WO2015093228A1

WO2015093228A1 - パターン加工方法

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Publication number: WO2015093228A1
Application number: PCT/JP2014/080855
Authority: WO
Inventors: 博明大庭
Original assignee: Ntn株式会社; 博明大庭
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2015-06-25
Also published as: JP2015118351A

Abstract

　このパターン加工方法では、基板（７）の加工部位の画像（Ｇ）を撮影し、パターン（Ｐ）の設計データに基づいて作成された基準画像（Ｒ）と撮影した画像（Ｇ）とを比較し、比較結果に基づいて加工領域を決定し、その加工領域にレーザ照射とインク塗布のうちの少なくともいずれか一方を施す。したがって、正常な領域の画像を撮像して登録する必要がない。

Description

パターン加工方法

　この発明はパターン加工方法に関し、特に、基板の表面に形成されたパターンを加工するパターン加工方法に関する。より特定的には、この発明は、半導体基板、プリント配線基板、フラットパネルディスプレイ基板などの基板上に形成された微細パターンを加工するパターン加工方法に関する。

　従来より、先端径が数十μｍの塗布針や、スポット径が数μｍ～数十μｍのレーザ光を用いたパターン加工技術が、フラットパネルディプレイの修正作業や、太陽電池のスクライブ作業などに利用されている（たとえば、特開平０８－１１４７９２号公報（特許文献１）、特開平０９－０６１２９６号公報（特許文献２）、特開平０９－３０７２１７号公報（特許文献３）、特開２００２－０７１９３９号公報（特許文献４）、特開２００７－２３３２９９号公報（特許文献５）、特開２０１２－６０７７号公報（特許文献６）参照）。

　また、製造工程においては、人件費削減や生産効率向上により製品の低価格化を図るため、省人化やタクトタイム短縮に関する多くの要求が従来から寄せられている。このため、特許文献１～６においてはパターン加工の自動化が図られている。

　また、特許文献１～５では、基板上の欠陥を検出するために、正常な画像と欠陥を撮影した画像とを比較し、パターンが一致しない場所を欠陥として検出し、検出された欠陥の位置やサイズに基づいて加工部位を決定している。欠陥検出から加工までの作業を自動化し、タクトタイム短縮化と省人化を図っている。

　また、特許文献１では、一連の加工処理の途中で正常な画像を登録し、欠陥画像とを比較している。また、特許文献２～５では、正常な画像は事前に登録されている。事前に画像の登録作業を行なう方がタクトタイム短縮化の面から考えるとより効率的である。

特開平０８－１１４７９２号公報特開平０９－０６１２９６号公報特開平０９－３０７２１７号公報特開２００２－０７１９３９号公報特開２００７－２３３２９９号公報特開２０１２－６０７７号公報

　しかし、正常な画像を登録するためには、画像処理に関する一定の知識を有する作業者が、たとえば欠陥検出に適した照明光量を選択して画像を撮影する必要があり、画像の登録作業は容易でない。このため、画像の登録作業を行なえるように作業者を教育する必要があり、その負担が大きかった。

　それゆえに、この発明の主たる目的は、画像の登録作業が不要なパターン加工方法を提供することである。

　この発明に係るパターン加工方法は、基板の表面に形成されたパターンを加工するパターン加工方法であって、基板の表面のうちのパターンの少なくとも一部を含む第１の領域の画像を撮影する第１のステップと、パターンの設計データに基づいて作成された基準画像と第１の領域の画像とを比較し、比較結果に基づいて加工すべき第２の領域を決定する第２のステップと、第２の領域を加工する第３のステップとを含む。

　好ましくは、第１の領域は基板の表面のうちの指定された位置を含み、基準画像は第１の領域を含む第３の領域に形成されるパターンの設計データに基づいて作成される。

　好ましくは、基板の表面のうちの指定された位置の座標を（Ｘｐ，Ｙｐ）とし、第１の領域の幅および高さをそれぞれＷ，Ｈとし、αおよびβの各々を０以上の実数とすると、基準画像の幅および高さはそれぞれ（Ｗ＋α）および（Ｈ＋β）となり、第３の領域は、（Ｘｐ－（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ－（Ｈ＋β）／２）と、（Ｘｐ－（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ＋（Ｈ＋β）／２）と、（Ｘｐ＋（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ＋（Ｈ＋β）／２）と、（Ｘｐ＋（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ－（Ｈ＋β）／２）との４つの座標で囲まれる範囲である。

