KR20070106620A

KR20070106620A - 화상 형성 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070106620A
Application number: KR1020077019599A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 하시구치
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-11-02
Also published as: CN101120286A; WO2006090870A3; WO2006090870A2; JP2006235370A; JP4485381B2

Abstract

화상이 높은 위치 결정 정밀도로 형성될 수 있는 화상 형성 장치 및 방법이 제공된다. 화상 형성 장치는 워크가 적재되는 스테이지, 및 스테이지상에 적재된 워크의 기준 마크를 검출하고 기준으로서 검출된 기준 마크의 위치에 의거하여 화상을 형성하는 묘화 장치를 포함하며, 스테이지는 묘화 장치에 상대적으로 왕복 운동하고, 묘화 장치는 스테이지가 외부 루트로 이동할 때 기준 마크의 위치 데이터를 얻고, 스테이지가 복귀 루트로 이동할 때 얻어진 위치 데이터에 의거하여 워크에 화상을 형성하며, 스테이지의 외부 및 복귀 방향을 따라 연장된 워크의 한 쌍의 측 중 최후에 노광되는 측을 터치함으로써 상기 워크를 위치 결정하는 기준 위치 결정 부재는 스테이지에 형성된다.

화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 묘화 장치

Description

화상 형성 장치 및 방법{IMAGE FORMING DEVICE AND METHOD}

본 출원은 일본 공개 특허 출원 제2005-51610호로부터 35 U.S.C·119 하에 우선권을 주장하고, 그 명세서는 본원에 참조 문헌으로 포함되어 있다.

본 발명은 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 화상 형성 장치 내의 온도가 장치가 위치되어 있는 환경의 온도보다 더 높을 때에도 높은 위치 결정 정밀도로 워크에 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근에, 디스플레이용 유리 기판은 회로 패턴이 프린트된 어느 패턴 필름을 이용하지 않고 노광되는 소위 패턴리스(pattern-less) 노광이 넓게 실시되고 있다. 패턴리스 노광에서, 노광 장치는 x 방향으로 행으로 배열된 복수의 노광 헤드를 갖고 선택적으로 그 복수의 픽셀을 온/오프시켜 워크를 노광하며, 워크가 설치되고 x 방향에 수직한 y 방향으로 노광 유닛에 상대적으로 이동하는 노광 스테이지를 포함한다(예컨대, 일본 공개 특허 출원 제2004-163798호를 참조).

스테이지를 왕복 운동시킴으로써 노광 장치에 의해 노광을 실시할 때, 워크에 기준 마크의 위치는 스테이지가 외부 루트로 이동할 때 검출되고 화상 데이터가 외부 루트에서 검출된 기준 마크의 위치에 의거하여 보정되면서 스테이지가 복귀 루트로 이동할 때 워크가 노광된다.

여기서, 노광 장치가 동작될 때 대량의 열이 노광 헤드와 같은 장치의 열발생 부분에 의해 발생되는 것은 말할 필요도 없다. 따라서, 노광 장치 내부의 온도는 장치가 위치된 환경의 온도보다 더 높아진다.

한편, 장치가 노광 장치로 공급될 때까지 위치된 환경에 위치하는 워크는 환경의 온도와 같은 온도를 갖고, 그 온도는 노광 장치 내부의 온도보다 더 낮다.

따라서, 워크가 적재된 스테이지가 왕복 운동할 때 워크의 온도는 스테이지가 복귀 루트로 이동할 때 더 높으며, 결과적으로 복귀 루트에서 기준 마크의 위치는 스테이지가 외부 방향으로 이동할 때 기준 마크의 위치로부터 벗어나고 위치 정확도가 저하된다.

워크가 더 넓은 영역을 가질수록, 상술한 문제는 더 심각해 진다.

본 발명은 상기 상황을 고려하여 이루어졌고, 워크가 적재되는 스테이지, 및 상기 스테이지상에 적재된 상기 워크에 기준 마크를 검출하고 검출된 기준 마크의 위치에 의거하여 화상을 형성하는 묘화 장치를 포함하는 화상 형성 장치를 제공한다. 상기 스테이지는 상기 묘화 장치에 대하여 상대적으로 왕복 운동하며, 묘화 장치는 스테이지가 외부 루트상으로 이동할 때 기준 마크의 위치 데이터를 얻고 스테이지가 복귀 루트상으로 이동할 때 위치 결정 데이터에 의거하여 워크에 화상을 형성하고, 스테이지의 외부 및 복귀 방향을 따라 연장된 워크의 한 쌍의 측 중 최후에 노광되는 측을 터치함으로써 워크를 위치 결정하는 기준 위치 결정 부재는 스테이지상에 형성된다.

본 발명은 워크 위치의 검출 및 화상 형성이 스테이지를 왕복 운동시키면서 실행된 화상 형성 장치에 최소의 외부 및 복귀 루트로 기준 마크의 위치 편차를 만듦으로써 높은 위치 정밀도로 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 언급한 화상 형성 장치를 이용한 화상 형성 방법을 제공한다.

도 1은 제 1 실시형태의 노광 장치의 전체 구성을 도시하는 개략 사시도이다.

도 2는 제 1 실시형태의 노광 장치의 전체 구성을 도시하는 측면도이다.

도 3은 제 1 실시형태의 노광 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다.

도 4는 제 1 실시형태의 노광 장치의 스테이지 구성을 도시하는 사시도이다.

도 5는 제 1 실시형태의 노광 장치의 스테이지의 다른 예의 구성을 도시하는 사시도이다.

도 6은 제 1 실시형태의 노광 장치의 노광 유닛의 구성을 도시하는 사시도이다.

도 7A는 제 1 실시형태의 노광 장치의 노광 유닛의 노광 영역을 도시하는 평면도이다.

도 7B는 노광 유닛에 헤드 어셈블리의 정렬 패턴을 도시하는 평면도이다.

