワークステージ４上を視認可能な画像認識手段であるカメラ８をそれぞれ備えている。

なお、Ｘ方向とＹ方向とは水平面上で互いに直交する方向である。

ヘッドモジュール３は、装置基台２上の端部近傍において副走査方向に沿って平行に架設されたガントリ９に、スライダ１０及びθ回転機構１１を介して取り付けられており、スライダ１０がガントリ９に沿ってスライド移動することによりＸ方向に沿って往復移動し、また、θ回転機構１１によって、Ｘ、Ｙ方向と直交する法線方向であるＺ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動し、更に、Ｚ移動機構１２によってθ回転機構１１と共にＺ方向に昇降移動することができるようになっている。

図２はヘッドモジュール３をノズル面側から見た底面図であり、このヘッドモジュール３は、各々がインクジェット方式によるインク滴下処理を行うことができる複数の液滴吐出ヘッド（以下、単にヘッドという。）３１を有して構成されており、そのヘッド３１のノズル面が下向きとなり、その下方に配置されるワークステージ４上のワークＷの表面と対向可能となるように配置されている。

各ヘッド３１は、副走査方向に沿って配列された多数のノズル３２を有しており、ヘッド固定具３３に開口形成された取付け枠部３４にそれぞれ取り付けられ、隣接するヘッド３１，３１間のノズル３２のピッチが同一ピッチとなるように千鳥状に配列されることで一つの長尺状のヘッドモジュール３を構成している。各取付け枠部３４にはヘッド３１との間にヘッド位置微調整機構３５が設けられており、駆動することによってヘッド固定具３３に対する各ヘッド３１の副走査方向に沿った位置を微調整し、各ヘッド３１間の相対的な位置を調整することができるようになっている。ヘッド位置微調整機構３５は、例えば電圧を印加することによって機械的な伸縮運動を行う圧電素子や、モータ駆動によって回転して伸縮動作するネジ機構等によって構成することができる。

ワークステージ４は、副走査方向に沿って延びるＸ移動機構７上に、θ回転機構５を介して設けられた平面視矩形状の定盤であり、その上面はヘッドモジュール３からのインク滴下処理によって描画を行う対象であるワークＷ又は後述するアライメントマスクを載置するための水平な載置面とされ、該載置面がヘッドモジュール３のノズル面に対して所定の高さ位置となるように配設されている。このワークステージ４は、θ回転機構５と共にＸ移動機構７に沿ってスライド移動することによって副走査方向に沿って直線移動し、このＸ移動機構７が、それぞれＹ方向に沿って延びるＹ移動機構６，６に沿ってスライド移動することによって、θ回転機構５と共に主走査方向に沿って直線移動し、更に、θ回転機構５によって、Ｚ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動することができるようなっている。

なお、ワークステージ４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の各位置並びにヘッドモジュール３のＸ方向、Ｚ方向及びθ方向の各位置は、Ｘ移動機構７、Ｙ移動機構６，６、θ移動機構５、スライダ１０、θ回転機構１１、Ｚ移動機構１２にそれぞれ設けられた不図示のエンコーダによってμｍオーダーで高精度に検出可能となるように構成されている。

かかるインクジェット描画装置１は、ヘッドモジュール３とワークステージ４とを相対的に移動させ、そのときの各位置情報に応じて、所定の吐出パターンデータに基づいてヘッドモジュール３の各ヘッド３１からの液滴の吐出を制御し、ワークステージ４上のワークＷ表面に着弾させることで、所望の描画を行うように構成される。

本発明に係るアライメントマスクは、このようなインクジェット描画装置１によるワークＷに対する描画を行うに先立って、ワークＷに代えてワークステージ４上に載置され、このアライメントマスク上に向けて液滴を吐出して位置測定用のパターンを描画し、その描画されたパターンの着弾ドットをカメラ８を用いて視認することで着弾ドット位置を検出し、正規の着弾ドット位置からのずれ量を測定するために使用される。これによって測定された着弾ドット位置のずれ量は、例えば吐出パターンデータの補正やヘッド位置微調整機構３５による各ヘッド３１の位置調整のために利用される。

