JP3975626B2 - レーザ描画装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被描画体をレーザビームで走査しつつ、レーザビームをラスタデータに基づいて変調させ、かつ該被描画体を固定したテーブルの位置を制御して描画を行うレーザ描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ描画装置は微細なパターンを適当な被描画体上に描画することに使用される。代表的な例としては、フォトリソグラフの手法によるプリント回路基板を製造する際の回路パターンの描画が挙げられ、このときの被描画体は例えば基板上のフォトレジスト層である。回路パターンはＣＡＤステーションで設計され、ＣＡＭステーションで編集された後、レーザ描画装置にベクタデータとして転送される。レーザ描画装置において回路パターンのベクタデータはラスタデータに変換され、このラスタデータに基いて所定の周波数のクロックパルスに従って基板上のフォトレジスト層に回路パターンが描かれる。
【０００３】
高精度のプリント回路基板を得るためには、回路パターンの描画は所定の寸法形状で、かつ被描画体に対して所定位置で行わなければならない。回路パターンに所定の寸法を与えるスケーリング処理は上述のＣＡＭステーションにより行われ、一方回路パターンの被描画体に対する位置決めは、レーザ描画装置において被描画体を正確に位置決めすることにより行われる。しかし、個々の基板にはその製造条件や環境条件に依存する寸法上の変動が不可避的に伴い、寸法差が許容値以上になればスケーリングを補正する処理が必要となる。
【０００４】
特願平８−１６３６９７号（特開平９−３２３１８０号）には基板の２次元方向の伸縮についてスケーリングの補正を行うレーザ描画装置が開示され、ここでは描画のタイミングを決定するクロックパルスの位相を徐々にシフトさせることにより主走査方向または副走査方向に沿って一律に寸法差を補正している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、主走査方向または副走査方向に沿って徐々に寸法が変化するなど、基板の伸縮が一律でない場合には、上述のスケーリング補正では対処できない。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点を解消すべく創案されたもので、被描画体の複雑な伸縮に応じて回路パターンを補正し得るレーザ描画装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーザ描画装置は、被描画体をレーザビームにより主走査方向に沿って繰り返し走査させるとともに、被描画体を主走査方向と交差する副走査方向に沿って搬送することにより、被描画体を主走査方向に沿うラインごとに描画する。かかるレーザ描画装置においては、被描画体を固定し被描画体を副走査方向に送り得るとともに、所定の回転中心を中心に被描画体を回転し得るテーブルと、被描画体に設けられた複数の位置決めマークの相対位置を検出する検出手段と、検出された位置決めマークの相対位置に基づいて、各ラインについて主走査方向に対する傾きと主走査方向における基準ライン長さに対する伸縮率とを直線近似して算出する演算手段と、傾きおよび伸縮率に基いて被描画体の描画開始位置および回転位置を調整する調整手段とを備えることが特徴とされる。これによって、主走査方向および副走査方向の双方において均一でない基板に対応したスケーリング補正が可能である。
【０００８】
レーザ描画装置において、好ましくは、テーブルが被描画体を副走査方向に送るＸテーブルと、このＸテーブルに対して被描画体を回転し得るθテーブルとを備え、これにより被描画体の描画開始位置および回転位置を制御することができる。なお、主走査方向は副走査方向に対して垂直であってもよい。
【０００９】
レーザ描画装置において、好ましくは、検出手段がテーブルに対して固定されたＣＣＤカメラを備え、位置決めマークを撮像して画像処理を施すことにより位置決めマークの２次元相対座標を算出する。これにより、容易かつ高精度に位置決めマークの２次元相対座標が得られる。
【００１０】