도 8은 제 1 실시형태의 노광 장치의 노광 유닛의 각 헤드 어셈블리에 도트 패턴의 정렬을 도시하는 평면도이다.

도 9는 제 1 실시형태의 노광 장치의 카메라의 구성을 도시하는 사시도이다.

도 10은 제 1 실시형태의 노광 장치에 노광된 감광 재료상에 마크를 메모리에 저장되고 기준으로 이용된 마크와 비교하는 절차를 도시하는 설명도이다.

도 11은 카메라 유닛에 의해 기록의 검출을 제어하는 제 1 실시형태의 노광 장치의 제어 시스템의 기능을 도시하는 블록도가다.

도 12는 제 1 실시형태의 노광 장치에 시간 보정 루틴을 시작하는 노광을 도시하는 흐름도이다.

도 13A는 제 1 실시형태의 노광 장치에서 핀을 위치 결정함으로써 감광 재료의 노광 위치 편차가 감소된 것을 도시하는 설명이이다.

도 13B는 종래 노광 장치에서 핀을 위치 결정함으로써 감광 재료의 노광 위치 편차가 감소된 것을 도시하는 설명도이다.

도 14A는 제 1 실시형태의 노광 장치에서 노광 유닛 및 카메라 유닛 사이의 위치 관계를 도시하는 측면도이다.

도 14B는 종래 노광 장치에서 노광 유닛 및 카메라 유닛 사이의 위치 관계를 도시하는 측면도이다.

<제 1 실시형태>

이하, 본 발명의 화상 형성 장치의 예가 설명될 것이다.

도 1 - 3에서 도시된 바와 같이, 제 1 실시형태에 따른 노광 장치(10)는 평 상 타입 장치이다.

노광 장치(10)는 각 컴포넌트가 정사각부를 갖는 정사각 배관이 프레임에 설치된 사각 프레임 본체(12)에 수용되도록 구성된다. 패널(도시되지 않음)은 프레임 본체(12)에 부착되어 프레임 본체(12)의 내부가 외부와 격리된다.

프레임 본체(12)는 높은 높이를 갖는 하우징 유닛(12A) 및 하우징 유닛(12A)의 일측면으로부터 돌출되도록 설치된 스테이지 유닛(12B)으로 구성된다.

스테이지 유닛(12B)의 상부면은 하우징 유닛(12A)보다 더 낮게 위치되고, 오퍼레이터의 힙 높이에 근접하도록 배열된다.

개폐 덮개(14)는 스테이지 유닛(12B)의 상부면에 설치된다. 힌지(도시되지 않음)는 하우징 유닛(12A)을 직면하는 측에 설치되어 상기 힌지가 배치된 측 둘레에서 개폐 덮개(14)가 개방 및 폐쇄될 수 있다.

스테이지(16)는 개폐 덮개(14)가 개방될 때 스테이지 유닛(12B)의 상부면에 노출된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 실질적으로 C자형 단면적을 갖는 다리부(16A)는 스테이지(16)의 하부면에 부착된다. 다리부(16A)는 다리부(16A)를 지지하고 스테이지 유닛(12B)으로부터 하우징 유닛(12A)으로 연장한 정반(定盤, 18)의 길이 방향을 따라 서로 병렬 배열되는 한 쌍의 슬라이딩 레일(20)을 통해 스테이지(16)를 슬라이드 가능하게 지지한다. 따라서, 스테이지(16)는 슬라이딩 레일(20)상에 마찰 저항이 거의 없이 y 방향을 따라 이동한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 워크의 예인 감광 재료(22) 가 설치된 스테이지(16)의 감광 재료 설치면(17)에는 2개의 위치 결정 핀(19A)이 화살표 'b'에 의해 도시된 스테이지의 이동 방향에 대해 상류측을 따라 x 방향으로 제공되고 제 3 위치 결정 핀(19A)이 관찰자에 더 가까운 측에 배치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 위치 결정 핀(19A) 대신에 L자형 위치 결정 룰러(19B, ruler)는 복귀 방향 'b'에 대해 상류측 및 관찰자에 가장 가까운 가장자리를 따라 구비될 수 있다. 위치 결정 핀(19A) 및 위치 결정 룰러(19B)는 본 발명의 기준 위치 결정 부재에 대응한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 감광 재료(22)는 스테이지(16)상에 구비되어 복귀 방향 'b'에 대해 상류측에 위치된 x 방향측 및 관찰자에 더 가까운 y 방향측이 위치 결정 핀(19A) 또는 위치 결정 룰러(19B)와 접촉된다. 위치 결정 핀(19A) 또는 위치 결정 룰러(19B)와 접촉된 감광 재료(22)의 2개의 측은 노광되는 측이다.

다수의 홈(도시되지 않음)은 진공 펌프와 같은 장치에 의해 홈 내에 부압을 가할 수 있게 구성되는 감광 재료 설치면(17)상에 구비된다. 감광 재료(22)는 미리 정해진 위치에 위치되고 위치 결정 핀(19A) 또는 위치 결정 룰러(19B)를 접촉하고 감광 재료 설치면(17)상의 홈에 부압을 가함으로써 감광 재료 설치면(17)상 가까이 고정되어 얼라인먼트 및 노광을 하면서 감광 재료(22)의 위치 일탈이 방지된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 정반(18)의 일단부가 스테이지 유닛(12B)에 도달하고, 오퍼레이터는 스테이지가 스테이지 유닛(12B) 하에 정반의 단부에 위치될 때 스테이지(16)로부터 감광 재료(22)를 적재하거나 제거할 수 있다.

정반(18)은 스테이지(16)가 왕복 운동하는 트랙의 베이스를 형성하기 위해 하우징 유닛(12A)을 형성하는 정사각형 배관에 굳게 고정되는 랙(rack, 24)에 의해 지지된다.