　好ましくは、第２のステップでは、基板が基準位置からある角度だけ回転して配置された場合、ある角度だけ回転させた基準画像と第１の領域の画像とを比較する。

　好ましくは、第１のステップでは、第１の領域の画像を予め定められた拡大率で拡大して撮影し、第２のステップでは、予め定められた拡大率で拡大させた基準画像と第１の領域の画像とを比較する。

　好ましくは、第３のステップは、第２の領域にレーザ光を照射して不要部を除去する第４のステップと、第２の領域にインクを塗布して欠損部を修正する第５のステップとのうちの少なくともいずれか一方のステップを含む。

　好ましくは、第４のステップでは第２の領域の輪郭線に沿ってレーザ光を照射し、第５のステップでは第２の領域の輪郭線に沿ってインクを塗布する。

　この発明に係るパターン加工方法では、基板の表面のうちのパターンの少なくとも一部を含む第１の領域の画像を撮影し、パターンの設計データに基づいて作成された基準画像と第１の領域の画像とを比較し、比較結果に基づいて加工すべき第２の領域を決定し、第２の領域を加工する。したがって、パターンの設計データに基づいて作成された基準画像を使用するので、正常な画像を撮影して登録する必要が無い。

この発明の一実施の形態によるパターン加工装置の構成を示す図である。図１に示した観察光学系およびインク塗布機構の要部を示す斜視図である。図２に示した塗布ユニットを用いたインク塗布動作を示す図である。図１に示したパターン加工装置の加工対象である基板の表面を示す図である。図３に示したマークを示す図である。図１に示したパターン加工装置の動作を示すフローチャートである。図６に示した基板アライメント処理を説明するための図である。図６に示した基板アライメント処理を説明するための他の図である。図８に示した基板の表面のうちの加工部位の画像を示す図である。図９に示した画像と比較するための基準画像を作成する方法を説明するための図である。図１０で説明した方法で作成した基準画像を示す図である。図１１で示した基準画像と図９で示した画像との位置がずれた状態を示す図である。図１２で示した基準画像と画像の位置を一致させる方法を示す図である。図１２で示した基準画像と画像の位置を一致させる他の方法を示す図である。図１１で示した基準画像と図９で示した画像との比較結果を示す図である。図１５に示した抽出部をレーザ加工する方法を示す図である。図１５に示した抽出部をレーザ加工する他の方法を示す図である。

　この発明の一実施の形態によるパターン加工装置１は、図１に示すように、観察光学系２、ＣＣＤカメラ３、カット用レーザ装置４、インク塗布機構５、およびインク硬化用光源６から構成される加工ヘッド部と、この加工ヘッド部を加工対象の基板７に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺステージ８と、Ｚステージ８を搭載してＸ軸方向に移動させるＸステージ９と、基板７を搭載してＹ軸方向に移動させるＹステージ１０と、装置全体の動作を制御する制御用コンピュータ１１と、ＣＣＤカメラ３によって撮影された画像などを表示するモニタ１２と、制御用コンピュータ１１に作業者からの指令を入力するための操作パネル１３とを備える。

　観察光学系２は、照明用の光源を含み、基板７の表面状態や、インク塗布機構５によって塗布されたインクの状態を観察する。観察光学系２によって観察される基板７の表面などの画像は、ＣＣＤカメラ３により撮影されてモニタ１２に表示される。カット用レーザ装置４は、観察光学系２を介して基板７上の加工部位にレーザ光を照射して除去する。

　インク塗布機構５は、基板７上の加工部位にインクを塗布する。インク硬化用光源６は、たとえばＣＯ_２レーザを含み、インク塗布機構５によって塗布されたインクにレーザ光を照射して硬化させる。

　なお、この装置構成は一例であり、たとえば、観察光学系２などを搭載したＺステージ８をＸステージに搭載し、さらにＸステージをＹステージに搭載し、Ｚステージ８をＸＹ方向に移動可能とするガントリー方式と呼ばれる構成でもよく、観察光学系２などを搭載したＺステージ８を、加工対象の基板７に対してＸＹ方向に相対的に移動可能な構成であればどのような構成でもよい。

　次に、複数の塗布針を用いたインク塗布機構の例について説明する。図２は、観察光学系２およびインク塗布機構５の要部を示す斜視図である。図２において、このパターン加工装置１は、可動板１５と、倍率の異なる複数（たとえば５個）の対物レンズ１６と、異なる色のインクを塗布するための複数（たとえば５個）の塗布ユニット１７とを備える。

