JP2004085664A

JP2004085664A - 描画システム

Info

Publication number: JP2004085664A
Application number: JP2002243275A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Inomata; 猪俣　俊徳
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】確実かつ高精度に回路パターンを描画するとともに作業効率を向上させる
【解決手段】露光システムは基板Ｓに回路パターンを描画するレーザ描画装置１０を備える。レーザ描画装置１０に２台の可変焦点のＣＣＤカメラ３２および３４を設ける。ＣＣＤカメラ３２および３４を低倍率に設定して撮像した映像に基づいて基板Ｓに形成した基準穴Ｐ１〜Ｐ４の位置を検出し、検出結果に基づいて描画テーブル１４およびＣＣＤカメラ３２および３４を相対移動させて基準穴Ｐ１〜Ｐ４をＣＣＤカメラ３２および３４の視野の中央に位置決めし、さらにＣＣＤカメラ３２および３４を高倍率に設定して撮像したときに得られる映像に基づいて描画テーブル１４に対する基板Ｓの相対位置データを求め、この相対位置データに基づいて描画作動時に基板Ｓに回路パターンを整合させる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームにより被描画体に回路パターンを直接描画するレーザ描画装置およびこのレーザ描画装置を用いる描画システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上述したようなレーザ描画装置は、例えばオートメーション化されたプリント回路基板の製造工程において、基板の表面に微細な回路パターンを形成する描画システムに使用され、従来例として特開平１０−１６２１４５号公報が挙げられる。描画システムでは、感光性の被描画体、例えば表面にフォトレジスト層が設けられた基板がレーザ描画装置に搬送され、このレーザ描画装置においてフォトレジスト層が露光される、具体的にはＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより設計／編集された回路パターンのラスタデータに従ってレーザビームが変調され、ラスター走査によってフォトレジスト層の回路パターン部分だけが光硬化させられることにより、回路パターンがフォトレジスト層に直接描画される。描画後、レーザ描画装置から排出された基板上の未硬化のフォトレジストが溶剤によって洗い流され、銅等を腐食させる薬剤で処理されると、フォトレジストが付着したままの部位が腐食されずに残り、設計された回路パターンと同一の回路パターンが基板上に形成されることになる。
【０００３】
ところで、上記レーザ描画装置においては、基板を描画テーブル上に載置し、描画テーブル上の基板に対してレーザビームを主走査方向に偏向させつつ描画テーブル即ち基板を副走査方向に相対移動させることにより描画を行っている。レーザ描画装置は同一規格の複数の基板に対して回路パターンを常に同じ位置で描画することが求められるので、従来では、基板に形成した所定穴径の基準穴の描画テーブルに対する相対位置をＣＣＤカメラ等を用いて計測し、得られた相対位置データに基づいて描画開始位置を制御することにより、各基板と回路パターンとを整合させている。ＣＣＤカメラは基板に対して一定の距離だけ離れた位置に設置され、その焦点距離は固定される。
【０００４】
近年では、回路パターンの高精密化及び高密度化に伴ってレーザ描画装置に要求される描画精度はミクロンオーダになり、基準穴の計測精度を高めることが求められている。この課題を解決する方法として、例えばＣＣＤカメラの倍率を上げることが考えられるが、この場合ＣＣＤカメラの視野が狭くなるため、基準穴が視野から外れて計測不能となるという現象が生じ易くなる。これは、各基板の外形寸法誤差や基準穴の穴加工誤差あるいは基板の搬送位置ずれ等といった様々な要因により、描画テーブルに対する基準穴の位置が個々の基板で異なることがあるからである。基準穴が計測できなかった基板に対しては、再度計測を行うか、あるいは不良品として破棄するかしかなく作業効率が低下する原因となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、確実かつ高精度に回路パターンを描画するとともに作業効率を向上させることが課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の描画装置は、テーブルに載置された感光性の被描画体を、走査光学系から出射したレーザビームにより主走査方向に走査すると共に、テーブルを副走査方向に相対移動させることによって被描画体の表面に回路パターンを描画するレーザ描画装置と、テーブルに被描画体を搬送する搬送装置と、被描画体のテーブルへの搬送時に生じる位置ずれと、被描画体の外形寸法誤差と、被描画体に形成された基準穴の加工誤差とを解消して、被描画体に対して回路パターンを整合させる整合手段を備えることを最も主要な特徴とする。
