JP6925783B2 - パターン描画装置及びパターン描画方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、基板上に形成された位置調整のため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用カメラと位置ずれ検出用の校正パターン間の位置ずれ及び光学ヘッドのパルス光と校正パターン間の位置ずれをそれぞれ検出することにより、設計値に対するAM用カメラと光学ヘッド間の位置ずれを検出するようにしたパターン描画装置が開示されている。
位置ずれ検出動作は、実際に描画する動作に近い状態で行われるのが望ましく、そうでないと、この検出時期の違いでさえも位置ずれが発生する。具体的には、ワークテーブルの光学ヘッドに対する相対移動動作とレーザ照射系における照射タイミングとの時間的なずれが位置ずれとなって表れる。より高精度のパターン描画が要求される場合、この位置ずれが無視できなくなるが、特許文献1での位置ずれ検出方式においては、このような問題について全く考慮されていない。
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、光学ヘッド用カメラ3と光学部4が搭載される光学ヘッド用カメラ台5が取付けられており、ワークテーブル2のX方向への移動により、コ字状のゲート7の下を通過できるようになっている。
ゲート7の手前側には、光学ヘッドを複数個含む光学ヘッドユニット8が取付けられており、光学ヘッドユニット8に対して相対移動する基板1にレーザ光を照射して所望のパターンの描画を行うようになっている。この光学ヘッドユニット8には基板1に形成されたAM9を読取るための同軸照明型のAM用カメラ10が取付用部材11を介して取付けられている。
光学ヘッドユニット8の各光学ヘッドは、可動マイクロミラーがマトリクス状に配置されたディジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)を使用したものであり、各可動マイクロミラーの傾きを制御手段からのオン、オフ信号により制御するようになっているものである。このような光学ヘッドは、例えば特開2009-80324号公報で知られているものである。
なお、透過部23の大きさであるが、遮光部24に対して相対的に相当小さいものであるが、図3と4では、判りやすくするために大きめに描いてある。
全体制御部45は例えばプログラム制御の処理装置によって実現され、全体制御部45の外側に設けられている機能要素のうちの光学ヘッド用カメラ3及びAM用カメラ10を除いて、一部または全部は全体制御部45の内部で実行されるようにしてもよい。
なお、図5においては、各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、パターン描画装置として必要な全てを示している訳ではない。
図2において、ワークテーブル2をX方向及びまたはY方向に移動させ、基板1に形成されたAM9をAM用カメラ10で読取れるよう位置合わせする。その後、読取ったAM9の検出位置を基準にして、位置情報を含む描画情報に従ってワークテーブル2をX方向及びまたはY方向へ移動させながら、光学ヘッドユニット8の光学ヘッドからの照射光を基板1に照射し、所望のパターンを描画する。
図2及び図3において、先ず後述する位置情報Aに基づき、ワークテーブル2をX方向及びY方向に移動させることにより、光学部4上の校正パターン21をAM用カメラ10で読取れるよう位置合わせし(図10のフローチャートのステップ81、以下ステップ番号・・・とだけ記載する)、その後、AM用カメラ10で校正パターン21を読取る(ステップ82)。
図5における位置ずれ検出部47は、AM用カメラ10の読取画像に基づき、透過部52の例えば面積中心を求める方法によりその中心56を求め、AM用カメラ10の視野54の中心55との座標差(ΔX1、ΔY1)(ΔX1はX方向の座標差、ΔY1はY方向の座標差であり、以下同様に表記する)を求める(ステップ83)。なお、この場合の中心55は、AM用カメラ10の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。
図7は、この時の光学ヘッド用カメラ3の読取画像を説明するための図である。図7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、56は透過部52の中心、62は光学ヘッド用カメラ3の視野、63は視野62の中心である。透過部52は明るく光っており、その周辺は暗くなっている。