レーザ描画装置において、好ましくは、位置決めマークは被描画体の副走査方向一端部の主走査方向両端に配列される第１および第２位置決めマークＰ１、Ｐ２と、被描画体の副走査方向他端部の主走査方向両端に配列される位置決めマークＰ３、Ｐ４とを備えていてもよい。これら位置決めマークの２次元相対座標をＰ１（ＰＸ１、ＰＹ１）、Ｐ２（ＰＸ２、ＰＹ２）、Ｐ３（ＰＸ３、ＰＹ３）、Ｐ４（ＰＸ４、ＰＹ４）とし、これら位置決めマークに対応した設計上の位置決めマークの２次元座標をＱ１（ＱＸ１、ＱＹ１）、Ｑ２（ＱＸ２、ＱＹ２）、Ｑ３（ＱＸ３、ＱＹ３）、Ｑ４（ＱＸ４、ＱＹ４）とするとき、伸縮率の副走査方向両端の値を、
Ｔ１＝（ＰＹ２―ＰＹ１）／（ＱＹ２―ＱＹ１）
ＴＮ＝（ＰＹ４―ＰＹ３）／（ＱＹ４―ＱＹ３）
とし、その間の各ラインにおける伸縮率を直線近似する。これによって、比較的単純な演算により、主走査方向の高精度の補正が可能である。
【００１１】
レーザ描画装置において、好ましくは、位置決めマークは、被描画体の副走査方向一端部の主走査方向両端に配列される第１および第２位置決めマークＰ１、Ｐ２と、被描画体の副走査方向他端部の主走査方向両端に配列される位置決めマークＰ３、Ｐ４とを備えていてもよい。これら位置決めマークの２次元相対座標をＰ１（ＰＸ１、ＰＹ１）、Ｐ２（ＰＸ２、ＰＹ２）、Ｐ３（ＰＸ３、ＰＹ３）、Ｐ４（ＰＸ４、ＰＹ４）とするとき、傾きの副走査方向両端の値を、
Ｓ１＝（ＰＸ２―ＰＸ１）／（ＰＹ２―ＰＹ１）
ＳＮ＝（ＰＸ４―ＰＸ３）／（ＰＹ４―ＰＹ３）
とし、その間の各ラインにおける主走査方向に対する傾きを直線近似する。これによって比較的単純な演算により、副走査方向の高精度の補正が可能である。
【００１２】
さらに好ましくは、主走査方向に対する傾きを補正するためにラインごとにテーブルが回転させられ、このときテーブルの回転中心からの距離と回転角度に応じた距離だけ描画開始位置が補正される。これによって、テーブル回転に起因した精度低下を防止し得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係るレーザ描画装置の実施形態によるスケーリング補正を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には本発明に係るレーザ描画装置の斜視図が概略的に示される。このレーザ描画装置は、プリント回路基板を製造するための基板上のフォトレジスト層に回路パターンを直接描画するように構成されているものである。
【００１５】
レーザ描画装置は床面上に据え付けられた基台１０を備え、この基台１０の上面には一対のレール１２が平行に設けられる。この一対のレール１２上にはＸテーブル１４が搭載され、Ｘテーブル１４はレール１２の長手方向（Ｘ方向）に沿って移動自在である。Ｘテーブル１４の上にはθテーブル１６を介して描画テーブル１８が載置される。θテーブル１６はＸテーブル１６に対して回転中心Ｃを中心として回転自在であり、描画テーブル１８を一体的に回転させる。
【００１６】
描画テーブル１８上には、被描画体としてフォトレジスト層を有する基板２０（図中、破線で示す）が、ベルトコンベア等の適当な搬送手段で搬送され、所定位置に適当な位置決め部材２２により固定される。これにより、描画テーブル１８および描画テーブル１８上に固定された基板２０は、Ｘテーブル１４によりＸ方向に移動し、かつθテーブル１６により回転中心Ｃ周りに回転する。
【００１７】
基台１０の側方にはレーザ光源であるレーザ発生器２４が設けられ、描画テーブル１８の上方側には図示しない適当な支持部材によって固定板２６が略平行に配置される。固定板２６上にはレーザ発生器２４から射出されたレーザビームＬＢを処理するための種々の光学要素２８が配置される。
【００１８】
種々の光学要素２８については公知であるため詳述しないが、ここでレーザビームＬＢは例えば８本ずつの平行レーザビームＬＢ１に分割されると共に、各レーザビームＬＢ１は電子シャッタ２８ａにより所定の回路パターンのラスタデータに基いてそれぞれ変調される。電子シャッタ２８ａは所定の周波数のクロックパルスに従って制御される。
【００１９】
８本ずつの変調されたレーザビームＬＢ１は１６本にまとめられた後、回転するポリゴンミラー３０の各反射面により所定の走査範囲にわたって偏向させられ、ｆθレンズ３２およびターニングミラー３４によって描画テーブル１８側に導かれる。これにより、基板２０のフォトレジスト層の表面は、主走査方向（Ｙ方向）に沿って偏向されたレーザビームＬＢ１によって一度に走査される。一回の走査によって描画されるＹ方向に平行な線状の領域を、走査ラインと呼ぶ。
【００２０】