【０００７】
上記露光システムの整合手段は、例えばレーザ描画装置に設けられ基準穴を撮像する可変焦点カメラと、可変焦点カメラにより得られる画像に基づいてテーブルに対する基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、相対位置データに基づいてテーブルの描画開始位置およびレーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備えてもよく、好ましくは可変焦点カメラを第１の倍率に設定して撮像したときに得られる映像に基づいて基準穴を検出し、テーブルおよび可変焦点カメラを相対移動させて基準穴を可変焦点カメラの視野の中央に位置決めし、さらに可変焦点カメラを第１の倍率より高い第２の倍率に設定して撮像したときに得られる映像に基づいて相対位置データを求める。
【０００８】
上記露光システムの整合手段は、例えばレーザ描画装置に設けられ基準穴を第１の倍率で撮像する第１の固定焦点カメラと、レーザ描画装置に設けられ基準穴を第１の倍率より高い第２の倍率で撮像する第２の固定焦点カメラと、第２の固定焦点カメラにより得られる画像に基づいてテーブルに対する基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、相対位置データに基づいてテーブルの描画開始位置およびレーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備えてもよく、好ましくは第１の固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて基準穴を検出し、テーブルおよび第２の固定焦点カメラを相対移動させて基準穴を第２の固定焦点カメラの視野の中央に位置決めし、さらに第２の固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて相対位置データを求める。
【０００９】
上記露光システムの整合手段は、例えばテーブルに対する被描画体の外周縁の相対位置を検出するセンサと、レーザ描画装置に設けられ基準穴を所定の倍率で撮像する固定焦点カメラと、固定焦点カメラにより得られる画像に基づいてテーブルに対する基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、センサの検出結果と相対位置データとに基づいてテーブルの描画開始位置およびレーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備えていてもよい。
【００１０】
上記露光システムの整合手段は、例えばテーブルに設けられ被描画体の一側面に当接する固定部材と、被描画体を固定部材に向かって付勢する付勢部材と、レーザ描画装置に設けられ基準穴を所定の倍率で撮像する固定焦点カメラと、固定焦点カメラにより得られる画像に基づいてテーブルに対する基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、相対位置データに基づいてテーブルの描画開始位置およびレーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備えてもよく、好ましくは固定部材および付勢部材との協働によってテーブルに被描画体を位置決めした後に、に固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて相対位置データを求める。
【００１１】
上記露光システムの整合手段は、例えば搬送装置に設けられ基準穴を第１の倍率で撮像する第１の固定焦点カメラと、レーザ描画装置に設けられ基準穴を第１の倍率より高い第２の倍率で撮像する第２の固定焦点カメラと、第２の固定焦点カメラにより得られる画像に基づいてテーブルに対する基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、相対位置データに基づいてテーブルの描画開始位置およびレーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備えてもよく、好ましくは搬送装置において第１の固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて基準穴を検出し、搬送装置からレーザ描画装置に被描画体を搬送すると共に、基準穴の検出結果に基づいてテーブルおよび第２の固定焦点カメラを相対移動させて基準穴を第２の固定焦点カメラの視野の中央に位置決めし、さらに第２の固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて相対位置データを求める。
【００１２】