次に、本発明に係るアライメントマスクについて説明する。

図３はアライメントマスクの一例を示す平面図であり、このアライメントマスク１００の表面には、ヘッドモジュール３の各ヘッド３１から吐出された液滴の着弾ドット位置を検査するための検査領域となるチャート１０１が形成されている。本実施形態では、アライメントマスク１００は平面視３０ｍｍ×３０ｍｍの正方形状とされ、チャート１０１はその表面に４箇所に分かれて形成されている。各チャート１０１は平面視６００μｍ×６００μｍの正方形領域とされており、その中心がアライメントマスク１００の隣接する２辺からそれぞれ７．５ｍｍの位置となるように四隅近傍の所定位置に分かれて配置されているが、特にこのような態様に限定されるわけではない。

図４は１つのチャート１０１の拡大図、図５は図４中に示す領域Ａの拡大図をそれぞれ示している。

チャート１０１は、アライメントマスク１００の表面に多数列設された基準マーク１０２の集合体である。本実施形態では、各基準マーク１０２は、幅０．５μｍ、長さ５μｍの直線を中心で直角に交差させた十字形状を呈しており、縦横方向（ＸＹ方向）にそれぞれ均等な３０μｍピッチで２０個ずつ、計４００個が格子状に配列されている。各基準マーク１０２は、もちろんこのような形状、寸法、個数及び配列態様に何ら限定されるわけではなく、後述するようにカメラ８によって着弾ドットと共に同一視野内に視認可能な適宜の形状、寸法、個数及び配列態様とすることができる。

基準マーク１０２は着弾ドットの位置を指標するためのもので、アライメントマスク１００の表面に予め高精度に位置決めされて列設されており、これら列設された多数の基準マーク１０２のうち、ＸＹ方向で正方形の頂点を構成する４個の基準マーク１０２を１組としており、図６に示すように、その１組を構成する４個の基準マーク１０２の中心位置（正方形の重心）Ｏによって、ヘッド３１から吐出される液滴を着弾させるべきターゲット位置（正規の着弾予定位置）を規定している。各基準マーク１０２の位置は予め決まっているので、４個の各基準マーク１０２の位置とそれらの中心位置Ｏとの間の位置関係は既知である。従って、詳細には後述するが、ヘッド３１からこのターゲット位置である中心位置Ｏに向けて吐出された１滴の液滴による着弾ドットＤの位置が、これら４個の基準マーク１０２の位置に対してどのような位置関係にあるかを観察することによって、正規の着弾予定位置である中心位置Ｏからのずれ量を検出することができる。

なお、チャート１０１は、図７に示すように、この４個の基準マーク１０２の中心位置Ｏにも同様の基準マーク１０２が形成されていてもよく、液滴を吐出する際に、この中心位置Ｏに位置する基準マーク１０２を直接のターゲット位置として吐出するようにしてもよい。この場合、１つのチャート１０１における基準マーク１０２の配列態様は、本実施形態を例にとれば、Ｘ方向に３０μｍピッチ、Ｙ方向に１５μｍピッチで、１列おきに半ピッチ（１５μｍピッチ）ずれた千鳥状配置の形態となり、これら列設された多数の基準マーク１０２のうち、ＸＹ方向で正方形の頂点を構成する４個の基準マーク１０２と、その中心に位置する１個の基準マーク１０２の合計５個の基準マーク１０２で１組となる。

次に、アライメントマスク１００の具体的構造について説明する。

図８はアライメントマスク１００の構造の一例を示す部分断面図であり、アライメントマスク１００は、基材層１０３の上面に光反射層１０４を積層することによって形成され、該光反射層１０４を表面層としており、この光反射層１０４の一部を表面から基材層１０３に至るまで除去し、その底部に基材層１０３を露出させることによって各基準マーク１０２を凹設している。

基材層１０３は、その表面側の光反射層１０４よりも光反射率が低い層である。このため、アライメントマスク１００を光反射層１０４側からカメラ８によって視認すると、底部に基材層１０３が露出する基準マーク１０２を、その周囲の光反射層１０４に比べて暗部として視認することができる。このため、微細な基準マーク１０２でも高コントラストで確認でき、高分解能で視認できるようになり、着弾ドットとの正確な位置関係を高精度に確認することができるようになる。

このように暗部として容易に視認できるようにする観点から、基材層１０３は、１００〜１０００ｎｍの波長域のうちの任意の波長域において鏡面反射率が３０％未満の層であることが好ましく、より好ましくは１０％以下の層であることである。ここで任意の波長域とは、好ましくはアライメントマスク１００をカメラ８を用いて画像認識する際に用いられる観察光源の波長域のことである。

