JP6483536B2 - パターン描画装置及びパターン描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステージ上に載置された基板上の感光材料に光学ヘッドからレーザを照射して配線パターン等を描画するパターン描画装置及びパターン描画方法に関する。

上記の如きパターン描画装置においては、基板上に形成された描画位置の基準となるアライメントマーク（以下ＡＭと呼ぶ）を読取るためのＡＭ用カメラが設けられる。前記パターン描画装置で描画を行う際、ＡＭ用カメラと光学ヘッドとの位置関係を事前に計測する方法が提案されている。
例えば、特許文献１においては、校正用パターンを用意し、この校正用パターンを前記ＡＭ用カメラで計測し、次に光学ヘッドからの照射光の位置を光学ヘッド観察用カメラで計測し、さらにこの光学ヘッド観察用カメラで校正用パターンを計測することにより行われる。

この特許文献１の方法においては、光学ヘッド観察用カメラにはＣＣＤカメラなどを使用し、光学ヘッドからの照射光と校正用パターンのどちらも画像測定しなければならない。しかしながら、照射光が微細で、それに比して校正用パターンが大きい場合には、光学ヘッド観察用カメラの倍率で微細光と校正用パターンの両方の画像測定はできない。

この問題は、照射光が大きければ解決するが、光学ヘッドに例えばデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：登録商標）を使用した、微細照射光を用いるパターン描画装置の場合、その照射光を大きくしようとすると高精細なパターン描画ができなくなる欠点がある。

特開平2012-209443号公報

そこで、本発明は、光学ヘッドからの照射光サイズにかかわらず、高精度な描画位置の校正を可能にすることを目的とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載のパターン描画装置においては、ワークが載置されるテーブルと、当該テーブルの移動を制御するテーブル駆動制御部と、前記ワークに形成された描画位置の基準となるアライメントマークを読取るための第一のカメラと、前記ワークに光を照射して描画を行うための複数の光学ヘッドを有するパターン描画装置において、遮光部と当該遮光部の内側に位置する透過部から成る校正パターンが形成された校正パターン部であって前記第一のカメラにより前記校正パターンの全体画像を読取ることができるものと、前記光学ヘッドのうちの描画位置の基準となる光学ヘッドからの照射光を前記透過部を通過させて少なくとも当該透過部及び前記通過した照射光の画像を読取ることができる第二のカメラと、前記第一のカメラの読取画像に基づいて当該第一のカメラの視野中心と前記校正パターンの中心間の第一のずれを求めるとともに前記第二のカメラの読取画像に基づいて当該第二のカメラの視野中心と前記照射光間の第二のずれ及び当該第二のカメラの視野中心と前記校正パターンの中心間の第三のずれを求めるずれ検出部とを有し、前記テーブル駆動制御部は前記第一、第二及び第三のずれを用いてアライメントマーク読取り結果によって決定される移動量を補正することを特徴とする。

また、請求項２に記載のパターン描画方法においては、ワークに形成されたアライメントマークの読取り位置を基準にして前記ワークが載置されるテーブルの移動を制御するパターン描画方法において、前記アライメントマークを読取るための第一のカメラにより遮光部と当該遮光部の内側に位置する透過部から成る校正パターンの全体画像を読取ることにより当該第一のカメラの視野中心と前記校正パターンの中心間の第一のずれを求め、描画位置の基準となる光学ヘッドからの照射光を前記透過部を通過させて少なくとも当該透過部及び前記通過した照射光の画像を読取ることができる第二のカメラの読取画像に基づいて当該第二のカメラの視野中心と前記照射光間の第二のずれ及び当該第二のカメラの視野中心と前記校正パターンの中心間の第三のずれを求め、前記ワークが載置されるテーブルの移動を制御する場合に前記第一、第二及び第三のずれを用いてアライメントマーク読取り結果によって決定される移動量を補正することを特徴とする。