上記露光システムの整合手段は、例えば搬送装置に設けられ基準穴を撮像する可変焦点カメラと、可変焦点カメラにより得られる画像に基づいてテーブルに対する基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、相対位置データに基づいてテーブルの描画開始位置およびレーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備えてもよく、好ましくは搬送装置において、可変焦点カメラを第１の倍率に設定して撮像したときに得られる映像に基づいて基準穴を検出し、可変焦点カメラを相対移動させて基準穴を可変焦点カメラの視野の中央に位置決めし、さらに可変焦点カメラを第１の倍率より高い第２の倍率に設定して撮像したときに得られる映像に基づいて相対位置データを求めた後、相対位置データをレーザ描画装置に与える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施形態を示す図であって、描画システムを簡略化して示す図である。
描画システムは、レーザビームによって回路パターンを感光性の被描画体である基板Ｓに直接描画するレーザ描画装置１０と、このレーザ描画装置１０に基板Ｓを搬入する、またはレーザ描画装置１０から排出された基板Ｓを次の処理装置（図示せず）に送り出す搬送装置とを備えている。搬送装置は例えばベルトコンベアであり、図１ではその一部である搬入用ベルト２２および送出用ベルト２４のみを示す。基板Ｓは長方形の板状を呈し、その上面にはフォトレジスト層が設けられている。
【００１５】
レーザ描画装置１０は、所定位置に固定された光学ユニット１２と、基板Ｓが水平に載置される描画テーブル１４とを備える。光学ユニット１２は図示しないレーザ光源と光学系とを備え、描画テーブル１４上の基板Ｓに向かってレーザビームを主走査方向に沿って出射する。描画テーブル１４即ち基板Ｓに対する主走査方向の走査開始位置は任意に変更可能である。描画テーブル１４は搬入用ベルト２２と送出用ベルト２４との間に位置する準備位置（実線で示す）と、光学ユニット１２の略鉛直下方に位置する描画開始位置（破線で示す）との間で、副走査方向に沿って相対移動自在である。
【００１６】
描画テーブル１４の移動平面上にはレーザ描画装置の機枠に対して不動となったＸＹ２次元直交座標系が設定され、この座標系のＸ軸は副走査方向に延び、またＹ軸は主走査方向に延びる。ＸＹ２次元直交座標系の原点は描画テーブル１４の図中右下隅の角に設定される。また、搬送装置による基板Ｓの搬送方向はＹ軸に平行である。
【００１７】
描画システムは、レーザ描画装置１０および搬送装置にそれぞれ接続され、これら装置の動作全般を制御する制御装置５０をさらに備える。制御装置５０は、例えば中央演算装置（ＣＰＵ）等のマイクロプロセッサと、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを備えたマイクロコンピュータであり、ＬＡＮインターフェース等によりＣＡＤ／ＣＡＭシステム５２に接続される。レーザ描画装置１０が描画処理を行う前に、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム５２により作成編集された回路パターンのベクタデータは制御装置５０に転送されて、制御装置５０によりラスタデータに変換されており、この回路パターンのラスタデータがレーザ描画装置１０の光学ユニット１２に与えられる。レーザ描画装置１０の描画処理時には、レーザビームは光学ユニット１２によりラスタデータに従って変調させられる。
【００１８】
レーザ描画装置１０の動作を説明する。まず描画テーブル１４が実線の準備位置に位置決めされ、搬入用ベルト２２から適当な移送機構、例えば複数個の中空の吸引パッドを基板Ｓに当てシリンダにより吸引パッド内の空気圧を調節して基板Ｓを吸着するあるいは離す吸引部（図示せず）をＹ軸に沿って移動自在に設けた移送機構によって、基板Ｓが描画テーブル１４上の所定位置に載置される。基板Ｓは図示しないクランプ部材によって描画テーブル１４上に固定される。
【００１９】
次に、基板Ｓは描画テーブル１４によって準備位置から描画開始位置に向かって、即ちＸ軸の正側に移動させられる。このとき、描画処理に先立って個々の基板Ｓと回路パターンを整合させるためのアラインメント処理が行われる。
【００２０】
そして、描画テーブル１４は描画開始位置に到達した後、今度は破線で示す描画開始位置から実線で示す準備位置に向かって、即ちＸ軸の負側の方向に微少量ずつ移動させられ、このとき描画処理が行われる。この描画処理においては、基板Ｓは光学ユニット１２で変調されたレーザビームによってＹ軸の正側の方向に走査されるとともに、Ｘ軸の負側の方向に微少量ずつ移動させられる。これにより基板Ｓのフォトレジスト層に回路パターンが順次描画され、描画テーブル１４が再び準備位置に戻ったときには、基板Ｓのフォトレジスト層のうち回路パターンに対応する部分だけが光硬化させられることになる。
【００２１】