このような基材層１０３は、基準マーク１０２の底部に入射した光をほとんど反射させることなく透過する光透過層、又は、基準マーク１０２の底部に入射した光をほとんど反射させることなく吸収する光吸収層により形成することができる。

光透過層としての基材層１０３は光を透過可能な材質により形成される層である。このような層は、透明度が１００００デシベル（dB/km）以下の材質によって形成された層であることが好ましい。より好ましくは１０００デシベル以下、さらに好ましくは２００デシベル以下、もっとも好ましくは１デシベル以下である。

このような材質としては、光透過性を有する鉱物や合成樹脂を用いることができる。中でも線膨張率が低くて温度変化による精度の狂いが生じ難い鉱物の方が高精度の測定が可能であるために好適である。鉱物としては、例えば石英ガラス、蛍石、水晶等が挙げられる。また、合成樹脂としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。

光吸収層としての基材層１０３は特定の光を吸収可能な材質により形成される。特定の光とは、カメラ８による視認時にアライメントマスク１００に対して照射される光のことである。このような材質としては、一般に光吸収性を有する色を呈する材質又は光吸収性を有する色に着色された材質が使用できる。特に線膨張率が低くて温度変化による精度の狂いが生じ難い材質が好ましく、例えば黒色セラミックス、黒御影石、黒色ガラスエポキシ等が好適である。

かかる基材層１０３の厚みは、０．０１〜５．００ｍｍとすることが好ましい。０．０１ｍｍよりも薄いとハンドリング時に破損するおそれがあり、５．００ｍｍよりも厚くなるとハンドリングしづらくなる。より好ましくは０．１〜２．０ｍｍとすることである。

基材層１０３の表面側に積層される光反射層１０４は、カメラ８による着弾ドットの視認時に光を反射することにより、基準マーク１０２の他にも着弾ドットそのものを視認し易くするものであり、光を鏡面反射する鏡面反射層であることが、基準マーク１０２及び着弾ドットの視認性が良好となるために好ましい。

このように基準マーク１０２と着弾ドットを容易に視認できるようにする観点から、光反射層１０４は、１００〜１０００ｎｍの波長域のうちの任意の波長域において鏡面反射率が３０％以上の材質からなる層であることが好ましい。ここで任意の波長域とは、好ましくはアライメントマスク１００をカメラ８を用いて画像認識する際に用いられる観察光源の波長域のことである。

このような光反射層１０４を形成する材質としては、層を形成した際に白色面や鏡面のように高い光反射機能を有する面を形成し得る材質が好ましく用いられ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ等の金属や、Ａｇ合金、Ａｌ合金（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｓｉ等との合金）等の金属合金、ＴｉＮやＣｒＮ等の金属化合物を用いることができる。

光反射層１０４は、基材層１０３の表面に上記に例示されるような材料を蒸着、スパッタリング等の適宜公知の方法によって積層形成することができる。

かかる光反射層１０４の厚みは、０．０５〜１．００μｍとすることが好ましい。０．０５ｍｍよりも薄いと耐摩耗性に乏しくなり、また、１．００μｍよりも厚くなると蒸着ムラができ易くなる。より好ましくは０．４０〜０．６０μｍとすることである。

基準マーク１０２は、このような光反射層１０４に対して電子描画法によるエッチングによって形成することが、ｎｍオーダーの高精度な加工が可能であるために好ましい。すなわち、基材層１０３の表面全面に光反射層１０４となるＳｉ等の被膜を所定厚みで形成した後、全面にレジストを塗布し、電子描画法によって基準マーク１０２となる所定形状、所定数の潜像を所定位置に露光した後、現像することによって露光部分のレジストを除去し、露出した被膜部分を基材層１０３に至るまでエッチングすることによりその底部に基材層１０３を露出させる。その後、残ったレジストを除去することによって、表面に多数の基準マーク１０２が列設されたアライメントマスク１００が作成される。

このようにして作成されたアライメントマスク１００の表面、すなわち光反射層１０４の表面側には、更に撥水膜を形成することが好ましい。撥水膜を形成することによって、その表面の着弾ドットが横方向に広がることが抑制され、着弾ドット位置をカメラ８によって適切に視認できるようになる。

撥水膜としては適宜公知のものを用いることができるが、中でも単分子膜であることが好ましい。単分子膜による撥水膜とすると、膜厚ムラが発生せず、また、カメラ８による視認時に光による干渉縞が発生せず、より正確な着弾ドット位置の確認が可能である。