　可動板１５は、観察光学系２の観察鏡筒２ａの下端と基板７との間で、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に設けられている。また、可動板１５には、それぞれ５個の対物レンズ１６に対応する５個の貫通孔１５ａが形成されている。

　５個の貫通孔１５ａは、Ｙ軸方向に所定の間隔で配置されている。各対物レンズ１６は、その光軸が対応する貫通孔１５ａの中心線に一致するようにして、可動板１５の下面に固定されている。なお、観察鏡筒２ａの光軸および各対物レンズ１６の光軸は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に垂直なＺ軸方向に配置されている。可動板１５を移動させることにより、所望の倍率の対物レンズ１６を観察鏡筒２ａの下方に配置することが可能となっている。

　また、５個の塗布ユニット１７は、Ｙ軸方向に所定の間隔で、可動板１５の下面に固定されている。５個の塗布ユニット１７は、それぞれ５個の対物レンズ１６に隣接して配置されている。可動板１５を移動させることにより、所望の塗布ユニット１７を基板７の加工部位の上方に配置することが可能となっている。

　図３（ａ）～（ｃ）は、図２のＡ方向から要部を見た図であって、インク塗布動作を示す図である。塗布ユニット１７は、塗布針１８とインクタンク１９を含む。まず図３（ａ）に示すように、所望の塗布ユニット１７の塗布針１８を加工対象の加工部位の上方に位置決めする。このとき、塗布針１８の先端部は、インクタンク１９内のインク内に浸漬されている。

　次いで図３（ｂ）に示すように、塗布針１８を下降させてインクタンク１９の底の孔から塗布針１８の先端部を突出させる。このとき、塗布針１８の先端部にはインクが付着している。次に図３（ｃ）に示すように、塗布針１８およびインクタンク１９を下降させて塗布針１８の先端を加工部位に接触させ、インクを塗布する。この後、図３（ａ）の状態に戻る。

　複数の塗布針を用いたインク塗布機構については、この他にも様々な技術が知られているため詳細な説明を省略するが、たとえば特開２００９－１２２２５９号公報などに示されている。パターン加工装置１は、たとえば図２に示すような機構をインク塗布機構５として用いることにより、複数の塗布針のうち所望の塗布径の塗布針を用いてパターンを形成することができる。基板７の加工部位は、たとえば、液晶ディスプレイのカラーフィルタ基板の白欠陥（色抜け欠陥、欠損欠陥）である。この場合、白欠陥の周囲の色と同色のインクが白欠陥に塗布されて白欠陥が修正される。

　このようなパターン加工装置１では、基板７の加工位置に関する情報は制御用コンピュータ１１に読み込まれており、制御用コンピュータ１１はその情報に基づいてＸステージ９およびＹステージ１０を移動させ、Ｙステージ１０の所定位置にセットされた基板７の加工位置の上方にたとえば塗布針１８を位置決めする。

　その際、Ｙステージ１０上の所定位置に基板７が正確にセットされていれば、基板７の加工位置の上方に塗布針１８を正確に位置決めすることができる。しかし、実際には、Ｙステージ１０上に基板７をセットする際に位置ずれが発生する場合がある。基板７の位置ずれが発生した場合、基板７の加工位置に関する情報に基づいてＸステージ９およびＹステージ１０を移動させるだけでは、基板７の加工位置の上方に塗布針１８を正確に位置決めすることはできない。

　本実施の形態では、Ｙステージ１０に対する基板７の位置ずれを補正するため、図４に示すように、加工対象の基板７の複数箇所にマークＭが設けられる。すなわち、基板７の表面のうちの所定幅の周縁部７ａにはパターンは形成されず、四角形の環状の周縁部７ａの４つの角にそれぞれ４つのマークＭ１～Ｍ４が設けられている。マークＭ１～Ｍ１の各々は十字型に形成されている。図５に示すように、十字の交差点がマークＭの中心点ＣＰとされる。基板７のうちの周縁部７ａで囲まれた四角形のパターン形成部７ｂにパターンが形成されている。

　図６は、パターン加工装置１の動作を示すフローチャートである。ここでは、Ｙステージ１０上に基板７がセットされ、基板７の加工位置に関する情報は制御用コンピュータ１１に読み込まれているものとする。