리니어 모터(26)는 정반(18)의 길이 방향을 따라 배열된 한 쌍의 슬라이딩 레일(20) 사이에 배열된다.

리니어 모터(26)는 널리 알려진 바와 같이 스테핑 모터의 구동 주재(principal)가 적용되고 고정자(28B) 및 코일(26A)[도 2 참조] 사이에 소정량의 갭을 형성하기 위해 스테이지(16)의 하부면에 구비된 정반(18) 및 고정자(26B)[즉, 자기부]의 길이 방향을 따라 제공된 폴형상 코일(26A)을 포함하는 리니어 드라이버이다.

스테이지(16)는 코일(26A)에 전기를 가함으로써 발생된 자기장으로부터 구동력을 수용하고 y 방향으로 슬라이딩 레일(20)을 따라 정반(18)에 이동한다.

상술한 바와 같이, 리니어 모터(26)는 스테핑 모터와 같은 동일한 구동 주재에 구동되어서 스테이지의 이동을 개시하고 중지할 때 그 속도, 위치 및 토크 패턴은 고정밀도로 전기적으로 제어될 수 있다.

노광 유닛(28)은 정반(18)에서의 스테이지(16)의 이동 트랙의 거의 중간에 배열된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 노광 유닛(28)은 스테이지(16)가 통과하는 하부에 문과 같은 구조를 형성하기 위해 폭 방향으로 단부를 형성하는 정반(18)의 양측에 가까이 서있는 한 쌍의 지지빔(30)을 가로질러 배열된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 노광 유닛(28)은 정반(18)의 폭 방향, 즉 x 방향으로 행으로 배열된 다수의 헤드 어셈블리(28A)를 포함한다. 헤드 어셈블리(28A)는 본 발명의 노광 헤드에 대응한다. 노광 유닛(28)에서, 스테이지(16)는 감광 재료(22)가 미리 정해진 타이밍에 각 헤드 어셈블리(28A)로부터 다수의 광빔(이후 상세히 설명될)으로 스테이지(16)에 조사되면서 일정 속도로 이동한다. 따라서, 감광 재료(22)가 노광된다.

노광 유닛(28)을 형성하는 헤드 어셈블리(28A)는 'm'행 × 'n'열(예컨대, 2행과 4열)로 도 7B에서 도시된 바와 같이 매트릭스 패턴으로 실질적으로 배열된다. 다수의 헤드 어셈블리(28A)는 x 방향으로 배열된다. 다른 말로, 헤드 어셈블리(28A)는 주사 방향 'b', 즉 스테이지(16)의 이동 방향과 수직하는 방향 또는 교차하는 방향으로 배열된다. 제 1 실시형태에 따른 노광 장치(10)에서, 8개의 헤드 어셈블리(28A)[1개의 행에 4개의 헤드 어셈블리(28A)가 2행으로]는 감광 재료(22)의 폭에 대해 제공된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 8개의 헤드 어셈블리(28A)는 지그재그 형상으로 배열된다. 노광 동안 스테이지(16)의 이동 방향 'b'에 대해 상류 행을 형성하는 4개의 헤드 어셈블리(28A)는 관찰자로부터 멀어지는 a 방향으로 스테이지(16)의 이동 방향에 대해 하류 행을 형성하는 4개의 헤드 어셈블리로부터 시프트된다. 따라서, y 방향으로 연장된 감광 재료(22)의 2개의 가장자리 사이에서 더 가까운 측에 배치된 가장자리의 노광은 더 먼 측에 위치된 가장자리의 노광이 완료된 후에 완료된다. 따라서, 더 가까운 측에 배치된 가장자리는 나중에 노광된 가장자리이다.

1개의 헤드 어셈블리(28A)에 의해 형성된 노광 영역(28B)은 단측이 주사 방향 'b'인 사각 형상을 갖고, 주사 방향 'b'에 대해 소정각으로 경사진다. 따라서, 도 7A에 도시된 바와 같이, 스테이지(16)가 이동할 때 노광이 완료된 벨트상 영역은 각 헤드 어셈블리(28A)에 의해 감광 재료(22)에 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 광원 유닛(29)은 하우징 유닛(12A) 내부에 스테이지(16)의 이동을 방해하지 않는다. 다수의 레이저 광원(반도체 레이저)은 광원 유닛(29)에 수용된다. 레이저 광원으로부터 출력된 레이저 광은 광파이버(도시되지 않음)를 통해 각 헤드 어셈블리(28A)로 가이드된다.

각 헤드 어셈블리(28A)에서, 광파이버에 의해 가이드되고 입력된 광빔은 픽셀 패턴으로 감광 재료(22)를 노광하기 위해 공간 광 변조 소자인 디지털 마이크로 미러 장치(이하, 도시되지 않지만 'DMD'를 참조)에 의해 픽셀부로 제어된다. 제 1 실시형태의 노광 장치에서, 복수의 픽셀은 1개의 픽셀의 밀도를 결정하기 위해 겹쳐진다.

도 8에 도시된 바와 같이, 노광 영역(28B)[즉, 노광이 완료된 영역]은 1개의 헤드 어셈블리(28A)에 의해 2차원적으로 배열된 픽셀(예컨대, 4×5)로 형성된다.

20개의 픽셀은 주사 방향에 대해 경사져서 픽셀의 1행은 주사 방향에 대해 더 하류측에 위치된 행의 2개의 인접한 픽셀 사이를 통과한다. 따라서, 픽셀 사이의 실제 피치는 감소될 수 있고, 고해상도의 화상이 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 스테이지(16)에 위치된 감광 재료(22)의 노광 처리는 스 테이지(16)가 하우징 유닛(12A)의 내부를 향하여(즉, 외부 루트 'a') 슬라이딩 레일(20)상에 이동할 시 실시되지 않지만, 스테이지(16)가 스테이지 유닛(12B)을 향하여(즉, 복귀 루트 'b') 하우징 유닛(12A)의 내부로부터 복귀되고 있다.