描画処理が終了すると、準備位置に戻された描画テーブル１４から、描画済みの基板Ｓがクランプ部材から開放されて、図示しない移送機構により送出用ベルト２４に排出される。
【００２２】
図２はレーザ描画装置の外観を示す斜視図である。略直方体のハウジング１８には図１に示す光学ユニット１２が収容される。ハウジング１８の側面１８ａには開口３０が形成され、この開口３０を通って描画テーブル１４がハウジング１８内を進退する。側面１８ａにはＹ軸に沿って延びる２本のレール３６および３８が固定されており、レール３６および３８にそれぞれＣＣＤカメラ３２および３４が鉛直下方に向かって取り付けられる。これらＣＣＤカメラ３２および３４は、それぞれ制御装置５０（図１参照）の指令信号に基づいてレール３６および３８に沿ってＹ軸に沿って移動し、そのＹ位置は制御装置５０に常に監視されている。
【００２３】
ＣＣＤカメラ３２および３４は可変焦点カメラであり、上述した描画処理に先立って行われるアラインメント処理に用いられる。アラインメント処理は、基板Ｓと回路パターンとを整合させるために、描画テーブル１４において基板Ｓが本来置かれるべき位置と実際に搬送装置により置かれた位置とのずれ量を計測し、基板Ｓに対する描画すべき回路パターンの位置ずれが相殺されるように描画テーブル１４の描画開始位置および光学ユニット１２の走査開始位置を調整するものである。アラインメント処理では、描画テーブル１４に対する基板Ｓの位置が、基板Ｓの四隅に形成された基準穴Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４のＸ座標およびＹ座標により示される。以下、これらの座標データを相対位置データと称する。
【００２４】
描画テーブル１４は、Ｘ軸に沿って延びるレール（図示せず）上をモータ駆動により相対移動するＸテーブル（図示せず）およびＸテーブル上を水平面内でモータ駆動により回転するθテーブル（図示せず）の上に設けられ、制御装置５０によってモータ駆動量即ち描画テーブル１４のＸ位置およびθ位置が制御される。また、光学ユニット１２は、基板Ｓの描画すべき範囲を含みかつその描画幅よりも広い範囲を走査することが可能であり、Ｙ方向における走査開始位置は制御装置５０によって制御される。制御装置５０は、ＣＣＤカメラ３２および３４によって検出された基板Ｓの相対位置データに基づいて基板Ｓの位置ずれ量を算出し、この位置ずれが相殺されるように描画テーブル１４の描画開始位置（Ｘ位置、θ位置）を調整すると共に、光学ユニット１２から出射されるレーザビームの走査開始位置（Ｙ位置）を調整する。
【００２５】
レーザ描画装置１０の制御装置５０には、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム５２から上記回路パターンのベクタデータの他、基板Ｓの外径寸法や基準穴Ｐ１〜Ｐ４の位置等の設計データが転送され、一時的にメモリ（図示せず）に格納される。制御装置５０は、基板Ｓのハウジング１８側においてＹ軸方向に並ぶ２つの基準穴Ｐ１−Ｐ２間の基準穴間距離Ｌ１を設計データに基づいて算出し、ＣＣＤカメラ３２および３４間の距離が基準穴間距離Ｌ１に一致するようにＣＣＤカメラ３２および３４を位置決めする。
【００２６】
そして、ＣＣＤカメラ３２および３４の撮影光学系（図示せず）が相対的に低倍率に設定され、ＣＣＤカメラ３２によって基準穴Ｐ１が、ＣＣＤカメラ３４によって基準穴Ｐ２が撮影され、この第１回目の撮影により得られた映像信号が制御装置５０に送られ、ここで適当な画像処理、例えばパターンマッチング法により、描画テーブル１４に対する基準穴Ｐ１およびＰ２の相対位置データ、詳しくはＸＹ２次元直交座標系における基準穴Ｐ１およびＰ２の中心のＸ座標およびＹ座標が算出される。
【００２７】
次に、基準穴Ｐ１およびＰ２がＣＣＤカメラ３２および３４の視野の略中央に位置するように、ＣＣＤカメラ３２および３４のＹ軸方向位置が調整されると共に描画テーブル１４のＸ軸方向位置および水平面内での回転方向θの位置が調整される。回転方向θの回転中心は描画テーブル１４の中心に設定される。そしてＣＣＤカメラ３２および３４の撮影光学系が第１回目の撮影よりも高倍率に設定される即ちズームアップされて第２回目の撮影が行われ、得られた映像信号から基準穴Ｐ１およびＰ２の相対位置データが求められる。第２回目の撮影ではＣＣＤカメラ３２および３４がズームアップされているため、第２回目の撮影により得られる基準穴Ｐ１およびＰ２の相対位置データは、第１回目の撮影により得られる基準穴Ｐ１およびＰ２の相対位置データよりも高精度であるとみなすことができる。
【００２８】
続いて、基準穴Ｐ３およびＰ４を撮影するために、描画テーブル１４が描画開始位置に向かってＸ軸方向に移動させられる。その移動距離はＸ方向に並ぶ２つの基準穴Ｐ１およびＰ３の基準穴間距離Ｌ２（またはＰ２およびＰ４の基準穴間距離）に一致し、この基準穴間距離Ｌ２は設計データに基づいて求められる。そして、ＣＣＤカメラ３２および３４の撮影光学系が再び低倍率に設定され、ＣＣＤカメラ３２によって基準穴Ｐ３が、ＣＣＤカメラ３４によって基準穴Ｐ４が撮影され、制御装置５０においてこの第３回目の撮影により得られた映像信号に基づいて描画テーブル１４に対する基準穴Ｐ３およびＰ４の相対位置データが算出される。