　まずステップＳ１において基板７のアライメント処理を実行する。アライメント処理では、図７に示すように、基板７の加工位置を表す基板座標系をＸＹ座標系とし、Ｘステージ９とＹステージ１０で構成されるＸＹステージ２０のステージ座標系をｘｙ座標系とする。図７では、基板７をＹステージ１０上にセットする際に位置ずれが発生し、ｘｙ座標とＸＹ座標がずれた状態が示されている。アライメント処理では、ＸＹ座標系とｘｙ座標系とを対応付けることにより、Ｙステージ１０に対する基板７の位置ずれを補正する。

　アライメント処理では、基板７の四隅に設けられた４つのマークＭ１～Ｍ４のうちの２つのマークＭを用いる。ここでは、左下端のマークＭ１と、その対角に位置する右上端のマークＭ２を用いるものとする。また、基板座標系におけるマークＭ１，Ｍ２の中心点ＣＰの座標をそれぞれ（Ｘ１，Ｙ１）および（Ｘ２，Ｙ２）とし、予め（Ｘ１，Ｙ１）および（Ｘ２，Ｙ２）のステージ上の座標（ｘｓ１，ｙｓ１）および（ｘｓ２，ｙｓ２）を次の手順で求めておく。

　基板７をＹステージ１０に載置し、ステージ９，１０を移動して、マークＭ１の中心点ＣＰがモニタ１２の画面の中心に表示されたときに、Ｘステージ９の座標ｘｍ１とＹステージ１０の座標ｙｍ１を読み取る。さらに、ステージ９，１０を移動して、マークＭ２の中心点ＣＰがモニタ１２の画面の中心に表示されたときに、Ｘステージ９の座標ｘｍ２とＹステージ１０の座標ｙｍ２を読み取る。

　しかしながら、基板７の置き換えにより、事前に読み取った（ｘｓ１，ｙｓ１）および（ｘｓ２，ｙｓ２）が、置き換え後の基板７のマークＭ１およびマークＭ２の中心点ＣＰのステージ座標と一致しないため、アライメント処理では、画像処理を利用してステージ座標系におけるマークＭ１，Ｍ２の正確な位置を求める。

　最初に、ステージ９，１０を座標（ｘｓ１，ｙｓ１）に移動させてマークＭ１の中心点ＣＰを検出し、図８に示すように、ステージ座標系におけるマークＭ１の中心点ＣＰの座標（ｘ１，ｙ１）を求める。具体的には、ステージ９，１０を移動させてＣＣＤカメラ３でマークＭ１の画像を撮影し、パターンマッチングなど公知の画像処理方法を用いて画像上の中心点ＣＰを求める。

　ここで、中心点ＣＰの座標を（ｐｘ，ｐｙ）、画像の中心座標を（ｏｘ，ｏｙ）、画像の１ピクセルの寸法をｍとおく。ピクセルは正方形とする。また、Ｘステージ９の座標ｘｃ１とＹステージ１０の座標ｙｃ１を読み取る。（ｘｃ１，ｙｃ１）は画像の中心座標（ｏｘ，ｏｙ）に対応している。中心点ＣＰのステージ座標（ｘ１，ｙ１）は、次式（１）（２）を用いて算出される。
ｘ１＝ｘｃ１＋（ｐｘ－ｏｘ）×ｍ　…（１）
ｙ１＝ｙｃ１＋（ｐｙ－ｏｙ）×ｍ　…（２）
　次に、ステージ９，１０を座標（ｘｓ２，ｙｓ２）に移動させてマークＭ２の中心点ＣＰを検出し、ステージ座標系におけるマークＭ２の中心点ＣＰの座標（ｘ２，ｙ２）を求める。具体的には、ステージ９，１０を移動させてＣＣＤカメラ３でマークＭ２の画像を撮影し、パターンマッチングなど公知の画像処理方法を用いて画像上の中心点ＣＰを求める。

　ここで、中心点ＣＰの座標を（ｐｘ，ｐｙ）、画像の中心座標を（ｏｘ，ｏｙ）、画像の１ピクセルの寸法をｍとおく。ピクセルは正方形とする。また、Ｘステージ９の座標ｘｃ２とＹステージ１０の座標ｙｃ２を読み取る。（ｘｃ２，ｙｃ２）は画像の中心座標（ｏｘ，ｏｙ）に対応している。中心点ＣＰのステージ座標（ｘ２，ｙ２）は、次式（３）（４）を用いて算出される。
ｘ２＝ｘｃ２＋（ｐｘ－ｏｘ）×ｍ　…（３）
ｙ２＝ｙｃ２＋（ｐｙ－ｏｙ）×ｍ　…（４）
　次いで、次式（５）（６）を用いてＸＹ座標系をｘｙ座標系に変換する。
ｘ＝λＸｃｏｓθ－λＹｓｉｎθ＋Ｘｏ　…（５）
ｙ＝λＸｓｉｎθ＋λＹｃｏｓθ＋Ｙｏ　…（６）
ただし、θはＸＹ座標系とｘｙ座標系との回転角度であり、λはスケール値であり、（Ｘｏ，Ｙｏ）はＸＹ座標の原点座標である。