Ｙ方向に沿う走査が行われている間、描画テーブル１８はＸテーブル１４によってレール１２に平行な副走査方向（Ｘ方向）に沿って順次移動させられ、１走査ライン分の走査が終了した時点で、描画テーブル１８はレーザビームの幅に相当する距離だけ移動している。かくして、１６本のレーザビームによるＹ方向に沿う走査が繰り返し行われることにより、基板２０のフォトレジスト層表面上には所定の回路パターンが順次描かれる。
【００２１】
主走査方向および副走査方向を互いに直角に設定すると、Ｙ方向の走査中にＸ方向に基板２０が移動するので、走査ラインはＸ方向（副走査方向）に対して傾斜したものとなってしまう。しかしながら、実際には主走査方向はＸ方向に対して予め所定角度傾斜させられており、これにより走査ラインがＸ方向に対して実質的に直角となり、適正な回路パターンが描画される。
【００２２】
描画テーブル１８の上方には２つのＣＣＤカメラ３６、３８がＹ方向に沿った所定の位置に固定されており、ＣＣＤカメラ３６、３８の各撮影光学系は下方、即ち描画テーブル１８に対向している。ＣＣＤカメラ３６、３８はＣＣＤから成る固体撮像素子を備えた小型カメラである。基板２０の四隅に設けられた位置決めマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４は、ＣＣＤカメラ３６、３８により撮像され、相対座標が読み取られる。
【００２３】
ＣＣＤカメラ３６、３８の奥にはＹ方向に延びるＹリニアスケール４０が一体的に設けられており、また基台１０にはＸ方向に延びるＸリニアスケール４２（図５）が設けられる。これら２つのリニアスケール４０、４２は、後述するモニタ光の偏向位置と、描画テーブル１８の相対位置、即ち移動量および回転量を検出するための指標である。
【００２４】
図２を参照して、レーザ描画装置の駆動制御について説明する。図２はレーザ描画装置のブロック図である。レーザ描画装置は中央演算装置（ＣＰＵ）５０を備え、このＣＰＵ５０によりレーザ描画装置の各部の動作が制御される。
【００２５】
２つのＣＣＤカメラ３６、３８は画像処理部５２を介してＣＰＵ５０に接続される。レーザビームＬＢ１による走査が行われる際には、初期動作として、まずＣＣＤカメラ３６、３８により基板２０の四隅の位置決めマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４が映像として読み取られ、その映像信号は画像処理部５２において適宜画像処理が施された後、ＣＰＵ５０に取り込まれる。
【００２６】
回路パターンの画像データは、例えばＣＡＤステーションおよびＣＡＭステーション等により作成、編集され、ベクタデータとしてレーザ描画装置に転送される。描画動作時にはこの画像データはラスタ変換部５４によってラスタデータに変換され、描画制御部５６へ出力される。描画制御部５６には光学要素２８に含まれる電子シャッタ２８ａが接続され、この電子シャッタ２８ａは例えば１６本のレーザビームＬＢ１にそれぞれ対応した１６個の音響光学素子（ＡＯＭ）から構成される。
【００２７】
描画制御部５６は、少なくとも１６走査ライン分のラスタデータを保持し得るメモリ（図示せず）を備え、電子シャッタ２８ａの各音響光学素子に印可する駆動電圧をラスタデータに基いて変化させる。例えばラスタデータの画素がデータ“１”であるときレーザビームがポリゴンミラー３０に向かうように回折させられ、画素がデータ“０”であるときにはレーザビームがポリゴンミラー３０から外れるように回折させられると、基板２０上にはデータ“１”の画素のみが記録される。このように、電子シャッタ２８ａでレーザビームＬＢ１をラスタデータに基いて変調させることにより、回路パターンが基板２０上に描かれる。
【００２８】
Ｘテーブル１４はサーボモータあるいはステッピングモータ等のＸモータ６２によりＸ方向に移動させられ、Ｘドライバ６４によりＸモータ６２の駆動が制御される。Ｘ軸制御部７４はＣＰＵ５０の指令信号に応じてＸドライバ６４に対して駆動信号を出力する。Ｘ位置検出センサ７２はＸリニアスケール４２からの光出力信号を検出して描画テーブル１８のＸ方向に沿う移動距離を計測するものであり、検出結果はＸ軸制御部７４にフィードバックされる。このように、Ｘ方向に沿う移動はフィードバック制御される。
【００２９】
θテーブル１６はθモータ６６により回転中心Ｃを中心に回転させられ、θドライバ６８によりθモータ６６の駆動が制御される。θ軸制御部７６はＣＰＵ５０の指令信号に応じてθドライバ６８に対して駆動信号を出力する。