【００２９】
そして、基準穴Ｐ３およびＰ４がＣＣＤカメラ３２および３４の視野の略中央に位置するように、ＣＣＤカメラ３２および３４のＹ軸方向位置と描画テーブル１４のＸ軸方向位置およびθ方向位置とが調整され、ＣＣＤカメラ３２および３４の撮影光学系が高倍率に設定されて第４回目の撮影が行われ、得られた映像信号から基準穴Ｐ３およびＰ４の高精度な相対位置データが求められる。
【００３０】
以上の動作により基準穴Ｐ１〜Ｐ４の高精度な相対位置データが得られると、制御装置５０では、この相対位置データに基づいて基板ＳのＸ軸方向に関するずれ量Ｘ’、Ｙ軸方向に関するずれ量Ｙ’およびθ方向に関するずれ量θ’がそれぞれ求められ、アラインメント処理が終了し、上述した描画処理に進む。描画処理においては、アラインメント処理により求められたずれ量Ｘ’、Ｙ’およびθ’に基づいて、描画テーブル１４の描画開始位置が調整され、光学ユニット１２のＹ軸方向に関する走査開始位置が調整される。即ち、描画テーブル１４は設計上定められた描画開始位置よりもＸ軸に沿って調整量（−Ｘ’）だけ移動し、さらに回転中心周りに調整量（−θ’）だけ回転した位置から相対移動を開始し、光学ユニット１２は設計上定められた走査開始位置よりも調整量（−Ｙ’）だけ移動した位置から走査を開始することになる。
【００３１】
このように、基準穴Ｐ１〜Ｐ４を相対的に視野の広い低倍率で予め撮影することにより、確実に基準穴Ｐ１〜Ｐ４が検出でき、また次に行う撮影では相対的に視野が狭いが高精細な画像が得られる高倍率にＣＣＤカメラ３２および３４を設定するとともにその視野に基準穴Ｐ１〜Ｐ４が収まるようにＣＣＤカメラ３２、３４および描画テーブル１４を調整するため、高精度な相対位置データを確実に得ることができる。従って、個々の基板Ｓの外形寸法誤差や基準穴Ｐ１〜Ｐ４の穴加工誤差あるいは基板Ｓの搬送位置ずれ等の複合的な要因により、描画テーブル１４に対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の位置が個々の基板Ｓで異なることがあっても、これらずれ量（Ｘ’、Ｙ’、θ’）を確実に検出し、位置ずれを解消するように描画テーブル１４および光学ユニット１２が調整されるので、基板Ｓに対して回路パターンを確実かつ高精度に描画できる。また、基準穴Ｐ１〜Ｐ４が確実に計測されるので再計測の必要がなく作業効率の低下も防止される。
【００３２】
なお、第１回目〜第４回目の撮影における倍率は特に限定されないが、第２回目および第４回目の撮影ではそのＣＣＤカメラ３２、３４の視野の大きさが基準穴Ｐ１〜Ｐ４の大きさに許容加工誤差を加えたものであることが好ましい。例えば基準穴Ｐ１〜Ｐ４の直径が２ｍｍ、その許容加工誤差が０．５ｍｍであった場合には、ＣＣＤカメラ３２および３４の視野が３ｍｍ四方程度の広さであることが好ましい。また、第１回目および第３回目の撮影ではそのＣＣＤカメラ３２および３４の視野の大きさが基準穴Ｐ１〜Ｐ４の大きさに搬送誤差や加工誤差を加味したものであることが好ましい。
【００３３】
図３は本発明の第２実施形態を示す図であって、レーザ描画装置の外観斜視図である。第２実施形態の描画システムは、ＣＣＤカメラが固定焦点カメラであり４台設けられること以外は第１実施形態と同様の構成であり、対応する構成については符号に２００を加算して示している。
【００３４】
レーザ描画装置２１０の側面２１８ａの図中右方にはレール２３６が固定され、レール２３６には、互いに固定された２つのＣＣＤカメラ２３２ａおよび２３２ｂが取り付けられる。これらＣＣＤカメラ２３２ａおよび２３２ｂはＸ軸に沿って並んでおり、レール２３６に沿ってＹ軸に沿って一体的に移動する。ＣＣＤカメラ２３２ａおよび２３２ｂは共に固定焦点カメラであり、ＣＣＤカメラ２３２ａは相対的に高倍率に設定され、ＣＣＤカメラ２３２ｂは相対的に低倍率に設定される。側面２１８ａの図中左方に設けられた２つのＣＣＤカメラ２３４ａおよび２３４ｂも同様の構成である。
【００３５】
アラインメント処理では、低倍率のＣＣＤカメラ２３２ｂおよび２３４ｂにより基準穴Ｐ１およびＰ２が撮影され、得られた映像信号から基準穴Ｐ１およびＰ２の大まかな相対位置データが求められる。そして、その大まかな相対位置データに基づいて、高倍率のＣＣＤカメラ２３２ａおよび２３４ａの視野の略中央に基準穴Ｐ１およびＰ２が収まるように、ＣＣＤカメラ２３２ａおよび２３４ａがＹ軸に沿う方向に、描画テーブル１４がＸ軸に沿う方向およびθ方向に調整される。そしてＣＣＤカメラ２３２ａおよび２３４ａから得られた映像信号から基準穴Ｐ１〜Ｐ４の高精度な相対位置データが求められる。その後、描画テーブル２１４の移動後に基準穴Ｐ３およびＰ４が同様の手法で計測される。
【００３６】