　回転角度θは、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）および（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）と、次式（７）を用いて算出される。
θ＝ｔａｎ^－１｛（ｐｘ×ｓｙ－ｓｘ×ｐｙ）／（ｓｘ×ｐｘ＋ｐｙ×ｓｙ）｝…（７）
ただし、ｓｘ＝ｘ１－ｘ２、ｓｙ＝ｙ１－ｙ２、ｐｘ＝Ｘ１－Ｘ２、ｐｙ＝Ｙ１－Ｙ２、｜θ｜＜π／２である。

　また、スケール値λは、次式（８）を用いて算出される。
λ＝（１／ｃｏｓθ）×｛（ｓｘ×ｐｘ＋ｓｙ×ｐｙ）／（ｐｘ×ｐｘ＋ｐｙ×ｐｙ）｝　…（８）
　また、原点座標の値Ｘｏ，Ｙｏは、λと（Ｘ１，Ｙ１）と（ｘ１，ｙ１）を上式（５）（６）に代入すると、次式（９）（１０）で表わされる。
Ｘｏ＝ｘ１－λＸ１ｃｏｓθ＋λＹ１ｓｉｎθ　…（９）
Ｙｏ＝ｙ１－λＸ１ｓｉｎθ－λＹ１ｃｏｓθ　…（１０）
　また、原点座標の値Ｘｏ，Ｙｏは、λと（Ｘ２，Ｙ２）と（ｘ２，ｙ２）を上式（５）（６）に代入すると、次式（１１）（１２）で表わされる。
Ｘｏ＝ｘ２－λＸ２ｃｏｓθ＋λＹ２ｓｉｎθ　…（１１）
Ｙｏ＝ｙ２－λＸ２ｓｉｎθ－λＹ２ｃｏｓθ　…（１２）
　つまり、数式（１）～（１０）または数式（１）～（８）（１１）（１２）を用いて基板７の加工位置を表す基板座標系（ＸＹ座標系）を基板７の加工位置を表すステージ座標系（ｘｙ座標系）に変換することができる。

　次にステップＳ２において、ステージ座標系に変換された基板７の加工位置に基づいて、観察光学系２の光軸を基板７の加工位置に移動させ、ＣＣＤカメラ３によって第１の領域である加工部位（加工位置近傍の領域）の画像Ｇを撮影する。撮影された画像は制御用コンピュータ１１に取り込まれ、モニタ１２の画面に表示される。図９は、撮影した画像Ｇを例示する図である。図９の画像Ｇでは、円形の電極２１と、電極２１から電極材料がはみ出した欠陥２１ａと、電極２１に接続された配線２２が背景Ｂ中に示されている。電極２１と配線２２は、基板７の表面に形成されたパターンＰに含まれる。

　次いでステップＳ３において、加工部位近傍におけるパターンＰの設計データに基づいて基準画像Ｒを作成する。設計データとは、基板７上に形成されるパターンＰの位置や寸法などを表す電子化された幾何学的情報、あるいはそれらの情報に基づいて作成されたラスタデータを指す。ラスタデータは、画像と同様に２次元のグリッド（格子）で表現されている。ここでは、基板７上のパターンＰの位置や寸法などの情報は、たとえばＣＡＤシステムにより作成され、それらは予め制御用コンピュータ１１に保存されているものとする。

　図１０は、基準画像Ｒの作成方法を説明するための図である。図１０において、基板７の加工位置を（Ｘｐ，Ｙｐ）とし、画像Ｇの撮像エリアの幅および高さをそれぞれＷ，Ｈとする。ステージ９，１０の位置決め精度を考慮し、基準画像Ｒの幅および高さをそれぞれ（Ｗ＋α）および（Ｈ＋β）とする。ただし、α≧０、β≧０、すなわちα，βの各々は０以上の実数である。