本発明によれば、光学ヘッドからの照射光サイズにかかわらず、高精度な描画位置の校正ができるようにすることが可能となる。

本発明の一実施例における校正処理を説明するための図である。 本発明の一実施例となるパターン描画装置の概略平面図である。 本発明の一実施例において、光学ヘッド観察用カメラ周辺の構造を説明するための図である。 本発明の一実施例となるパターン描画装置の制御部を説明するための図である。 ＡＭ用カメラの画像を説明するための図である。 光学ヘッド観察用カメラの画像を説明するための図である。

本発明の一実施例について説明する。図２は、本発明の一実施例となるパターン描画装置の概略平面図である。図２において、１はパターン描画を行うべきワークとなる基板で、Ｘ方向とＹ方向に移動可能なワークテーブル２の上に載置される。ワークテーブル２の上には、光学ヘッド観察用カメラ３と校正用光学部４が搭載される光学ヘッド観察用カメラテーブル５がガイドレール６に係合してＹ方向に移動可能な状態で取付けられている。ワークテーブル２はＸ方向への移動により、コ字状のゲート７の下を通過するようになっている。
ゲート７の手前側には、基板１に形成されたＡＭ８を読み取るためのＡＭ用カメラ９が搭載されているＡＭ用カメラテーブル１０がガイドレール１１に係合してＹ方向に移動可能な状態で取付けられている。またゲート７の向かい側には、ＤＭＤ方式によりスポット形状のレーザ光を照射して基板１にパターン描画を行う光学ヘッドを複数個含む光学ヘッドユニット１２が取付けられている。

図３は、図２の本発明の一実施例において、光学ヘッド観察用カメラ周辺の構造を説明するための図である。図３において、光学ヘッド観察用カメラテーブル５上に搭載される校正用光学部４は、透光性の平板部材に遮光性を持ったリング状の校正用パターン２１が形成された校正板２２と、校正用パターン２１のリングの内側にある透過部２３を通過した光を反射する反射鏡２４を保持する台座２５と、校正用基板２２を台座２５に対して所定の間隔を設けて取付ける筒状のスペーサ２６から成る。光学ヘッド観察用カメラ３は反射鏡２３からの光を受光する位置に配置されている。

図４は、本発明の一実施例となるパターン描画装置の制御部を説明するための図である。図４において、全体制御部４１は装置全体の動作を制御するもので、ワークテーブル２のＸ方向への移動を制御するワークテーブル駆動制御部４２と、光学ヘッド観察用カメラテーブル５のＹ方向への移動を制御する光学ヘッド観察用カメラテーブル駆動制御部４３と、ＡＭ用カメラテーブル１０のＹ方向への移動を制御するＡＭ用カメラテーブル駆動制御部４４と、光学ヘッド観察用カメラ３での読取り動作を制御し読取画像を処理する光学ヘッド観察用カメラ制御部４５と、ＡＭ用カメラ９での読取り動作を制御し読取画像を処理するＡＭ用カメラ制御部４６と、光学ヘッドユニット１２の各光学ヘッドの動作を制御する光学ヘッド制御部４７と、後述するずれを検出するずれ検出部４８を含む。全体制御部４１は例えばプログラム制御の処理装置によって実現され、上記機能要素のうちの一部は全体制御部４１とは別個に設けられても良い。

本実施例においては、基板に描画する場合、図４の全体制御部４１の制御の下で以下のように動作する。
先ず、図２で説明すると、後述する位置情報Ａに基づき、ワークテーブル２をＸ方向の図の上方へ移動させるとともに、光学ヘッド観察用カメラテーブル５とＡＭ用カメラテーブル１０をＹ方向へ移動させ、光学ヘッド観察用カメラテーブル５上に搭載された校正用光学部４上の校正用パターン２１をＡＭ用カメラ９で読取れるよう位置合わせする。