このように、第２実施形態のレーザ描画装置２１０によると、第１実施形態と同様、描画テーブル２１４に対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の位置が個々の基板Ｓで異なることがあっても、これらずれ量（Ｘ’、Ｙ’およびθ’）を確実に検出し、位置ずれを解消するように描画テーブル２１４および光学ユニット（図示せず）が調整されるので、基板Ｓに対して回路パターンを確実かつ高精度に描画できる。また、基準穴Ｐ１〜Ｐ４が確実に計測されるので再計測の必要がなく作業効率の低下も防止される。
【００３７】
図４は本発明の第３実施形態を示す図であって、レーザ描画装置の外観斜視図である。第３実施形態の描画システムは、ＣＣＤカメラが固定焦点カメラであることと基板エッジ検出センサが設けられること以外は第１実施形態と同様の構成であり、対応する構成については符号に３００を加算して示している。
【００３８】
基板エッジ検出センサ３４０、３４２および３４４は、描画テーブル３１４の上面に固設され、搬送されてきた基板Ｓの相対位置を検出するセンサである。基板エッジ検出センサ３４０、３４２および３４４は例えば公知の赤外線センサであるが、ＣＣＤカメラであってもよい。
【００３９】
アラインメント処理において、基板エッジ検出センサ３４０および３４２により描画テーブル３１４に対する側辺Ｓｅ１の位置即ち基板ＳのＸ軸方向に関する位置とθ回転方向に関する位置とが計測され、基板エッジ検出センサ３４２により描画テーブル３１４に対する側辺Ｓｅ２の位置即ち基板ＳのＹ軸方向に関する位置が計測される。そして、図示しない制御装置において基板エッジ検出センサ３４０および３４２の相対位置データに基づいて、基板Ｓの描画テーブル３１４に対するずれ量（Ｘ’、Ｙ’およびθ’）が求められる。
【００４０】
次に、基板Ｓの描画テーブル３１４に対するずれ量Ｘ’、Ｙ’およびθ’と、基準穴Ｐ１、Ｐ２の設計データとに基づいて、ＣＣＤカメラ３３２および３３４の視野の中央に基準穴Ｐ１およびＰ２が位置するように、ＣＣＤカメラ３３２および３３４がＹ軸方向に、描画テーブル３１４がＸ軸方向およびθ方向に調整させられた後、基準穴Ｐ１およびＰ２の撮影および高精度の相対位置データの算出が行われる。さらに描画テーブル３１４が基準穴Ｐ１およびＰ３間の距離分だけ描画開始位置に向かって移動させられ、基準穴Ｐ３およびＰ４が撮影され、基準穴Ｐ３およびＰ４の高精度な相対位置データが求められる。なお、ＣＣＤカメラ３３２および３３４は相対的に狭い視野を持つ高倍率の固定焦点カメラであり、その視野は基準穴Ｐ１〜Ｐ４の大きさに許容加工誤差を加えた大きさを有する。
【００４１】
第３実施形態のレーザ描画装置３１０によると、基板エッジ検出センサ３４０および３４２により基板Ｓの相対位置を計測するので、アラインメント処理時のカメラ視野における位置ずれの要因は基板Ｓに対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の加工誤差あるいは基板Ｓの外径寸法誤差のみとなり、搬送時の位置ずれは実質的に解消される。従って、第１および第２実施形態よりも基板Ｓのずれ量（Ｘ’、Ｙ’およびθ’）は少なく、低倍率のＣＣＤカメラを用いて基準穴Ｐ１〜Ｐ４の大まかな相対位置データを求める必要がない。第３実施形態によれば、第１および第２実施形態と同様、描画テーブル２１４に対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の位置が個々の基板Ｓで異なることがあっても、位置ずれを解消するように描画テーブル２１４の位置および光学ユニット（図示せず）の走査開始位置が調整されるので、基板Ｓに対して回路パターンを確実かつ高精度に描画できる。
【００４２】
図５は本発明の第４実施形態を示す図であって、描画テーブルの斜視図である。第４実施形態の描画システムは、カメラが固定焦点カメラであることと当てつけピンおよび当てつけシリンダが設けられること以外は第１実施形態と同様の構成を備える。
【００４３】
描画テーブル４１４には、固定ピン４１４ａおよび４１４ｂと、当てつけシリンダ４１４ｃおよび４１４ｄとが設けられる。固定ピン４１４ａは基板Ｓの側辺Ｓｅ２に当接して基板ＳのＹ軸方向への移動を規制し、２つの固定ピン４１４ｂは基板Ｓの側辺Ｓｅ１に当接して基板ＳのＸ軸方向への移動を規制する。当てつけシリンダ４１４ｃは基板Ｓの側辺Ｓｅ３に当接し、基板Ｓを固定ピン４１４ｂに向かって押圧付勢する。当てつけシリンダ４１４ｄは基板Ｓの側辺Ｓｅ４に当接し、基板Ｓを固定ピン４１４ａに向かって押圧付勢する。これにより、基板Ｓは常に同じ位置に位置決めされ、搬送時の位置ずれが解消される。なお、図示しない２つのＣＣＤカメラは高倍率の固定焦点カメラであり、相対的に狭い視野、具体的には基準穴Ｐ１〜Ｐ４の大きさに許容加工誤差を加えた大きさの視野を有する。
【００４４】