　制御用コンピュータ１１に保存されている設計データを参照し、（Ｘｐ－（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ－（Ｈ＋β）／２）～（Ｘｐ＋（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ＋（Ｈ＋β）／２）の範囲（第３の領域）に存在する設計データを抽出し、抽出された設計データに基づいて基準画像Ｒを作成する。加工位置（Ｘｐ，Ｙｐ）は基準画像Ｒの中心に対応する。なお、第３の領域は、（Ｘｐ－（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ－（Ｈ＋β）／２）と、（Ｘｐ－（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ＋（Ｈ＋β）／２）と、（Ｘｐ＋（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ＋（Ｈ＋β）／２）と、（Ｘｐ＋（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ－（Ｈ＋β）／２）との４つの座標で囲まれる範囲である。

　画像Ｇの１ピクセルは正方形であるとし、その一辺の寸法をｍとおくと、基準画像Ｒの解像度は（（Ｗ＋α）／ｍ，（Ｈ＋β）／ｍ）である。初期状態として基準画像Ｒのすべてのピクセルを０にする。

　ここで、たとえば、円形の電極２１の設計データに基づいて、電極２１と同一パターンを基準画像Ｒに作成する場合を考える。電極２１の外周である円の中心座標を（ｘ０，ｙ０）とし、その円の半径をｒとすると、基準画像Ｒにおける中心座標は（（ｘ０－Ｘｐ）／ｍ，（ｙ０－Ｙｐ）／ｍ）となり、半径はｒ／ｍとなる。基準画像Ｒ上の（（ｘ０－Ｘｐ）／ｍ，（ｙ０－Ｙｐ）／ｍ）を中心とする半径ｒ／ｍの内部のピクセルの内、基準画像Ｒ上にあるピクセルに１をセットする。配線２２の設計データについても同様に処理し、基準画像Ｒを作成すると、図１１のようになる。

　次に、ステップＳ４において、基準画像Ｒと画像Ｇとを比較する。基準画像Ｒは、パターンＰが１で背景が０の２値画像である。画像Ｇについても同様に２値化し、パターンＰを１とし、それ以外を０とする。

　ステージ９，１０の位置決め精度の影響で、基準画像Ｒと画像Ｇとを重ね合わせたとき、図１２に示すように両者のパターンＰが一致しないことがある。そこで、パターンＰの比較を行なう前に、基準画像Ｒと画像ＧのパターンＰが最も一致する場所を探し、パターンＰの位置ずれを補正する。

　本実施の形態では、パターンマッチングを用いて、画像Ｇに類似の部位を基準画像Ｒ上で探索する。図１３（ａ）に示すように、最初は画像Ｇの左端および上端をそれぞれ基準画像Ｒの左端および上端に配置し、次に画像Ｇを右方向に移動させながら画像Ｇを基準画像Ｒの一致度を求める。画像Ｇの右端が基準画像Ｒの右端に到達したら、画像Ｇを左方向に移動させるとともに、たとえば１ピクセル分だけ下に移動させる。

　画像Ｇの左端が基準画像Ｒの左端に到達したら、図１３（ｂ）に示すように、再度画像Ｇを右方向に移動させながら画像Ｇを基準画像Ｒの一致度を求める。このような動作を繰り返し、図１３（ｃ）に示すように、画像Ｇと基準画像Ｒの一致度が最大になる画像Ｇの左上端の位置（ｃｘ，ｃｙ）を求める。一致度としては、相関値や一致したピクセルの総数を用いる。

　また、不一致部が大きい場合の誤探索を防止するため、たとえば画像Ｇを図１４に示すように複数行複数列に分割し、分割画像Ｄｉｊの各々を基準画像Ｒに対してスキャンし、一致度が最大になる分割画像Ｄｉｊ（ｉ＝１，２，…，Ｉ、ｊ＝１，２，…，Ｊ）の左上端位置を求め、この位置に基づいて求めた画像Ｇの左上端位置を（ｃｘ，ｃｙ）としてもよい。

　最終的に、画像Ｇの左上端と（ｃｘ，ｃｙ）が一致するように基準画像Ｒと画像Ｇを重ね合わせ、両者のパターンを比較する。図１５に比較結果を示す。Ａは不一致部を示し、不一致部のピクセル値は１（白部分）、それ以外は０（斜線部分）である。

　また、比較結果は、基板７の回転や伸縮の影響を受けるため、アライメント処理で求めた回転角度θおよびスケール値λを用いて基準画像Ｒを補正し、補正後の基準画像Ｒ’と画像Ｇとを比較してもよい。具体的には、基準画像Ｒを作成した後、基準画像Ｒの画像中心を原点としてθだけ回転させ、λだけ拡大または縮小させた画像を補正後の基準画像Ｒ’とすればよい。また、ある拡大率で拡大してパターンＰの一部の撮影して画像Ｇを得た場合は、基準画像Ｒをその拡大率で拡大させた基準画像Ｒ’を使用すればよい。