【００３０】
レーザ発生器２４から射出されたレーザビームＬＢの一部は、光学要素２８によりモニタ光（レーザビームＬＢ２）としてＹリニアスケール４０に導かれており、Ｙ位置検出部７０はＹリニアスケール４０からの光検知信号を検出して、レーザビームのＹ方向に沿う偏向距離を計測する。さらにＹ位置検出部７０の検出結果は適宜信号処理された後、描画制御部５６にフィードバックされる。このように、Ｙ方向に沿う描画はフィードバック制御される。
【００３１】
ＣＰＵ５０においては、ＣＣＤカメラ３６、３８から得られた映像信号とＸ位置検出センサ７２の検出結果とに基いて、４つの位置決めマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４の相対的な２次元座標（読取座標）が算出される。この読取座標により描画テーブル１８上の基板２０の位置が確認されると共に、予め設計段階で設定された基準寸法座標と読取座標とが比較されて基板２０の寸法変動値が検出される。これにより、基板２０に対して適正な回路パターンが描画され得る。
【００３２】
図３はレーザ描画装置に与えられる設計上の画像データの概念図である。画像データは走査開始点ＳＳＴと走査終了点ＳＥＤとを互いに対角点とする長方形の領域（走査領域ＳＷ）に渡って生成される。図３においては、走査開始点ＳＳＴを原点（０，０）とし、主走査方向および副走査方向をそれぞれＸ軸およびＹ軸とする２次元直交座標系が設定される。走査終了点ＳＥＤの座標は（Ｘ０，Ｙ０）である。
【００３３】
長方形の基板２０に描画されるべきデータに相当する領域（描画領域ＤＷ；図中ハッチングで示される）は、走査領域ＳＷ内に設定され、描画開始点Ｑ１と描画終了点Ｑ４とを互いに対角点とする長方形の領域である。基板２０に設けられた４つの位置決めマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４に対応する設計上の基準寸法座標は、それぞれＱ１（ＱＸ１，ＱＹ１）、Ｑ２（ＱＸ２，ＱＹ２）、Ｑ３（ＱＸ３，ＱＹ３）およびＱ４（ＱＸ４，ＱＹ４）で示される。
【００３４】
位置決めマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４の読取座標が基準寸法座標Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に一致する場合、レーザ描画装置はＹ＝０の位置から走査を開始し、Ｙ＝ＱＹ１（＝ＱＹ３）の位置から走査ライン長さＭだけ基板２０に対して画像データを記録するという動作をＮ回行えばよい。なお、ＮはＸ軸方向に沿って描画開始点Ｑ１から描画終了点Ｑ４までに要する走査ライン数である。
【００３５】
図４は描画テーブル１８上に設置された基板２０の概念図である。図４においては、説明のために基板２０のゆがみは強調して描かれ、Ｘ方向に進む（図中右方向）に連れ基板２０のＹ軸に沿う長さが大きくなり、Ｙ方向に進む（図中上方）に連れ基板２０のＸ軸に沿う長さが小さくなっている。
【００３６】
描画開始点ＤＳＴに最も近い位置決めマークの読取座標はＰ１（ＰＸ１，ＰＹ１）、位置決めマークＰ１とＹ方向に並ぶ位置決めマークの読取座標はＰ２（ＰＸ２，ＰＹ２）、位置決めマークＰ１とＸ方向に並ぶ位置決めマークの読取座標はＰ３（ＰＸ３，ＰＹ３）、位置決めマークＰ１の対角に位置する位置決めマークの読取座標はＰ４（ＰＸ４，ＰＹ４）で示される。また、描画テーブル１８の回転中心Ｃの座標はＣ（ＣＸ，ＣＹ）で表される。
【００３７】
このように、ゆがみのある基板２０に対してはハッチングで示される四角形の領域ＤＷ’に、設計上の描画領域ＤＷ（図３参照）に相当するデータが描画されるべきである。ここで、基板２０のゆがみをＸ方向およびＹ方向の２つの成分に分け、Ｘ方向成分のゆがみを基板２０即ち描画テーブル１８を回転させて走査ラインをＹ方向に対して傾けることにより補正し、Ｙ方向成分のゆがみを走査ライン長さＭを伸縮させることにより補正する。
【００３８】
図５を参照して、Ｘ方向成分のゆがみ補正について説明する。図５はＹ方向に対する走査ラインの傾きを示す概念図である。位置決めマークＰ１およびＰ２を通る第１の走査ラインＬ１は、Ｙ方向に対して角度θ１だけ傾いており、傾きＳ１は（１）式により求められる。同様に、位置決めマークＰ３およびＰ４を通る第Ｎの走査ラインＬＮの傾きＳＮは、（２）式により求められる。
Ｓ１＝ｔａｎθ１＝（ＰＸ２―ＰＸ１）／（ＰＹ２―ＰＹ１） （１）