図5における位置ずれ検出部47は、光学ヘッド用カメラ3の読取画像に基づき、透過部52の中心56を例えば面積中心を求める方法により求め、光学ヘッド用カメラ3の視野62の中心63との座標差(ΔX2、ΔY2)を求める(ステップ85)。なお、この場合の視野62の中心63は、光学ヘッド用カメラ3の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。
図9は、この時の光学ヘッド用カメラ3の読取画像を説明するための図である。図9において、65は描画された位置ずれ検出用描画パターンであり、この位置ずれ検出用描画パターン65は明るくなっている。一方、校正パターン51は透過部52を含めて図示してあるが、暗くなっており、認識はできない。62は光学ヘッド用カメラ3の視野、63は視野62の中心である。
設計値に基づいて、光学ヘッド用カメラ3の視野の中に、通常の描画動作と同様に、ワークテーブル2を移動させながら、光学ヘッドユニット8に含まれる複数の光学ヘッドのうちの描画位置の基準になるものとして設計してある光学ヘッド、例えば光学ヘッドユニット8のY方向で見て端側にある光学ヘッド(以下、基準光学ヘッドと呼ぶ)におけるDMD内の選択された可動マイクロミラーを動作させて描画する。この場合、位置ずれ検出用描画パターン31の中心が光学ヘッド用カメラ3の視野の中心と一致するように描画する。
なお、この場合、設計値に対して大きな位置ずれがあっても、図9において、位置ずれ検出用描画パターン65が光学ヘッド用カメラ3の視野の中から外れないよう、余裕があるように、位置ずれ検出用描画パターン31や光学ヘッド用カメラ3の視野の大きさを設定しておく必要がある。
位置情報を含む描画情報を与えて基板1に所望のパターンを実際に描画する場合、AM用カメラ10でのAM検出位置を基準にするが、図1は、所望のパターンを実際に描画する場合においては、設計値に基づき定まる位置と実際に描画される位置とは、(ΔXA、ΔYA)の位置ずれが発生してしまうことを示している。
さらに、図8に示す位置ずれ検出用描画パターン31の大きさ(直径)は必要に応じて調整できるので、その読取画像から特定位置としての中心が検出しやすくなり、この観点からも位置ずれ検出精度を向上させることができる。
例えば、以上の実施例においては、先にAM用カメラ10で校正パターン21を読取り、次に光学ヘッド用カメラ3で校正パターン21や位置ずれ検出用描画パターンを読取るようにしたが、この逆でもよい。
しかしながら、設計値に基づいて、例えば光学ヘッド用カメラ3の視野の中心から(ΔXp、ΔYp)だけずれた位置に位置ずれ検出用描画パターン65の中心66が位置するように描画するようにしてもよい。
この場合、上記の方法で検出された座標差(ΔXA、ΔYA)には、上記のずれ(ΔXp、ΔYp)に対応する分も含むので、位置ずれ検出部47は(ΔX1、ΔY1)+(ΔX2、ΔY2)+(ΔX3、ΔY3)−(ΔXp、ΔYp)を計算し、この結果の座標差(ΔXB、ΔYB)を補正値として記憶しておくか、描画制御部46が補正の際に前記計算を行うようにしてもよい。
しかしながら、図1に示すように、座標差(ΔX2、ΔY2)と(ΔX3、ΔY3)の合算値、すなわち座標差(ΔX4、ΔY4)を一度に検出することができれば、上記のように座標差(ΔX4、ΔY4)の成分である座標差(ΔX2、ΔY2)と(ΔX3、ΔY3)を個別に求める必要はない。
なお、この場合、設計値に対して大きな位置ずれがあっても、位置ずれ検出用描画パターン67のリングの内側部分68が透過部52からはみ出たり、透過部52が位置ずれ検出用描画パターン67のリングの外側部分にはみ出たりしないよう、余裕があるように、位置ずれ検出用描画パターンのリングの内径や外径、透過部の大きさを設定しておく必要がある。
そしてこの場合にも、図5における位置ずれ検出部47は、座標差(ΔX1、ΔY1)と(ΔX4、ΔY4)を合算し、合計の座標差(ΔXA、ΔYA)を補正値として記憶しておくか、位置ずれ検出部47で各座標差(ΔX1、ΔY1)、(ΔX4、ΔY4)を求めてそれぞれを記憶しておくだけとし、描画制御部46が補正の際に合算するようにしてもよい。
5:光学ヘッド用カメラ台 8:光学ヘッドユニット 9、12:AM、
10:AM用カメラ 21:校正パターン 22:校正パターン形成板、
23:透過部 24:遮光部 31、32:位置ずれ検出用描画パターン、
41:光学ヘッド用カメラ制御部 42:AM用カメラ制御部、
43:ワークテーブル駆動制御部 44:光学ヘッド制御部 45:全体制御部、