　次に、ステップＳ５において、比較結果に基づいて第２の領域である加工領域を決定する。加工目的によって、図１５の抽出部Ａの外接長方形を求め、その内部を加工する場合と、欠陥の形状に合わせて加工する場合があり、どちらを選択するかは、たとえば制御用コンピュータ１１に読み込まれた加工位置情報に基づいて決定される。

　これらのうち、前者は主にパターンＰ上の付着物やパターンＰの異物欠陥をレーザ照射で除去するために用いられ、後者はパターンＰのはみ出し部や欠損部を整形するために用いられる。特に、後者は加工後の仕上がりが問題となり、高精度な加工が要求される。

　ここでは、図１５の抽出部Ａを欠陥形状に合わせてレーザ加工する場合を考える。図１６（ａ）に示すように、抽出部Ａの輪郭線ＯＬを公知の画像処理手法によって抽出する。レーザスポットＳＰのサイズがピクセルのサイズに略等しくなるようにレーザ光のスポット径をスリット等で調整した後、輪郭線ＯＬに沿ってレーザ光を照射する。レーザ照射後、図１６（ｂ）に示すように抽出部Ａの輪郭線ＯＬのピクセル値を０にし、図１６（ｃ）に示すように再度輪郭線を抽出する。以後、抽出部Ａのすべてのピクセル値が０になるまでレーザ照射、ピクセル値のクリア、輪郭線抽出を繰り返し、一連のレーザ加工を終了する。

　ピクセルサイズよりも大きなサイズのレーザスポットＳＰを使用する場合は、図１７に示すように、レーザスポットＳＰの外形が輪郭線ＯＬに沿うようにレーザ光の照射位置を決定する。このとき、抽出部Ａに沿ったレーザスポットＳＰの中心座標の軌跡も記憶しておく。レーザ照射後、記憶された軌跡に沿ってスポット径と同サイズの円を抽出部Ａに重ね合わせ、円内部のピクセルを０にする。以上の動作を、抽出部Ａのすべてのピクセル値が０になるまで繰り返す。

　このような抽出部位の輪郭線ＯＬに沿った加工方法は、レーザ加工に限らずインク塗布においても適用することができる。インク塗布においては、塗布針１８の円形の先端面をレーザスポットＳＰと同様に移動させればよい。

　次に、ステップＳ７において欠陥部を除去できたかどうか確認し、ステップＳ８において欠陥部を除去できたか否かを判別する。加工部位の仕上がりのチェックは、自動で行なう場合と作業者が目視で行なう場合がある。自動で行なう場合は、加工後の画像Ｇを撮影し、その画像Ｇと基準画像Ｒ（または補正後の基準画像Ｒ’）を再度比較して不一致部の有無をチェックする。不一致部が存在する場合は、ステップＳ９においてマニュアル加工が実施される。なお、自動チェックと目視チェックのどちらを選択するかは、制御用コンピュータ１１に読み込まれている加工部位の種類情報に基づいて決定される。

　図９で示したような電極２１からはみ出した欠陥２１ａを除去する場合は、欠陥２１ａの除去が終了すればインクの塗布は不要であるので、図６のステップＳ１０～Ｓ１３を行なわず、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、制御用コンピュータ１１に読み込まれている加工部位の情報に基づいて、加工した部位が最後の加工部位か否かを判別し、最後の加工部位である場合は加工を終了し、最後の加工部位でない場合はステップＳ２に戻る。

　また、電極２１に異物が付着した異物欠陥がある場合は、ステップＳ６～ステップＳ９を実施して異物欠陥を除去する。異物欠陥を除去すると、異物欠陥よりも大きな欠損欠陥が電極２１内に発生するので、ステップＳ１０～Ｓ１３を実行して欠損欠陥にインクを塗布する。電極２１の欠損欠陥を修正するインクとしては、乾燥および焼成させると導電性を示すインクが使用される。

　すなわち、ステップＳ１０において欠損欠陥（加工領域）にインクを塗布する。レーザ照射では輪郭線ＯＬに沿ってレーザスポットＳＰを移動させて欠陥２１ａを除去したように、インク塗布では輪郭線ＯＬに沿って塗布針１８の先端を移動させながら欠損欠陥にインクを塗布する。