ＳＮ＝ｔａｎθＮ＝（ＰＸ４―ＰＸ３）／（ＰＹ４―ＰＹ３） （２）
【００３９】
ここで図５に示すように、走査ラインの傾きはｔａｎθ１からｔａｎθＮに向かってＸ方向の距離に比例して変化すると定義される。このとき、任意のｎ（１≦ｎ≦Ｎ）について、第ｎの走査ラインの傾きＳｎは、両端の走査ラインＬ１およびＬＮからの距離で比例配分して直線近似した値ｔａｎθｎとして定義され、（３）式で表される。
Ｓｎ＝ｔａｎθｎ＝（ＳＮ―Ｓ１）・ｎ／Ｎ＋Ｓ１ （３）
【００４０】
このように、第ｎの走査ラインＬｎについて描画テーブル１８をＹ方向に対してＳｎだけ傾ければ、各走査ラインごとにＸ方向成分のゆがみに応じて描画領域ＤＷが適宜補正できる。例えば、第１の走査ラインＬ１の場合には描画テーブル１８を反時計回りに角度θ１だけ、また第Ｎの走査ラインＬＮの場合は時計回りに角度θＮだけ回転させればよい。
【００４１】
次に、図６を参照してＹ方向成分のゆがみ補正について説明する。図６は走査ライン長さの伸縮率および走査開始位置の変化を示す概念図である。第１の走査ラインＬ１は走査ライン長さＭ１を有し、設計上の走査ライン長さＭに対する伸縮率Ｔ１は（３）式により求められる。同様に、第Ｎの走査ラインＬＮの伸縮率ＴＮは（４）式により求められる。
Ｔ１＝Ｍ１／Ｍ＝（ＰＹ２―ＰＹ１）／（ＱＹ２―ＱＹ１） （４）
ＴＮ＝ＭＮ／Ｍ＝（ＰＹ４―ＰＹ３）／（ＱＹ４―ＱＹ３） （５）
【００４２】
ここで図６に示すように、走査ライン長さの伸縮率はＸ方向の距離に比例してＴ１からＴＮに向かって変化すると定義される。このとき、任意のｎ（１≦ｎ≦Ｎ）について、第ｎの走査ライン長さＭｎの伸縮率Ｔｎは、両端の走査ラインＬ１およびＬＮからの距離で比例配分して直線近似した値として定義され、（６）式で表される。
Ｔｎ＝（ＴＮ―Ｔ１）・ｎ／Ｎ＋Ｔ１ （６）
【００４３】
このように、第ｎの走査ラインについて設計上の走査ライン長さＭに伸縮率Ｔｎを掛け合わせれば、各走査ラインごとにＹ方向成分のゆがみに応じて描画領域ＤＷが適宜補正される。
【００４４】
走査ライン長さＭｎの伸縮は、実際には、例えばレーザビームの変調のタイミングを決定するクロックパルスの位相を所定間隔毎に正または負の方向にシフトさせ、このシフト量を走査ライン長さＭに対する寸法差に実質的に一致させることにより行われる。
【００４５】
具体的には、ラスタデータの１走査ラインに含まれる画素数が１０万画素で、この１０万画素がＹ方向寸法が５００ｍｍの描画領域ＤＷ内に割り当てられる、即ち１画素サイズが５μｍとし、またクロックパルスの位相が１０段階にシフト可能であり、シフト量の最小単位が０．５（５／１０）μｍであると設定する。ここで、基板２０の主走査方向の寸法が１ｍｍ伸びて５０１ｍｍになった場合、１０万画素を５０１ｍｍの範囲にできるだけ均等に配列するためには、５０画素毎に０．５μｍずつ画素ピッチが大きくなる方向にシフトさせればよく、これにより１ｍｍ（２００画素分に相当する）の寸法差だけ主走査方向に寸法を大きくできる。なお、クロックパルスの位相は、例えば周波数が同じで位相が周期の１／１０ずつ段階的にずれた１０種のクロックパルスを順次切替えることによりシフトされ、クロックパルスの切替えはＣＰＵ５０により制御される。
【００４６】
しかし、Ｙ方向成分のゆがみは走査ライン長さＭｎを補正するだけでは十分ではない。なぜなら、各走査ラインにおいて描画が開始されるべき位置（以下、描画開始位置とする）は、基板２０の形状に応じて変化する。例えば図６では描画開始位置は位置決めマークＰ１およびＰ３を結ぶ直線上にあり、図中最下段に示すようにＹ座標値は一律に減少する。また、走査ライン長さＭｎの伸縮に伴って走査開始位置から描画開始位置までの距離も伸縮されるので同一の走査開始位置（Ｙ＝０）から走査し始めれば、基板２０に対してずれが生じる。そこで、本実施形態では各走査ラインごとに走査開始位置を伸縮率に応じて補正することで、Ｙ方向における描画の範囲を基板２０の形状に適応させている。
【００４７】
まず、第ｎの走査ラインにおいて、走査開始位置ＳＰｎから描画開始位置ＤＰｎまでの距離ＰＹｎは（７）式で表わされる。
ＰＹｎ＝（ＰＹ３―ＰＹ１）・ｎ／Ｎ＋ＰＹ１ （７）
【００４８】
伸縮率Ｔｎを考慮した設計上の描画開始位置はＱＹ１・Ｔｎ（＝ＱＹ３・Ｔｎ）であり、ＱＹ１＝ＱＹ３＝ＱＹとすると、設計上の描画開始位置と実際に描画すべき描画開始位置ＤＰｎのＹ座標の誤差εｎは式（８）により求められる。