즉, 도 1 내지 도 3 및 도 9에 도시된 바와 같이, 외부 루트 'a'는 스테이지(16)상에 감광 재료(22)의 위치 결정 데이터를 얻는 루트이다. 얼라인먼트 유닛(32)은 위치 결정 데이터를 얻는 유닛으로서 사용되기 위해 정반(18) 위에 배치된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 얼라인먼트 유닛(32)은 외부 루트 'a'의 방향으로 노광 유닛(28)의 더 하류측에 배치되고, 도 9에 도시된 바와 같이, 얼라인먼트 유닛(32)은 하우징 유닛(12A)의 일부를 포함하는 한 쌍의 빔(34)에 고정된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 얼라인먼트 유닛(32)은 한 쌍의 빔(34)상에 고정된 베이스 유닛(36) 및 정반(18)의 폭 방향으로 베이스 유닛(36)에 대해 이동가능한 다수의 카메라 유닛(38)[제 1 실시형태에서 4개의 카메라]을 포함한다.

각 카메라 유닛(38)은 베이스 유닛(36)을 따라 독립적으로 구비된 한 쌍의 레일(40)에 카메라 베이스(42)를 통해 배치되고 x 방향으로 레일(40)상에 슬라이드하기 위해 서로 병렬로 배치된다.

렌즈 유닛(38B)은 카메라 유닛(38)에서 카메라 본체(38A)의 하부면에 구비된다. 링형상 스트로브 광원(38C)은 렌즈 유닛(38B)의 돌출 단부에 부착된다.

감광 재료(22)는 스테이지(16)상에 이 스트로부 광원(38C)으로부터의 광에 의해 조사되고 반사된 광은 렌즈 유닛(38B)을 통해 카메라 본체(38A)로 입력되어, 감광 재료(22)의 마크(M)가 촬영될 수 있다(도 9 참조).

각 카메라 베이스(42)는 볼 스크루 기구(44)에 의해 정반(18)의 폭 방향(즉, x 방향)으로 구동된다. 카메라 본체(38A)의 광축은 스테이지(16)의 이동 및 이 볼 스크루 기구(44)의 구동력에 의해 정반(18)의 폭 방향으로의 이동에 의해 감광 재료(22)로의 소망하는 위치에 고정될 수 있다.

스테이지(16) 및 감광 재료(22)의 상대 위치는 오퍼레이터에 의해 감광 재료 설치면상에 감광 재료(22)를 설치함으로써 결정되지만, 감광 재료(22)가 감광 재료 설치면(17)상에 위치되어야만 하는 위치 및 감광 재료(22)의 실제 위치 사이에 약간의 편차가 있을 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 감광 재료(22)상에 제공된 M 마크가 카메라 본체(38A)에 의해 촬영된다. 전술한 편차는 촬영으로 확인되고, 보정은 노광 유닛(28)에 의해 노광 타이밍으로 이루어진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(46)도 노광 장치(10)의 하우징 유닛(12A)의 내부에 제공된다. 노광 유닛(28) 및 얼라인먼트 유닛(32)은 챔버(46) 내부에 배치된다. 에어 컨디셔닝 유닛(50)은 노광 장치(10)의 근처에 배치되고 에어 컨디셔닝 유닛(50) 및 챔버(46)는 도관(48)에 의해 접속된다.

따라서, 미리 설정된 온도로 조절된 에어가 에어 컨디셔닝 유닛(50)으로부터 챔버(46)로 보내질 때 챔버(46)의 내부는 실제적으로 가압되고, 에어는 스테이지(16)가 이동한 공간을 통해, 즉 챔버(46) 내부의 압력의 경감만 프레임 본체(12)의 스테이지 유닛(12B)으로 흐른다. 에어 흐름 때문에, 노광 유닛(28) 주면의 먼지 는 제거될 수 있고 개폐 덮개(14)가 개방될 때 압력차 때문에 새로운 먼지의 주입이 방지될 수 있다.

또한, 제 1 실시형태에서, 정전기 제거 장치(52)[즉, 이온화 장치]는 노광 유닛(28)의 스테이지 유닛(12B)에 가까운 측에 정반(18)의 폭 방향으로 구성된다.

정전기 제거 장치(52)는 할로우 배관 형상의 송풍기(52A) 및 송풍기(52A)로 이온화된 에어를 공급하는 이온 발생 유닛(52B)을 포함한다. 정전기 제거 장치(52)는 정반(18)을 향하여 이온화된 에어를 송풍하도록 구성된다.

특히, 이온은 접지극 및 방전극 사이에 코로나 방전의 발생으로 인해 발생되고, 이 이온은 에어 송풍기원에 의해 송풍기(52A)로 가이드된다. 이온은 정전기 및 헤테로폴라 이온에 의해 대전된 먼지에 의해 중화되고 전기는 이후 제거된다.

따라서, 감광 재료(22)가 설치된 스테이지(16)가 정반(18)상에 이동될 때 감광 재료(22)의 표면은 중화되고 정전기에 의해 거기에 부착된 먼지는 스테이지(16)의 상부 공간에 부유하는 먼지가 에어의 송풍에 의해 제거되면서 제거될 수 있다.

감광 재료(22)상에 설정된 마크의 검출 제어는 감광 재료(22) 및 노광 유닛(28)의 상대적 위치가 이해되도록 설명될 것이다. 이 마크 검출 제어는 상술한 바와 같이 구성된 노광 장치(10)에서 얼라인먼트시에 실시된다.

얼라인먼트 유닛(32)에 의해 마크를 검출하는 제어 시스템의 기능적 블록도는 도 11에 도시된다.