第４実施形態の描画システムによると、固定ピン４１４ａ、４１４ｂおよび当てつけシリンダ４１４ｃ、４１４ｄにより基板Ｓが描画テーブル４１４上の所定位置に高精度に位置決めされるため、アラインメント処理においてカメラ視野における位置ずれの要因は基板Ｓに対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の加工誤差あるいは基板Ｓの外径寸法誤差のみとなり、搬送時の位置ずれは実質的に解消される。従って、第１〜第３実施形態と同様、描画テーブル４１４に対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の位置が個々の基板Ｓで異なることがあっても、位置ずれを解消するように描画テーブル４１４の位置および光学ユニット（図示せず）の走査開始位置が調整されるので、基板Ｓに対して回路パターンを確実かつ高精度に描画できる。
【００４５】
なお、固定ピン４１４ａ、４１４ｂおよび当てつけシリンダ４１４ｃ、４１４ｄからなる基板位置決め機構を、図６に示す第５実施形態のように、固定ピン５１４ｂおよび当てつけスライドピン５１４ａ、５１４ｃ、５１４ｄで構成してもよい。当てつけスライドピン５１４ｃは制御装置（図示せず）の制御信号に基づいてＸ軸方向に相対移動し、基板Ｓを側辺Ｓｅ３から固定ピン５１４ｂに向かって押圧付勢する。当てつけスライドピン５１４ａおよび５１４ｄはＹ軸方向に移動自在であり、それぞれ基板Ｓの側辺Ｓｅ２およびＳｅ４を押圧することにより基板Ｓを実質的に隙間なく挟持して所定の位置に位置決めする。
【００４６】
図７は本発明の第６実施形態を示す図であって、描画システムの上面図である。第６実施形態の描画システムは、ＣＣＤカメラが固定焦点カメラであり、搬送装置が基板Ｓを描画テーブルに載置する前に基準穴Ｐ１〜Ｐ４の大まかな相対位置データを求める点が異なること以外は第１実施形態と同様の構成を備え、対応する構成には符号に６００を加算して示している。
【００４７】
搬送装置６２０は、搬入用ベルト６２２と描画テーブル６１４との間にプリアラインメントテーブル６２６を備え、搬入用ベルト６２２に搬送された基板Ｓはまずプリアラインメントテーブル６５０の所定位置に置かれる。プリアラインメントテーブル６５０に置かれた基板Ｓの四隅の鉛直上方には４台のＣＣＤカメラ６５２、６５４、６５６および６５８が配される。アラインメント処理では、これらＣＣＤカメラ６５２、６５４、６５６および６５８により基準穴Ｐ１〜Ｐ４が撮影され、得られた映像信号を画像処理することにより基板Ｓに対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の相対位置データが求められる。ＣＣＤカメラ６５２、６５４、６５６および６５８は相対的に低倍率の固定焦点カメラである。
【００４８】
これら基準穴Ｐ１〜Ｐ４の相対位置データはレーザ描画装置６１０を制御する制御装置に転送され、また基板Ｓは描画テーブル６１４の所定位置に移動させられる。そして、搬送装置６２０から転送された相対位置データとＣＡＤ／ＣＡＭシステムから転送された設計データとに基づいて、ＣＣＤカメラ６３２および６３４の視野の中央に基準点Ｐ１〜Ｐ４が位置するように、描画テーブル６１４およびＣＣＤカメラ６３２、６３４が調整された後、基準穴Ｐ１〜Ｐ４が撮影され、描画テーブル６１４に対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の高精度な相対位置データが求められる。ＣＣＤカメラ６３２、６３４は相対的に高倍率の固定焦点カメラである。
【００４９】
第６実施形態の描画システムによると、描画テーブル６１４への搬送前に基板Ｓに対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の大まかな相対位置を計測し、描画テーブル６１４に載置したときには基板Ｓに対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の位置ずれが相殺されるように描画テーブル６１４およびＣＣＤカメラ６３２、６３４が調整されるので、描画テーブル６１４に置かれた基板Ｓに関してカメラ視野における基準穴Ｐ１〜Ｐ４の位置ずれの要因は基板Ｓの搬送時の位置ずれのみとなり、穴加工誤差や外径寸法誤差は実質的に解消される。従って、第１〜第５実施形態と同様、描画テーブル６１４に対する基準穴Ｐ１〜Ｐ４の位置が個々の基板Ｓで異なることがあっても、位置ずれを解消するように描画テーブル６１４の位置および光学ユニット（図示せず）の走査開始位置が調整されるので、基板Ｓに対して回路パターンを確実かつ高精度に描画できる。
【００５０】
図８は、本発明の第７実施形態を示す図であって、描画システムの斜視図である。第７実施形態の描画システムは、搬送装置が基板Ｓを描画テーブルに載置する前に基準穴Ｐ１〜Ｐ４の高精度な相対位置データを求める点が異なること以外は第６実施形態と同様の構成を備え、対応する構成には符号にさらに１００を加算して示している。
【００５１】