このような単分子膜の一例としては、味の素ファインテクノ社製ＫＲ−４４（イソプロピル−トリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート）が好適例として挙げられる。

次に、このようなアライメントマスク１００を使用した着弾ドット位置の測定方法について、図９に示すフローに基づいて説明する。

着弾ドット位置の測定時、インクジェット描画装置１のワークステージ４上に、ワークＷに代えて上述のアライメントマスク１００を設置し（Ｓ１）、そのアライメントマスク１００を適正位置となるように位置決めする（Ｓ２）。この位置決め作業は適宜公知の方法を用いることができ、例えばアライメントマスク１００の表面の２箇所に、図３に示すような位置決め用のマーカ１０５を予め形成しておき、各マーカ１０５の位置座標をカメラ８又はその他の不図示の画像認識手段を用いて検出し、ワークステージ４のＸ、Ｙ及びθ方向の位置を制御することによって適正位置となるように位置決めすることができる。

次に、ヘッドモジュール３のヘッド３１から、装置内部の演算部等の所定記憶領域に予め記憶されている測定用吐出パターンデータに基づいて液滴を吐出し、アライメントマスク１００の表面に形成されているチャート１０１に付着させて測定用のドットの描画を行う（Ｓ３）。この液滴の吐出は、各ノズル３２から、図６に示したように、チャート１０１における４個１組となる各組の基準マーク１０２の中心位置Ｏをターゲット位置として行う。従って、１つのノズル３２からの液滴の吐出が適正に行われれば、吐出された液滴によって形成される着弾ドットＤの重心は、この中心位置Ｏ（着弾予定位置）上に位置する。

その後、アライメントマスク１００上に描画された着弾ドットＤを、アライメントマスク１００の表面側からカメラ８を用いて画像認識して、その着弾ドットＤと基準マーク１０２との位置関係、すなわち着弾ドットＤの重心位置と基準マーク１０２の中心位置Ｏとの位置関係を規定し、ずれ量を求め（Ｓ４）、そのずれ量に基づいて描画用の吐出パターンデータの補正やヘッド３０１の位置調整を行う（Ｓ５）。

上記ステップＳ４におけるカメラ８による画像認識動作の一例を図１０に示す。

まず、ヘッドモジュール３とワークステージ４を相対的に移動させて、アライメントマスク１００上のチャート１０１内の着弾ドットＤとその周囲に配置される４個の基準マーク１０２とを、ヘッドモジュール３に一体に設けられたカメラ８の同一視野内に送り込む（Ｓ４０）。

そして、カメラ８によって捉えられた着弾ドットＤと４個の基準マーク１０２との画像データから、パターンマッチングによってそれぞれ十字形状である４個の基準マーク１０２の位置座標を取得し、これを装置内部の演算部の所定記憶領域に記憶する（Ｓ４１）。

次いで、画像データを輝度変換することによって、以降の画像処理時に着弾ドットＤの輪郭を認識し易くした後（Ｓ４２）、２値化によって画像データ上の輝度値からオブジェクト（ブロブ）を生成する（Ｓ４３）。

ここで、画像データ上の小さいオブジェクトをゴミ（ダスト）と認識して除去しておく（Ｓ４４）。

次いで、画像データ上の着弾ドットＤが一番大きいオブジェクトとなるので、基準マーク１０２等の不要なオブジェクトも削除する（Ｓ４５）。このとき、着弾ドットＤの輪郭にゴミ（バリ）が存在するので、これを縮退処理で除去する（Ｓ４６）。

このようにして得られた画像データに基づいて、図１１に示すように、オブジェクトである着弾ドットＤの重心Ｄｏを測定してその位置座標を測定し、上記ステップＳ４１で得られた４点の基準マーク１０２の各位置座標とから両者の位置関係（ΔＸ、ΔＹ）を求め、この位置関係（ΔＸ、ΔＹ）に基づいて正規の着弾予定位置（中心位置Ｏ）からの着弾ドットＤの重心Ｄｏのずれ量を測定する（Ｓ４７）。

この画像認識動作時に使用されるカメラ８は、いずれもμｍオーダーの微細な着弾ドットＤと基準マーク１０２とを同時に視認可能とする高倍率カメラである。このようなカメラ８は、同軸落射によってアライメントマスク１００上に光（観察光）を照射する照明手段を有し、アライメントマスク１００上の着弾ドットＤ及び基準マーク１０２を明視野法で観察するものであることが好ましい。