스테이지 이동 제어 신호가 제어기(54)의 카메라 동작 제어 유닛(56)으로 입력될 때 활성화 신호는 카메라 유닛(38)으로 전송된다. 촬영이 활성화 신호에 의해 카메라 유닛(38)에 개시된다. 즉, 스테이지(16)의 이동의 타이밍은 카메라 유닛(38)에 의해 촬영 타이밍에 대응한다.

또한, 크기 데이터는 스테이지 이동 제어 신호로 폭 방향 위치 세팅 유닛(58)으로 입력되고 볼 스크루 기구(44)의 이동은 이 폭 방향 위치 세팅 유닛(58)에 의해 제어되어, 정반(18)에 대해 카메라 유닛(38)의 폭 방향은 조절된다.

카메라 유닛(38)의 촬영 동작 동안, 스테이지(16)는 정반(18)상에 일정 속도로 이동하여 스테이지(16)에 설치된 감광 재료(22)에 제공된 마크(M)가 카메라 유닛(38)에 의해 촬영된다.

촬영 데이터는 촬영 데이터의 분석이 실행되는 촬영된 데이터 분석 유닛(60)으로 전송된다. 촬영된 화상 데이터는 필수적 아날로그 데이터여서(즉, 광 강도는 광전자 전환 직후 전압으로 전환된다), 이 아날로그 데이터는 디지털 화상 데이터로 전환되고 디지털 화상 데이터는 위치 데이터와 함께 수적으로(즉, 밀도 값에 대해) 처리된다.

촬영된 데이터 분석 유닛(60)에서 분석된 디지털 화상 데이터는 마크 추출 유닛(62)으로 전송되고 마크는 추출되며 마크 검증 유닛(64)으로 전송된다. 한편, 디지털 화상 데이터에 대응하여 부착된 위치 데이터는 노광 위치 보정 계수 연산 유닛(66)으로 전송된다.

추출된 마크의 화상 데이터 및 마크 데이터 메모리(68)에 미리 저장된 마크 데이터는 마크 검증 유닛(64)에 의해 검증되고 마크 일관성 또는 비일관성을 나타내는 신호는 노광 위치 보정 계수 연산 유닛(66)으로 전송된다.

노광 위치 보정 계수 연산 유닛(66)에서, 일관되게 식별된 마크 데이터에 대응하는 위치 데이터 및 마크의 고유 위치 데이터(의도 위치 데이터) 사이의 차이가 검출되고 노광 위치의 보정 계수[즉, 스테이지(16)의 이동의 방향으로 노광 개시 위치 및 스테이지(16)의 폭 방향으로 각 픽셀의 시프트 위치]가 연산되고 노광 제어 시스템으로 전송된다.

제 1 실시형태의 노광 장치(10)에 실행된 마크 검출의 특징은 마크가 일정 속도로 스테이지(16)를 이동하면서 검출되는 것에 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 감광 재료(22)에 부착된 마크(M)가 원형이면 이동하는 스테이지(16)에 촬영된 마크의 화상은 촬영시에 셔터 속도에 의존하더라도 늘어난 원형 마크(ML)로 나타난다.

따라서, 마크 데이터 메모리(68)에 저장된 마크 데이터는 카메라 유닛(38)의 촬영 인자[즉, 셔터 속도, 스테이지(16)의 이동 속도, 등]와 결합된 화상(ML)으로 이루어진다. 다른 말로, 마크의 고유 형상의 화상 데이터 대신에 특정 촬영 조건 하에 촬영된 마크의 화상 데이터는 검증의 정확성을 향상시키기 위해 마크 데이터 메모리(68)에 저장된다.

이하, 노광 장치(10)의 기능이 설명될 것이다.

감광 재료(22)가 부착된 표면에 스테이지(16)는 하우징 유닛(12A)의 내부를 향해(즉, 외부 루트 'a') 일정 속도로 화살표 'a'의 방향으로 리니어 모터(26)의 구동력에 의해 정반(18)의 슬라이딩 레일(20)을 따라 스테이지 유닛(12B)으로부터 이동한다. 스테이지(16)가 얼라인먼트 유닛(32)을 통과할 때 감광 재료(22)상에 미 리 제공된 마크(M)는 카메라 유닛(38)에 의해 검출된다. 이 마크(M)는 미리 저장된 마크 데이터와 비교되고 위치 결정 관계에 의거하여 노광 유닛(28) 등에 의해 노광의 개시 타이밍이 보정된다.

상술한 노광 개시 타이밍 보정 루틴은 도 12의 흐름도에 도시된다.

단계(100)에서, 노광 개시 명령이 입력될 것인지가 결정되고 결정이 '예스'이면 루틴은 단계(102)로 진행하고 카메라 유닛 개시 명령은 카메라 유닛(38)으로 입력된다. 반면, 단계(100)에서 결정이 '노'이면 루틴은 완료된다.

카메라 유닛 개시 명령이 단계(102)에서 카메라 유닛(38)을 개시하기 위해 입력될 때, 이후 루틴은 단계(104)로 진행하고 감광 재료(22)의 크기 데이터가 입력될지가 결정된다. 결정이 단계(104)에서 '예스'이면, 이후 루틴은 단계(106)로 진행하고 볼 스크루 기구(44)는 정반(18)에 대해 카메라 유닛(38)의 폭 위치를 조절하기 위해 입력된 크기 데이터에 따라 구동된다.

단계(108)에서, 조절이 완료되었는지를 결정하고 결정이 '예스'이면 이후 루틴은 단계(110)으로 진행하고 외부 루트상에 스테이지(16)의 이동이 개시된다. 스테이지(16)는 일정 속도로 이동한다.