εｎ＝ＰＹｎ−ＱＹ・Ｔｎ （８）
【００４９】
従って、Ｙ＝０の位置から誤差εｎ分だけ走査開始位置ＳＰｎをＹ方向に沿って移動させれば、描画開始位置ＤＰｎを基板２０の形状に対応した位置に実質的に一致させることができる。この誤差εｎを走査開始位置の変位量とする。
【００５０】
以上のように、第ｎの走査ラインについてポリゴンミラー３０による走査開始位置ＳＰｎを移動させ、かつ伸縮率Ｔｎに応じて走査ライン長さＭｎを補正することにより、各走査ラインごとにＹ方向成分のゆがみに応じて描画領域ＤＷが適宜補正できる。なお、ＣＰＵ５０では変位量εｎに基いて主走査方向における走査開始指令信号が生成され、走査開始指令信号は描画制御部５６に対して出力される。これによりレーザビームによる主走査方向の走査開始位置が変位量εｎに応じて定められる。
【００５１】
要するに、各走査ラインに対応して、描画テーブル１８をθテーブル１６により回転させ、かつ描画制御部５６によって走査開始位置および走査ライン長さを制御することにより、基板２０のＹ方向成分およびＸ方向成分の双方のゆがみに応じて回路パターンのラスタデータを補正でき、設計された描画領域ＤＷのデータを基板２０の描画領域ＤＷ’に実質的に一致させることができる。
【００５２】
しかし、上述の走査開始位置の変位量εｎは描画テーブル１８の回転を考慮していないため、以下の方法でさらに補正される。
【００５３】
図７はＸ方向の補正のために基板２０を回転させたときに生じる誤差を示す概念図である。まず、第１の走査ラインＬ１における走査開始位置の変位量ε１の補正について説明する。式（１）で与えた傾きＳ１の補正のためには、第１の走査ラインについて傾きＳ１を相殺するように基板２０はθテーブル１６によりθ１だけ回転させられる。ここで、位置決めマークＰ１およびＰ２の中点をＰ５とし、回転によって生じた中点Ｐ５におけるＹ方向の変位量をｄｘ１、Ｘ方向の変位量ｄｙ１とすると、これら変位量ｄｘ１およびｄｙ１はそれぞれ（９）式および（１０）式により求められる。
ｄｘ１＝｛（ＰＸ１＋ＰＸ２）／２―ＣＸ｝・（１−ｃｏｓθ１） （９）
ｄｙ１＝｛（ＰＸ１＋ＰＸ２）／２―ＣＸ｝・ｓｉｎθ１ （１０）
【００５４】
ここで、θ１は実際には微小角であるので、ｃｏｓθ１は実質的に１とみなすことができ、またｓｉｎθ１は実質的に傾きＳ１（＝ｔａｎθ１）とみなすことができる。従って、変位量ｄｘ１およびｄｙ１はそれぞれ（１１）式および（１２）式により近似的に求めることができる。
ｄｘ１＝０ （１１）
ｄｙ１＝｛（ＰＸ１＋ＰＸ２）／２―ＣＸ｝・Ｓ１ （１２）
【００５５】
このように、回転による描画位置への影響は実質的にＹ方向の変位量ｄｙ１においてのみ考慮すればよい。本実施形態では、この変位量ｄｙ１を走査開始位置の変位量ε１に足し込み、これにより第１の走査ラインＬ１の走査開始位置が描画テーブル１８の回転を考慮した値に補正される。即ち、第１の走査ラインＬ１の走査開始位置はＹ＝０の位置から（ε１＋ｄｙ１）だけＹ方向に移動した位置に決定される。
【００５６】
一方、第Ｎの走査ラインについて同様に考えると、位置決めマークＰ３およびＰ４の中点Ｐ６に関する回転による変位量ｄｙＮは（１３）式により近似的に求めることができる。
ｄｙＮ＝｛（ＰＸ３＋ＰＸ４）／２―ＣＸ｝・ＳＮ （１３）
【００５７】
ここで図７の下段に示すように、変位量ｄｙの変化がＸ方向に関してｄｙ１からｄｙＮまで一律に変化しているとみなし、第ｎの走査ラインにおける変位量ｄｙｎは（１４）式により求められる。
ｄｙｎ＝（ｄｙＮ―ｄｙ１）・ｎ／Ｎ＋ｄｙ１ （１４）
【００５８】
以上のように、第ｎの走査ラインＬｎの走査開始位置はＹ＝０の位置から（εｎ＋ｄｙｎ）だけＹ方向に移動した位置に定められる。
【００５９】
このように、ＣＰＵ５０においては、４つの位置決めマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４の座標に基いてＹ方向に沿う各走査ラインの伸縮率を直線近似して算出すると共に、各走査ラインのＹ方向に対する基板２０の傾きを直線近似して算出する。そして、伸縮率および傾きに基いて、各走査ラインについて基板２０の描画開始位置および回転位置と走査ライン長さとの補正量を決定し、Ｘテーブル１４の移動およびθテーブル１６の回転を調整すべくＸ軸制御部７４およびθ軸制御部７６を制御し、また描画のタイミングを調整すべく描画制御部５６を制御する。
【００６０】