　次に、ステップＳ１１において欠損欠陥が修正されて正常なパターンＰが形成されたか否かを確認し、ステップＳ１２において正常なパターンＰが形成できたか否かを判別する。正常なパターンＰを形成できた場合はステップＳ１４に進み、正常なパターンＰを形成できていない場合はステップＳ１３でマニュアル加工した後にステップＳ１４に進む。

　また、電極２１の一部が欠けた欠損欠陥がある場合は、ステップＳ６～Ｓ９を行なわずに、ステップＳ１０～Ｓ１４を実行し、欠損欠陥に修正インクを塗布すればよい。

　以上のように、この実施の形態では、基板７の表面に形成されたパターンＰの設計データに基づいて基準画像Ｒを生成し、その基準画像Ｒと撮影した画像Ｇとを比較し、比較結果に基づいて欠陥を検出するので、従来技術では必要となっていた画像登録作業を省略することができる。したがって、加工条件の登録に際し、画像処理に関する専門的な知識は不要である。また、設定作業が軽減されるため、メンテナンス作業の時間を短縮することができる。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　パターン加工装置、２　観察光学系、２ａ　観察鏡筒、３　ＣＣＤカメラ、４　カット用レーザ装置、５　インク塗布機構、６　インク硬化用光源、７　基板、７ａ　周縁部、７ｂ　パターン形成部、８　Ｚステージ、９　Ｘステージ、１０　Ｙステージ、１１　制御用コンピュータ、１２　モニタ、１３　操作パネル、１５　可動板、１５ａ　貫通孔、１６　対物レンズ、１７　塗布ユニット、１８　塗布針、１９　インクタンク、Ｍ１～Ｍ４　マーク、ＣＰ　中心点、２０　ＸＹステージ、Ｐ　パターン、２１　電極、２１ａ　欠陥、２２　配線、Ｂ　背景、Ｇ　画像、Ｒ　基準画像、Ｄ　分割画像、Ａ　抽出部、ＯＬ　輪郭線、ＳＰ　レーザスポット。

Claims

　基板の表面に形成されたパターンを加工するパターン加工方法であって、
　前記基板の表面のうちの前記パターンの少なくとも一部を含む第１の領域の画像を撮影する第１のステップと、
　前記パターンの設計データに基づいて作成された基準画像と前記第１の領域の画像とを比較し、比較結果に基づいて加工すべき第２の領域を決定する第２のステップと、
　前記第２の領域を加工する第３のステップとを含む、パターン加工方法。
　前記第１の領域は前記基板の表面のうちの指定された位置を含み、
　前記基準画像は前記第１の領域を含む第３の領域に形成される前記パターンの設計データに基づいて作成される、請求項１に記載のパターン加工方法。
　前記基板の表面のうちの指定された位置の座標を（Ｘｐ，Ｙｐ）とし、
　前記第１の領域の幅および高さをそれぞれＷ，Ｈとし、
　αおよびβの各々を０以上の実数とすると、
　前記基準画像の幅および高さはそれぞれ（Ｗ＋α）および（Ｈ＋β）となり、
　前記第３の領域は、（Ｘｐ－（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ－（Ｈ＋β）／２）と、（Ｘｐ－（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ＋（Ｈ＋β）／２）と、（Ｘｐ＋（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ＋（Ｈ＋β）／２）と、（Ｘｐ＋（Ｗ＋α）／２，Ｙｐ－（Ｈ＋β）／２）との４つの座標で囲まれる範囲である、請求項２に記載のパターン加工方法。
　前記第２のステップでは、前記基板が基準位置からある角度だけ回転して配置された場合、前記ある角度だけ回転させた前記基準画像と前記第１の領域の画像とを比較する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のパターン加工方法。
　前記第１のステップでは、前記第１の領域の画像を予め定められた拡大率で拡大して撮影し、
　前記第２のステップでは、前記予め定められた拡大率で拡大させた前記基準画像と前記第１の領域の画像とを比較する、請求項１から請求項４までのいずれかに記載のパターン加工方法。
　前記第３のステップは、前記第２の領域にレーザ光を照射して不要部を除去する第４のステップと、前記第２の領域にインクを塗布して欠損部を修正する第５のステップとのうちの少なくともいずれか一方のステップを含む、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のパターン加工方法。
　前記第４のステップでは前記第２の領域の輪郭線に沿って前記レーザ光を照射し、前記第５のステップでは前記第２の領域の輪郭線に沿って前記インクを塗布する、請求項６に記載のパターン加工方法。