스테이지(16)가 외부 루트상에 이동하면서 스테이지(16)의 위치는 단계(112)[그 위치가 리니어 모터(26)의 구동 펄스로부터 결정될 수 있다] 및 단계(114)에서 검출되고, 그것이 촬영 개시 타이밍에 있는지가 결정된다. 다른 말로, 그 이동 방향에 대한 스테이지(16)의 선단이 카메라 유닛(38) 하부를 통과하기 직전 위치에 있는가가 결정되고 결정이 '예스'이면 루틴은 단계(116)으로 이동하고 촬영이 개시된다.

단계(116)의 다음인 단계(118)에서, 스테이지(16)의 위치가 검출되고, 이후 단계(120)에서 촬영을 종료할 때인지가 결정된다. 다른 말로, 그 이동 방향에 대한 스테이지(16)의 배단부가 카메라 유닛(38) 하부를 완전히 통과하는지가 결정되고 결정이 '예스'이면, 이후 루틴은 단계(122)로 가고 촬영이 종료된다.

단계(122)의 다음인 단계(124)에서, 촬영된 화상 데이터가 분석되고 루틴이 다음 단계(126)로 가고 마크(M)에 대응하는 화상 데이터는 추출된다.

다음에, 단계(128)에서, 기준 데이터가 마크 데이터 메모리(68)로부터 판독된다. 단계(130)에서 촬영되고 추출된 마크 화상 데이터는 기준 데이터와 비교된다.

다음에, 단계(132)에서, 노광 위치 보정 계수는 비교 결과에 의거하여 연산되고 루틴은 단계(134)로 이동하며 연산된 보정 계수 데이터는 노광 제어 시스템으로 전송되며 본 루틴은 종료된다.

스테이지(16)가 외부 루트의 단부에 도달할 때 스테이지(16)는 화살표 'b'에 의해 도시된 바와 같이, 스테이지 유닛(12B)을 향해 미리 설정된 속도로 복귀한다. 스테이지(16)가 복구 루트 'b'로 노광 유닛(28)을 통과할 때, DMD 유닛은 보정된 노광 개시 타이밍에 노광 유닛(28)의 레이저 광에 의해 조사된다. DMD의 마이크로미러가 ON 위치에 있을 때 반사된 레이저 광은 화상을 형성하는 감광 재료(22)상에 포커스되기 위해 광학계를 통해 감광 재료(22)로 가이드된다.

본 실시형태에 따른 노광 장치(10)에서, 도 1 내지 도 5 및 도 13A에 도시된 바와 같이, 노광되는 감광 재료(22)의 측이 위치 결정 핀(19A)에 대향하여 접촉한다. 따라서, 감광 재료(22)는 화살표 'b'에 의해 도시된 복귀 루트 'b'의 이동 방향으로 열적 팽창한다.

그러나, 열적 팽창하는 측은 복귀 루트 'b'를 이동할 때 선측이어서 선측은 복귀 루트 'b'에 처음으로 노광된다. 그러므로, 선가장자리에 가까운 감광 재료(22)의 일부는 감광 재료(22)가 완전하게 열정 팽창하기 전에 노광된다. 따라서, 노광시에 열적 팽창으로 인해 마크(M)의 위치 시프트가 감소될 수 있다.

반면, 복귀 루트 'b'의 이동 방향에 대한 상류측에 가장자리, 즉 노광되는 측은 위치 결정 핀(19A)에 의해 유지되어서 마크(M)의 위치는 감광 재료(22)의 열적 팽창으로 인해 벗어나지 않는다.

따라서, 노광시에 열적 팽창으로 인해 노광 위치의 시프트는 감광 재료(22)의 어느 부분에서 억제될 수 있다.

반대로, 도 13B에 도시된 바와 같이, 감광 재료(22)가 위치 결정 핀(19A)을 접촉하며 처음으로 노광되는 감광 재료(22)의 측으로 스테이지(16)의 감광 재료 설치면(17)상에 설치되면, 노광되는 측은 감광 재료(22)가 완전하게 열적 팽창한 후에 노광된다. 따라서, 마크(M)의 위치가 과감하게 시프트된다.

또한, 노광 장치(10)에서, 도 14A에 도시된 바와 같이, 노광 유닛(28)은 스테이지(16)의 외부 루트 'a'의 이동 방향의 상류측에 구성되고 얼라인먼트 유닛(32)은 하류측에 배열되어서 스테이지(16)의 이동 거리(L1)는 종래 노광 장치의 이동 거리(L2)보다 더 짧고, 도 14B에 도시된 바와 같이, 얼라인먼트 유닛(32)는 스테이지(16)의 외부 루트 'a'로 이동 방향의 상류측에 배열되고 노광 유닛(28)은 하류측에 배열된다. 따라서, 처리 성능을 향상시키는 것은 본 실시형태의 노광 장치(10)에 의해 달성될 수 있다.

추가적으로, 노광 유닛(28) 및 얼라인먼트 유닛(32)이 배치된 영역은 챔버(46)에 의해 하우징 유닛(12A)의 공간으로부터 완전히 고립되고 챔버(46)는 에어 컨디셔닝 유닛(50)에 의해 에어가 공급된다. 따라서, 챔버(46)의 내부는 정압으로 유지되고 에어는 단일 배출 루트인 스테이지 유닛(12B)을 향해 흐른다.

에어 흐름에 의해, 노광 유닛(28) 및 얼라인먼트 유닛(32)의 근처에 먼지(즉, 최대 피해야만 하는 먼지)는 스테이지 유닛(12B)으로부터 배출될 수 있다. 또한, 스테이지(16)의 상부로부터 감광 재료(22)를 부착하고 제거할 때 스테이지 유닛(12B)으로부터 먼지의 침입은 스테이지 유닛(12B)의 개폐 덮개(14)가 개방될 때도 방지될 수 있다.

감광 재료(22)는 그 베이스 재료에 의존하여 정전기적으로 충전될 수 있어서 감광 재료(22)의 정전기는 먼지를 끈다. 정전기에 의해 끌어 당겨지고 감광 재료(22)의 표면에 부착된 먼지는 에어 흐름에 의해서만 제거될 수 없다.