図１２はこのような同軸落射による照明手段を有するカメラ８の一例を模式的に示している。

カメラ８は、鏡胴８１の先端に対物レンズ８２を有し、この対物レンズ８２によって捉えられた像を、鏡胴８１内を通して、他端に設けられたＣＣＤ等の撮像素子に結像させる構成である。鏡胴８１の中途部側方には、照明手段であるＬＥＤ等からなる光源８４が設けられており、鏡胴８１内に向けて光を照射するようになっている。鏡胴８１の内部には、光軸上に斜めに配置されたハーフミラー８５が配置されており、光源８４から照射された光は、このハーフミラー８５によって反射して対物レンズ８２側に向けて照射されるようになっている。従って、アライメントマスク１００上の着弾ドットＤ及び基準マーク１０２には、対物レンズ８２を通して光源８４からの光が同軸で照射され、撮像素子８３には、光源８４からの光が照射された着弾ドットＤ及び基準マーク１０２の像が結像される。

光源８４から同軸落射によってアライメントマスク１００上に照射された光は、アライメントマスク１００の表面側に積層されている光反射層１０４によって反射して、その反射光がそのままカメラ８によって捉えられるため、撮像される画像は、光反射層１０４の表面が明るくなり、この光反射層１０４よりも光の反射率が小さい基材層１０３が底部に露出している基準マーク１０２は暗く認識される。従って、両者間に明確なコントラストの違いが生まれるため、着弾ドットＤと基準マーク１０２との間のずれ量を求めるための後段の画像処理による位置測定が容易となる。

ここで、このような着弾ドット位置を測定するためにヘッド３１から吐出させる液滴は、通常の描画時に用いられる液体をそのまま使用することもできるが、上記カメラ８の光源８４により照射される光が有する波長域の一部に吸収域を有する染料を溶解させたインクであることが好ましい。このインクからなる液滴によってアライメントマスク１００上に形成される着弾ドットＤに照射された反射光が、その周囲の光反射層１０４による反射光よりも弱くなり、着弾ドットＤと光反射層１０４との間にコントラストの違いが生まれるため、画像処理による位置測定がより容易となる。

また、同様の観点から、液滴は、上記カメラ８の光源８４により照射される光が有する波長域の一部に吸収域を有する顔料又はナノ粒子を分散させたインクであることも好ましい。

顔料を分散させたインクとしては、エプソン社製ＩＣＭＢ５３マットブラック等が挙げられる。また、ナノ粒子を分散させたインクとしては、住友電工社製ＡＧＮＩ−Ｗ４Ａ等が挙げられる。

更に、液滴は、上記カメラ８の光源８４により照射される光が有する波長域において光反射層１０４よりも強い鏡面反射率を有する金属ナノ粒子を分散させたインクとすることもでき、また好ましい。光源８４の波長域において鏡面反射率の高いインクを使用することで、このインクからなる液滴によってアライメントマスク１００上に形成される着弾ドットＤに照射された反射光が、その周囲の光反射層１０４による反射光よりも強くなり、この場合もコントラストの違いが生まれるので、画像処理による位置測定をより容易とすることができる。

このような金属ナノ粒子としては、Ａｇ粒子等が挙げられる。

なお、このように着弾ドットＤを光反射層１０４よりも強く光を反射する像として捉える場合、着弾ドットＤの視認性を高めるため、図１０に示した画像認識処理動作において、上記ステップＳ４４とＳ４５の間に、着弾ドットＤの輪郭の内部も着弾ドットＤのオブジェクトとして埋める内挿処理を行うようにするとよい。

カメラ８の照明手段として用いられる光源８４は、５００ｎｍ以下の波長域に単一のピークを持つ単色光源であることが好ましい。これにより、レンズ及び着弾ドットＤを透過する際等の光の屈折による像のボケを抑えることができると共に、例えばＮ．Ａ．＝０．９のレンズで約０．３μｍ以下の理論分解能で像を分解可能であり、着弾ドットＤと基準マーク１０２との間の微細な位置関係の確認が可能である。このような光源８４としては青色ＬＥＤが好ましく用いられる。

以上説明した態様では、アライメントマスク１００上の着弾ドットＤの確認を行うためのカメラ８を、ヘッドモジュール３と一体に設けるようにしたが、ヘッドモジュール３及びワークステージ４の移動に支障がない範囲で装置基台２上に設置されていてもよい。