図５は、この状態でのＡＭ用カメラ９の画像を説明するための図である。図５において、５１は校正パターン、５２は校正パターン５１の透過部である。また、画像には現れないが、５４はＡＭ用カメラの視野、５５は視野５４の中心、５６は校正パターン５１の中心である。
図４におけるＡＭ用カメラ制御部４５は、ＡＭ用カメラ９の読取画像を処理し、校正パターン５１の画像部分から校正パターン５１の中心５６のＡＭ用カメラの視野５４における座標を求める。前記座標の原点は、視野の縦と横のピクセル数のそれぞれ１／２の位置とし、予め求めておくものする。

上記の位置情報Ａとは、設計段階では、ワークテーブル２と光学ヘッド観察用カメラテーブル５とＡＭ用カメラテーブル１０が互いに位置情報Ａにある時に、ＡＭ用カメラ９の視野５４の中心５５と校正パターン５１の中心５６が互いに一致するような位置情報である。

次に、図２で説明すると、後述する位置情報Ｂに基づき、ワークテーブル２をさらにＸ方向の図の上方へ移動させるとともに、光学ヘッド観察用カメラテーブル５をＹ方向へ移動させ、光学ヘッドユニット１２の描画位置の基準となる特定の光学ヘッドからの照射光（以下描画基準照射光と呼ぶ）が図３における校正パターン２１の透過部２３を通過するように位置合わせする。

図６は、この状態での光学ヘッド観察用カメラの画像を説明するための図である。図６において、図５と同じ番号のものは同じものである。６１は描画基準照射光である。また、画像には現れないが、６２は光学ヘッド観察用カメラ３の視野、６３は視野６２の中心である。なお、校正パターン５１については、透光部５２を含んだ一部が現れるだけである。
図４における光学ヘッド観察用カメラ制御部４５は、光学ヘッド観察用カメラ３の読取画像を処理し、透過部５２の部分から校正パターン５１の中心５６の光学ヘッド観察用カメラ３の視野６２における座標を求める。また、光学ヘッド観察用カメラ３の読取画像のうち、描画基準照射光６１の光学ヘッド観察用カメラ３の視野６２における座標を求める。前記座標の原点は、視野の縦と横のピクセル数のそれぞれ１／２の位置とし、予め求めておくものする。

上記の位置情報Ｂとは、設計段階では、ワークテーブル２と光学ヘッド観察用カメラテーブル５とＡＭ用カメラテーブル１０が互いに位置情報Ｂにある時に、校正パターン５１の中心５６と描画基準照射光６１と光学ヘッド観察用カメラ３の視野６２の中心６３とが互いに一致するような位置情報である。

次に、図４におけるずれ検出部４８は、すでに求められている各点の座標情報に基づいて、図５に示すように中心５５と５６間のずれ（Ｘ１、Ｙ１）を、図６に示すように照射光５３と中心５５間のずれ（Ｘ２、Ｙ２）及び中心５５と５６間のずれ（Ｘ３、Ｙ３）を求める。
ずれ（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）及び（Ｘ３、Ｙ３）の相互の関係を図１に示すが、ＡＭ用カメラ９の視野の中心５５と、照射光５３を出力している光学ヘッドとのずれ（ＸＲ、ＹＲ）は、（Ｘ１、Ｙ１）＋（Ｘ２、Ｙ２）＋（Ｘ３、Ｙ３）となり、ずれ検出部４８はこの計算を行い、記憶しておく。

基板に描画する場合、図２で説明すると、ワークテーブル２をＸ方向の図の上方へ移動させるとともに、ＡＭ用カメラテーブル１０をＹ方向へ移動させ、基板１に形成されたＡＭ８をＡＭ用カメラ９で読取れるよう位置合わせする。その後、図４におけるワークテーブル駆動制御部４２は、読取ったＡＭ８の座標を基準にして、指示された描画位置情報に従ってワークテーブル２をＸ方向とＹ方向へ移動させ、光学ヘッド制御部４７の制御により描画するが、この際、ワークテーブル駆動制御部４２はずれ検出部４８に記憶された上記のずれ（ＸＲ、ＹＲ）で移動量を補正する。