46:描画制御部 47:位置ずれ検出部 51:校正パターン 52:透過部、
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 62:光学ヘッド用カメラの視野
63:光学ヘッド用カメラの視野の中心 65、67:位置ずれ検出用描画パターン
66:位置ずれ検出用描画パターンの中心
69:位置ずれ検出用描画パターンのリングの内側部分の中心
Claims (6)
- 光学ヘッドを有し、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と前記光学ヘッド間の相対移動量を制御し、前記光学ヘッドにより前記ワークにパターンを描画するようにしたパターン描画装置において、
前記アライメントマークと、位置ずれ検出用の第一のパターンの画像と、を読取る第一の撮像部と、
前記第一パターンの画像と、前記テーブルと前記光学ヘッド間の相対移動を行いながら前記光学ヘッドからの照射光により描画した位置ずれ検出用の第二のパターンの画像と、を読取る第二の撮像部と、
前記第一撮像部の読取画像に基づいて当該第一撮像部の視野中心と前記第一パターンの中心との間の第一の座標差と、前記第二撮像部の読取画像に基づいて前記第一パターンの中心と前記第二パターンの特定位置との間の第二の座標差と、を求める位置ずれ検出部と、を備え、
前記第一のパターンは、透過部を中央部に残した遮光部で構成され、
前記第二のパターンは、リング状のパターンであり、
前記第二の座標差は、前記第一パターンの中心と前記第二パターンの中心との間の座標差であり、
前記第二の撮像部による読取画像において、前記第二のパターンの内側部分の画像が暗く認識され、前記第二のパターンの残りの部分の画像が明るく認識されるようになっており、前記第二のパターンの内側部分の画像が前記第一のパターンの前記透過部の画像からはみ出ないように、かつ、前記第一のパターンの前記透過部の画像が前記第二のパターンの外側部分にはみ出ないように、前記第一のパターンの大きさ及び前記第二のパターンの内径及び外径が設定される、パターン描画装置。 - 前記第一座標差及び第二座標差に基づいて前記アライメントマークの読取り位置を基準にした相対移動量を補正する、請求項1に記載のパターン描画装置。
- 前記第二パターンは、備えられる複数の光学ヘッドのうちの描画位置の基準となる光学ヘッドにより描画される、請求項1又は2に記載のパターン描画装置。
- 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と光学ヘッド間の相対移動量を制御し、前記光学ヘッドにより前記ワークにパターンを描画するようにした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第一の撮像部により位置ずれ検出用の第一のパターンの画像を読取ることにより当該第一撮像部の視野中心と前記第一パターンの中心との間の第一の座標差を求める第一の工程と、
前記テーブルと前記光学ヘッド間の相対移動を行いながら前記光学ヘッドからの照射光により位置ずれ検出用の第二のパターンを描画する第二の工程と、
前記第一パターンと前記第二パターンの画像を読取る第二の撮像部の読取画像に基づいて前記第一パターンの中心と前記第二パターンの特定位置との間の第二の座標差を求める第三の工程と、を備え、
前記第一のパターンは、透過部を中央部に残した遮光部で構成され、
前記第二のパターンは、リング状のパターンであり、
前記第二の座標差は、前記第一パターンの中心と前記第二パターンの中心との間の座標差であり、
前記第二の撮像部による読取画像において、前記第二のパターンの内側部分の画像が暗く認識され、前記第二のパターンの残りの部分の画像が明るく認識されるようになっており、前記第二のパターンの内側部分の画像が前記第一のパターンの前記透過部の画像からはみ出ないように、かつ、前記第一のパターンの前記透過部の画像が前記第二のパターンの外側部分にはみ出ないように、前記第一のパターンの大きさ及び前記第二のパターンの内径及び外径を設定する、パターン描画方法。 - 前記第一座標差及び第二座標差に基づいて前記アライメントマークの読取り位置を基準にした相対移動量を補正する第四の工程を備える、請求項4に記載のパターン描画方法。
- 前記第二パターンを、備えられる複数の光学ヘッドのうちの描画位置の基準となる光学ヘッドにより描画する、請求項4又は5に記載のパターン描画方法。
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