本実施形態においては、基板２０の寸法を検出し、基板２０のゆがみをＹ方向およびＸ方向の２つの成分に分けて補正している。Ｙ方向における基板２０のゆがみに対しては、各走査ラインの描画開始位置と走査ライン長さを補正しており、Ｘ方向における基板２０のゆがみに対しては、各走査ラインのＹ方向に対する傾きを補正している。従って、各画素に対して逐次基板２０に描画すべき位置がリアルタイムに補正されるので、基板２０のゆがみに応じて回路パターンを高精度に描画できる。
【００６１】
図８〜図１０はレーザ描画装置において実行される描画処理を示すフローチャートである。この描画処理は基板２０が描画テーブル１８上に配設された後に実行される。
【００６２】
まず、ステップＳ１０１では、Ｘテーブル１８が第１計測点まで移動させられる。この第１計測点においては、ＣＣＤカメラ３６の視野に位置決めマークＰ３が、ＣＣＤカメラ３８の視野には位置決めマークＰ４が入る。そしてステップＳ１０２においてＣＣＤカメラ３６、３８により位置決めマークＰ３、Ｐ４が撮像されて、ＣＰＵ５０においてその中心座標Ｐ３（ＰＸ３，ＰＹ３）、Ｐ４（ＰＸ４，ＰＹ４）が求められる。
【００６３】
続いて、ステップＳ１０３においてＸテーブル１８が第２計測点まで移動させられ、ステップＳ１０４においてＣＣＤカメラ３６、３８により位置決めマークＰ１、Ｐ２が撮像されて、ＣＰＵ５０においてその中心座標Ｐ１（ＰＸ１，ＰＹ１）、Ｐ２（ＰＸ２，ＰＹ２）が求められる。なお、第２計測点とはＣＣＤカメラ３６の視野に位置決めマークＰ３が、ＣＣＤカメラ３８の視野には位置決めマークＰ４が入る位置である。
【００６４】
ステップＳ１０１〜１０４により位置決めマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４の座標が算出されると、ステップＳ２０１以下が実行され基板２０への描画が行われる。
【００６５】
まずステップＳ２０１において、Ｎ走査ライン分の傾きＳ、伸縮率Ｔおよび走査開始位置の補正量（ε＋ｄｙ）等の算出や、レーザ発生器２４をウオームアップする等の描画準備が行われ、ステップＳ２０２においてＸテーブル１４およびθテーブル１６により描画テーブル１８、即ち基板２０が描画開始位置に移動させられる。さらに、ステップＳ２０３において走査回数のループカウンタが初期化（ｎ＝１）された後、ステップＳ２０４においてＣＰＵ５０による指令信号に基いて描画動作が開始される。
【００６６】
以下のステップＳ３０１〜３０６における描画処理は、カウンタｎが走査ライン数Ｎを超えるまで繰り返し実行される。詳述すると、まずステップＳ３０１において傾きＳｎに基いて求められた回転量θｎ分だけθテーブル１６が回転させられる。次にステップＳ３０２において補正量（εｎ＋ｄｙｎ）に基いて走査開始位置、即ち走査開始のタイミングが設定され、さらにステップＳ３０３において伸縮率Ｔｎに基いてクロックパルスの周波数等が設定される。ステップＳ３０４ではステップＳ３０２において設定された走査開始位置から、ステップＳ３０３において設定された伸縮率Ｔｎに応じて１走査ライン分の走査を行う。
【００６７】
ステップＳ３０４が終了すると、ステップＳ３０５においてカウンタｎが１だけインクリメントされ、ステップＳ３０６においてカウンタｎが走査ライン数Ｎを超えたか否かが判定される。Ｎ走査ライン分の描画が終了していなかったときはステップＳ３０１に戻り、終了したときには描画テーブル１８を初期位置に復帰して（ステップＳ３０７）、描画処理を終了する。
【００６８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、プリント回路基板の複雑な伸縮に応じて回路パターンを補正し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るレーザ描画装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】 図１に示すレーザ描画装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 基板に描画すべき回路パターンのデータを２次元的に示す概念図である。
【図４】 図１に描画される基板を示す概念図である。
【図５】 図４の基板について、主走査方向に対する走査ラインの傾きを示す概念図である。
【図６】 図４の基板について、主走査方向における走査ライン長さの伸縮率を示す概念図である。