以上の実施例によれば、光学ヘッド観察用カメラで校正用パターンの全体画像と光学ヘッドの照射光を読取る必要がないので、照射光のサイズが小さくても問題なく校正が可能となる。

なお、以上の実施例においては、先にＡＭ用カメラで校正パターンを読取り、次に光学ヘッド観察用カメラで校正パターンを読取るようにしたが、この逆でも良い。

また、以上の実施例においては、校正パターンはリング状のものを採用しているが、校正パターン全体の画像から中心座標が、また透過部の画像から校正用パターンの中心座標が、それぞれＡＭ用カメラ、光学ヘッド観察用カメラの読取画像を処理することにより得られるなら、他の形状であっても良い。

１：基板 ２：ワークテーブル ３：光学ヘッド観察用カメラ ４：校正用光学部
５：光学ヘッド観察用カメラテーブル ６、１１：ガイドレール ７：ゲート
８：ＡＭ ９：ＡＭ用カメラ １０：ＡＭ用カメラテーブル
１２：光学ヘッドユニット ２１、５１：校正用パターン ２２：校正板
２３、５２：透過部 ２４：反射鏡 ２５：台座 ２６：スペーサ
４１：全体制御部 ４２：ワークテーブル駆動制御部
４３：光学ヘッド観察用カメラテーブル駆動制御部
４４：ＡＭ用カメラテーブル駆動制御部
４５：光学ヘッド観察用カメラ制御部 ４６：ＡＭ用カメラ制御部
４７：光学ヘッド制御部 ４８：ずれ検出部 ５４：ＡＭ用カメラの視野
５５：ＡＭ用カメラの視野の中心 ５６：校正パターンの中心
６１：照射光 ６２：光学ヘッド観察用カメラの視野
６３：光学ヘッド観察用カメラの視野の中心

Claims (2)

1. ワークが載置されるテーブルと、当該テーブルの移動を制御するテーブル駆動制御部と、前記ワークに形成された描画位置の基準となるアライメントマークを読取るための第一のカメラと、前記ワークに光を照射して描画を行うための複数の光学ヘッドを有するパターン描画装置において、遮光部と当該遮光部の内側に位置する透過部から成る校正パターンが形成された校正パターン部であって前記第一のカメラにより前記校正パターンの全体画像を読取ることができるものと、前記光学ヘッドのうちの描画位置の基準となる光学ヘッドからの照射光を前記透過部を通過させて少なくとも当該透過部及び前記通過した照射光の画像を読取ることができる第二のカメラと、前記第一のカメラの読取画像に基づいて当該第一のカメラの視野中心と前記校正パターンの中心間の第一のずれを求めるとともに前記第二のカメラの読取画像に基づいて当該第二のカメラの視野中心と前記照射光間の第二のずれ及び当該第二のカメラの視野中心と前記校正パターンの中心間の第三のずれを求めるずれ検出部とを有し、前記テーブル駆動制御部は前記第一、第二及び第三のずれを用いてアライメントマーク読取り結果によって決定される移動量を補正することを特徴とするパターン描画装置。
2. ワークに形成されたアライメントマークの読取り位置を基準にして前記ワークが載置されるテーブルの移動を制御するパターン描画方法において、前記アライメントマークを読取るための第一のカメラにより遮光部と当該遮光部の内側に位置する透過部から成る校正パターンの全体画像を読取ることにより当該第一のカメラの視野中心と前記校正パターンの中心間の第一のずれを求め、描画位置の基準となる光学ヘッドからの照射光を前記透過部を通過させて少なくとも当該透過部及び前記通過した照射光の画像を読取ることができる第二のカメラの読取画像に基づいて当該第二のカメラの視野中心と前記照射光間の第二のずれ及び当該第二のカメラの視野中心と前記校正パターンの中心間の第三のずれを求め、前記ワークが載置されるテーブルの移動を制御する場合に前記第一、第二及び第三のずれを用いてアライメントマーク読取り結果によって決定される移動量を補正することを特徴とするパターン描画方法。

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