그러나, 노광 장치(10)에서, 정전기 제거 장치(즉, 이온화 장치)는 외부 루트로 이동하는 스테이지(16)의 이동 방향에 대해 관찰자에 더 가까운 노광 유닛(28)의 측에 정반(18)의 폭 방향을 가로질러 배치된다. 그러므로, 이온화된 에어는 정반(18)상에 슬라이딩하는 스테이지(16)상에 위치된 감광 재료(22)에 정전기 제거 장치(52)의 송풍기(52A)로부터 불어진다.

따라서, 먼지의 정전하는 이온화된 에어에 의해 중화되어서 감광 재료(22)가 설치된 스테이지(16)가 정반(18)상을 이동할 때 감광 재료(22) 표면의 전하는 스테이지(16) 위의 공간에 부유하는 먼지도 제거되면서 정전기에 의해 부착된 먼지가 제거되도록 제거된다.

본 실시형태에서, DMD는 광 변조 소자로 사용되고 픽셀 패턴은 조명 시간이 일정하도록 하고 픽셀을 온/오프함으로써 발생된다. 대신에, 온 시간 비교 제어(듀티 제어)에 의한 펄스 폭 변조도 채용될 수 있다. 또한, 픽셀 패턴은 극히 짧은 조명 시간으로 많은 조명을 변화시킴으로써 형성될 수 있다.

게다가, 제 1 실시형태는 공간 광 변조 소자로서 DMD가 구비된 기록 소자부(166)이 사용되어 설명된다. 그러나, 반사 타입 공간 광 변조 소자의 상기 타입과 동등하게 투과 타입 공간 광 변조 소자(즉, LCD)도 사용될 수 있다. 예컨대, 공간 광 변조기(SLM)와 같은 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS 타입) 공간 광 변조 소자, 또는 전기 광학 효과(PLZT 소자)로 투과된 광을 변조하는 광학 소자, 또는 액정 광 셔터 타입(FLC) 소자와 같은 액정 셔터 어레이를 사용할 수 있다. 다른 말로, MEMS 타입과 동등하게 공간 광 변조 소자가 사용될 수 있다. MEMS는 마이크로 크기의 센서, 액추에이터, 및 통합 제어 회로가 기초 MEMS 타입 공간 광 변조 소자가 정전기 전원을 이용하는 전기기계적 동작에 의해 전원됨에 따라 IC 제품 처리를 이용하는 마이크로 기계 가공 기술로 생성되는 마이크로 시스템에 관한 것이다. 또한, 다수의 격자 광 밸브(GLV)로 2차원으로 구성된 장치가 사용될 수 있다. 반사 타입 공간 광 변조 소자의 이러한 타입(GLV) 또는 투과 타입 공간 광 변조 소 자(LCD)를 이용한 구성으로 광 등은 광원과 같은 상술한 레이저에 더하여 사용될 수 있다.

또한, 다수의 통합 레이저 광원으로 구비된 파이브 어레이 광원은 상술한 실시형태에 대해 광원으로서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 광을 발생하는 1개의 광원을 갖는 단일 반도체 레이저로부터 입력된 레이저 광은 1개의 광 파이버가 구비된 파이버 어레이 광원을 통해 방출된다. 다수의 광 발생 점이 여러 행의 2차원으로 배열된 광원(예컨대, LD 어레이, 유기 EL 어레이 등)도 사용될 수 있다.

추가적으로, 상술한 노광 장치(10)에서, 광자 모드 감광 재료(데이터가 노광으로 직접 기록되는) 또는 열 모드 감광 재료(데이터가 노광에 의해 발생된 열로 기록된)가 사용될 수 있다. 광자 모드 감광 재료를 사용할 때 GaN계 반도체 레이저 또는 파장 변환 고정 레이저 등은 레이저 장치로 사용될 수 있다. 열 모드 감광 재료를 사용할 때 AlGaAs계 반도체 레이저(즉, 적외선 레이저) 또는 고정 레이저 등은 레이저 장치로 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 화상 형성 장치의 기준 위치 결정 부재로 스테이지의 왕복 운동 방향을 따라 워크의 측을 접촉함으로써, 기준 위치 결정 부재는 왕복 운동 방향으로 위치 결정 기준으로서 기능한다.

화상을 형성하는 것이 지속되는 워크의 측은, 즉 위치 결정시에 화상 형성 장치로 처음으로 도입된 측은 위치 결정으로부터 화상 결정까지 가장 오랜 시간이 걸리는 부분이다.

그러나, 화상 형성 장치에서, 스테이지의 왕복 운동 방향에 수직인 워크의 측 사이에 화상을 형성하는 것이 지속되는 측은 워크가 스테이지에 설치될 때 기준 위치 결정 부재에 대향하여 프레스된다. 따라서, 기준 위치 결정 부재와 접촉하는 워크의 측은 화상을 처음으로 형성하는 측을 향하여 팽창한다.

화상을 처음으로 형성하는 측에 가까운 워크의 일부에, 화상은 열에 의해 영향받기 전에 형성된다. 따라서, 워크의 열적 팽창으로 인해 화상 정밀도에 역영향이 최소 유지될 수 있다.

본 발명의 제 2 양상은 제 1 양상에 따른 화상 형성 장치이며, 묘화 장치는 x 방향을 따라 행으로 배열되고 복수의 픽셀을 선택적으로 온/오프함으로써 워크를 노광하는 복수의 노광 헤드를 포함하는 노광 유닛을 포함하고, 스테이지는 x 방향에 수직인 y 방향을 따라 왕복 운동한다.

스테이지는 노광 헤드로부터의 조사에 의해 가열된다.

따라서, 워크는 위치 결정 및 화상 형성시에 대량의 열적 팽창을 거친다.