インクジェット描画装置の一例を示す概略斜視図 ヘッドモジュールの底面図 アライメントマスクの一例を示す平面図 アライメントマスク上の１つのチャートの拡大図 図４中に示す領域Ａの拡大図 １組の基準マークを示す図 １組の基準マークの他の態様を示す図 アライメントマスクの構造の一例を示す部分断面図 着弾ドット位置の測定作業を説明するフロー図 画像認識動作を説明するフロー図 １組の基準マークと着弾ドットとの位置関係を示す図 カメラの一例を示す模式図

符号の説明

１：インクジェット描画装置
２：装置基台
３：ヘッドモジュール
３１：液滴吐出ヘッド
３２：ノズル
３３：ヘッド固定具
３４：取付け枠部
３５：ヘッド位置微調整機構
４：ワークステージ
５：θ回転機構
６：Ｙ移動機構
７：Ｘ移動機構
８：カメラ
８１：鏡胴
８２：対物レンズ
８３：撮像素子
８４：光源
８５：ハーフミラー
９：ガントリ
１０：スライダ
１１：θ回転機構
１２：Ｚ移動機構
１００：アライメントマスク
１０１：チャート
１０２：基準マーク
１０３：基材層
１０４：光反射層
１０５：マーカ
Ｄ：着弾ドット
Ｄｏ：着弾ドットの重心
Ｏ：基準マークの中心位置

Claims (16)

1. 着弾ドットの位置を指標するための複数の基準マークを表面に有し、液滴を吐出することによってワークに描画を行う液滴吐出ヘッドの着弾ドット位置を検出するために前記ワークに代えて用いられるアライメントマスクであって、
   光を反射する光反射層と該光反射層よりも光反射率が低い基材層とを、前記光反射層が表面側となるように積層すると共に、前記基準マークを、前記光反射層の一部を表面から前記基材層に至るまで除去して該基材層を露出させることによって形成してなることを特徴とするアライメントマスク。
2. 前記基材層は、１００〜１０００ｎｍの波長域のうちの任意の波長域において鏡面反射率が３０％未満の層であることを特徴とする請求項１記載のアライメントマスク。
3. 前記基材層は、透明度が１００００デシベル以下の光透過層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスク。
4. 前記基材層は、透明度が１０００デシベル以下の光透過層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスク。
5. 前記基材層は、透明度が２００デシベル以下の光透過層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスク。
6. 前記基材層は、透明度が１デシベル以下の光透過層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスク。
7. 前記基材層は、光を吸収する光吸収層であることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメントマスク。
8. 前記光反射層は、１００〜１０００ｎｍの波長域のうちの任意の波長域において鏡面反射率が３０％以上の層であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアライメントマスク。
9. 前記光反射層の表面に撥水膜を形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアライメントマスク。
10. 前記撥水膜は単分子膜であることを特徴とする請求項９記載のアライメントマスク。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載のアライメントマスクを前記ワークの代わりに使用し、前記液滴吐出ヘッドから前記アライメントマスク表面の前記基準マークをターゲットとして使用して液滴を吐出して付着させた後、カメラを用いて該液滴による着弾ドットと前記基準マークとを表面側から画像認識し、その画像認識結果から前記着弾ドットと前記基準マークとの位置関係を規定することを特徴とするアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法。
12. 前記カメラは、同軸落射によって前記アライメントマスク上に光を照射する照明手段を有し、前記アライメントマスク上の前記着弾ドット及び前記基準マークを明視野法で観察することを特徴とする請求項１１記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法。
13. 前記液滴は、前記照明手段により照射される光が有する波長域の一部に吸収域を有する染料を溶解させたインクであることを特徴とする請求項１２記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法。
14. 前記液滴は、前記照明手段により照射される光が有する波長域の一部に吸収域を有する顔料又はナノ粒子を分散させたインクであることを特徴とする請求項１２記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法。
15. 前記液滴は、前記照明手段により照射される光が有する波長域において前記光反射層よりも強い鏡面反射率を有する金属ナノ粒子を分散させたインクであることを特徴とする請求項１２記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法。
16. 前記照明手段は、５００ｎｍ以下の波長域に単一のピークを持つ単色光源であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載のアライメントマスクを用いた着弾ドット位置の測定方法。

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