【図７】 図５に示す基板の傾きを補正するために基板を回転させた際に生じる誤差を示す概念図である
【図８】 図１に示すレーザ描画装置による描画処理の第１段階を示すフローチャートである。
【図９】 同レーザ描画装置による描画処理の第２段階を示すフローチャートである。
【図１０】 同レーザ描画装置による描画処理の第３段階を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１４ Ｘテーブル
１６ θテーブル
１８ 描画テーブル
２４ レーザ発生器
３０ ポリゴンミラー
３６、３８ ＣＣＤカメラ
５０ ＣＰＵ
５６ 描画制御部
７４ Ｘ軸制御部
７６ θ軸制御部
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 位置決めマーク

Claims (7)

1. 被描画体をレーザビームにより主走査方向に沿って繰り返し走査させるとともに、前記被描画体を主走査方向と交差する副走査方向に沿って搬送することにより、前記被描画体を主走査方向に沿うラインごとに描画するレーザ描画装置であって、
   前記被描画体を固定し、前記被描画体を副走査方向に送り得るとともに、所定の回転中心を中心に前記被描画体を回転し得るテーブルと、
   前記被描画体に設けられた複数の位置決めマークの相対位置を検出する検出手段と、
   検出された前記位置決めマークの相対位置に基づいて、各ラインについて、主走査方向に対する傾きと主走査方向における基準ライン長さに対する伸縮率とを直線近似して算出する演算手段と、
   前記傾きおよび前記伸縮率に基いて、前記被描画体の描画開始位置および回転位置を調整する調整手段と
   を備えるレーザ描画装置。
2. 前記テーブルが、前記被描画体を副走査方向に搬送するＸテーブルと、このＸテーブルに対して前記被描画体を回転し得るθテーブルとを備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ描画装置。
3. 前記主走査方向は前記副走査方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ描画装置。
4. 前記検出手段が前記テーブルに対して固定されたＣＣＤカメラを備え、前記位置決めマークを撮像して画像処理を施すことにより前記位置決めマークの２次元相対座標を算出することを特徴とする請求項１に記載のレーザ描画装置。
5. 前記位置決めマークが、前記被描画体の副走査方向一端部の主走査方向両端に配列される第１および第２位置決めマークＰ１、Ｐ２と、前記被描画体の副走査方向他端部の主走査方向両端に配列される位置決めマークＰ３、Ｐ４とを備え、
   これら位置決めマークの２次元相対座標をＰ１（ＰＸ１、ＰＹ１）、Ｐ２（ＰＸ２、ＰＹ２）、Ｐ３（ＰＸ３、ＰＹ３）、Ｐ４（ＰＸ４、ＰＹ４）とし、これら位置決めマークに対応した設計上の位置決めマークの２次元座標をＱ１（ＱＸ１、ＱＹ１）、Ｑ２（ＱＸ２、ＱＹ２）、Ｑ３（ＱＸ３、ＱＹ３）、Ｑ４（ＱＸ４、ＱＹ４）とするとき、前記伸縮率の副走査方向両端の値を、
   Ｔ１＝（ＰＹ２―ＰＹ１）／（ＱＹ２―ＱＹ１）
   ＴＮ＝（ＰＹ４―ＰＹ３）／（ＱＹ４―ＱＹ３）
   とし、その間の各ラインにおける伸縮率を直線近似することを特徴とする請求項１に記載のレーザ描画装置。
6. 前記位置決めマークが、前記被描画体の副走査方向一端部の主走査方向両端に配列される第１および第２位置決めマークＰ１、Ｐ２と、前記被描画体の副走査方向他端部の主走査方向両端に配列される位置決めマークＰ３、Ｐ４とを備え、
   これら位置決めマークの２次元相対座標をＰ１（ＰＸ１、ＰＹ１）、Ｐ２（ＰＸ２、ＰＹ２）、Ｐ３（ＰＸ３、ＰＹ３）、Ｐ４（ＰＸ４、ＰＹ４）とするとき、前記傾きの副走査方向両端の値を、
   Ｓ１＝（ＰＸ２―ＰＸ１）／（ＰＹ２―ＰＹ１）
   ＳＮ＝（ＰＸ４―ＰＸ３）／（ＰＹ４―ＰＹ３）
   とし、その間の各ラインにおける前記主走査方向に対する傾きを直線近似することを特徴とする請求項１に記載のレーザ描画装置。
7. 前記主走査方向に対する傾きを補正するためにラインごとに前記テーブルを回転させ、このとき前記テーブルの回転中心からの距離と回転角度に応じた距離だけ前記描画開始位置を補正することを特徴とする請求項６に記載のレーザ描画装置。

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