그러나, 상술한 화상 형성 장치에서, 노광 유닛에 의해 노광되는 측은 위치 결정 컴포넌트에 의해 위치되고 처음으로 노광된 측은 개방 단부여서 워크의 열적 팽창으로 인해 화상에 위치 편차가 최로로 유지될 수 있다.

본 발명의 제 3 양상은 제 2 양상에 따른 화상 형성 장치이고, 노광 유닛에서 노광 헤드의 행은 파상 위치에 배치된다.

이 화상 형성 장치에서, 노광 헤드는 파상 형성으로 배열되고 노광 헤드 사이의 간격은 훨씬 작게 될 수 있다. 따라서, 픽셀은 2개의 노광 헤드 사이에 더 부드럽게 연결될 수 있다.

본 발명의 제 4 양상은 제 3 양상에 따른 화상 형성 장치이고, 기준 위치 결정 부재는 y 방향으로 연장되고 노광되는 그 가장자리를 접촉함으로써 워크를 위치시키기 위해 형성된다.

파상 행으로 배열된 노광 장치에서, 워크가 y 방향으로 이동될 때 y 방향을 따라 연장한 워크의 일측은 다른 측 뒤에 노광된다.

따라서, y 방향을 따라 연장한 2개 측 사이에 나중에 노광된 측에 비해 먼저 노광되고 화상 형성 장치의 내부 및 외부 사이의 온도차에 의해 발생된 열적 팽창에 의해 더 심각하게 영향받은 측이 위치 결정에서 노광까지 시간이 더 걸린다.

그러나, 본 화상 형성 장치에서, 노광된 워크의 측은 반면, 나중에 노광된 측이 기준 위치 결정 부재와 접촉하고 따라서, 워크는 먼저 노광된 측을 향해 열적 팽창한다.

따라서, y 방향뿐만 아니라 x 방향으로 워크의 열적 팽창에 의해 발생된 노광 위치 결정의 정밀도에 역영향은 최소로 유지될 수 있다.

본 발명은 워크가 적재되는 스테이지를 포함하는 화상 형성 장치 및 스테이지에 적재된 워크의 기준 마크를 검출하고 검출된 기준 마크의 위치에 의거하여 화상을 형성하는 묘화 장치를 사용함으로써 워크에 화상을 형성하는 화상 형성 방법을 더 포함하는 데 있어서, 스테이지의 외부 및 복귀 방향을 따라 연장되고 최후에 노광되는 가장자리의 위치에 의거하여 워크를 위치 결정하는 단계; 상기 스테이지를 묘화 장치에 대한 외부 및 복귀 방향으로 이동하고 외부 루트로 스테이지를 이동시키면서 기준 마크 위치 결정 데이터를 동시에 얻는 단계; 및 복귀 루트로 스테 이지를 이동시키면서 얻어진 위치 결정 데이터에 의거하여 워크에 화상을 형성하는 단게를 포함한다.

상기 화상 형성 방법에서, 워크는 위치 기준으로서 화상의 형성이 지속되는 그 측을 사용함으로써 스테이지상에 위치되고, 기준 마크의 위치 검출 및 화상 형성이 실행된다.

따라서, 화상이 개방 단부인 측으로부터 처음 형성되므로 워크가 화상 형성 동안 열적 팽창을 격더라도, 화상 위치 결정의 정밀도에 열적 팽창의 효과는 최소로 억제될 수 있다.

Claims

워크가 적재되는 스테이지; 및

상기 스테이지상에 적재된 상기 워크의 기준 마크를 검출하고 상기 검출된 기준 마크의 위치에 의거하여 화상을 형성하는 묘화 장치를 포함하는 화상 형성 장치로서:

상기 스테이지는 상기 묘화 장치에 대하여 상대적으로 왕복 운동하며;

상기 묘화 장치는 상기 스테이지가 외부 루트상으로 이동할 때 상기 기준 마크의 위치 데이터를 얻고, 상기 스테이지가 복귀 루트상으로 이동할 때 위치 결정 데이터에 의거하여 상기 워크에 화상을 형성하고;

스테이지의 외부 및 복귀 방향을 따라 연장된 상기 워크의 한 쌍의 측 중 최후에 노광되는 측을 터치함으로써 상기 워크를 위치 결정하는 기준 위치 결정 부재 는 상기 스테이지에 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 묘화 장치는 x 방향을 따라 행으로 배열되고 복수의 픽셀을 선택적으로 온 또는 오프함으로써 상기 워크를 노광하는 복수의 노광 헤드를 포함하는 노광 유닛을 포함하며, 상기 스테이지는 x 방향에 수직인 y 방향을 따라 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 노광 유닛에서는 상기 노광 헤드의 행이 지그재그 형상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 기준 위치 결정 부재는 y 방향으로 연장되고 최후에 노광되는 가장자리를 터치함으로써 상기 워크를 위치 결정하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
워크가 적재되는 스테이지; 및 상기 스테이지상에 적재된 상기 워크의 기준 마크를 검출하고 상기 검출된 기준 마크의 위치에 의거하여 화상을 형성하는 묘화 장치를 포함하는 화상 형성 장치를 이용함으로써 상기 워크에 화상을 형성하는 화 상 형성 방법으로서:

상기 스테이지의 외부 및 복귀 방향을 따라 연장되고 최후에 노광되는 가장자리의 위치에 의거하여 상기 워크를 위치 결정하는 단계;

상기 스테이지를 상기 묘화 장치에 대하여 외부 및 복귀 방향으로 이동시키고, 상기 스테이지를 외부 루트로 이동시키면서 기준 마크 위치 결정 데이터를 동시에 얻는 단계; 및

상기 스테이지를 복귀 루트로 이동시키면서 얻어진 위치 결정 데이터에 의거하여 상기 워크에 화상을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.