搬送装置７２０のプリアラインメントテーブル７２６の上方には、４台のＣＣＤカメラ７５２、７５４、７５６および７５８が設けられる。ＣＣＤカメラ７５２、７５４、７５６および７５８は可変焦点カメラであり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に相対移動可能である。搬送装置７２０は、これらＣＣＤカメラ７５２、７５４、７５６および７５８を低倍率に設定して得られた映像信号に基づいて、基板Ｓの４つの基準穴Ｐ１〜Ｐ４の大まかな相対位置を特定し、次にＣＣＤカメラ７５２、７５４、７５６および７５８をそれぞれ対応する基準穴Ｐ１〜Ｐ４が捕らえられる位置に移動させ、さらにＣＣＤカメラ７５２、７５４、７５６および７５８を高倍率に設定して得られた映像信号に基づいて、プリアラインメントテーブル７２６に対する４つの基準穴Ｐ１〜Ｐ４の高精度な相対位置データを得る。そして、図示しない制御装置は、基準穴Ｐ１〜Ｐ４の高精度な相対位置データに基づいて、レーザ描画装置７１０における描画テーブル７１４のＸ軸方向調整量（−Ｘ’）およびθ方向調整量（−θ’）とレーザ光学系のＹ軸方向調整量（−Ｙ’）とが算出される。
【００５２】
プリアラインメントテーブル７２６は図示しない駆動機構によりθ回転可能であり、θ方向調整量（−θ’）分だけ調整される。プリアラインメントテーブル７２６においてθ方向に位置調整された基板Ｓは、第１実施形態で説明したような吸着パッドを用いた移送機構（図示せず）により描画テーブル７１４へ移送され、θ方向に関しては位置調整されたままの状態で描画テーブル７１４に位置決めされる。移送機構の移送精度はミクロンオーダであり、その移動量は制御装置により監視、制御される。
【００５３】
制御装置によって求められたＸ軸方向調整量（−Ｘ’）およびＹ軸方向調整量（−Ｙ’）のデータは、レーザ描画装置７１０に転送される。レーザ描画装置７１０は転送されたＸ軸方向調整量（−Ｘ’）に基づいて描画テーブル７１４の描画開始位置を調整し、Ｙ軸方向調整量（−Ｙ’）に基づいてレーザ光学系（図示せず）の走査開始位置を調整する。
【００５４】
このように、第７実施形態の露光システムによると、レーザ描画装置７１０にカメラ計測機能およびθ回転駆動機構を設けなくてもよいので、第６実施形態よりもレーザ描画装置７１０の構成が簡単になり、また描画作動に要する時間も短縮される。
【００５５】
なお、第１〜第７実施形態において基板Ｓとして４個の基準穴が設けられているものを用いているが、３個の基準穴が形成された基板の描画にも適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の描画装置は、確実かつ高精度に回路パターンを描画するとともに作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の描画システムを簡略して示す図である。
【図２】図１に示すレーザ描画装置の外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態のレーザ描画装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態のレーザ描画装置を示す斜視図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示す図であって、レーザ描画装置の描画テーブルを示す斜視図である。
【図６】本発明の第５実施形態を示す図であって、レーザ描画装置の描画テーブルを示す斜視図である。
【図７】本発明の第６実施形態の描画システムを示す上面図である。
【図８】本発明の第７実施形態の描画システムを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　レーザ描画装置
１２　光学ユニット
１４　描画テーブル
５０　制御装置
Ｓ　基板
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４　基準穴

Claims

テーブルに載置された感光性の被描画体を、走査光学系から出射したレーザビームにより主走査方向に走査すると共に、前記テーブルを副走査方向に相対移動させることによって前記被描画体の表面に回路パターンを描画するレーザ描画装置と、
前記テーブルに前記被描画体を搬送する搬送装置と、
前記被描画体の前記テーブルへの搬送時に生じる位置ずれと、前記被描画体の外形寸法誤差と、前記被描画体に形成された基準穴の加工誤差とを解消して、前記被描画体に対して前記回路パターンを整合させる整合手段を備えることを特徴とする描画システム。
前記整合手段が、前記レーザ描画装置に設けられ前記基準穴を撮像する可変焦点カメラと、前記可変焦点カメラにより得られる画像に基づいて前記テーブルに対する前記基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、前記相対位置データに基づいて前記テーブルの描画開始位置および前記レーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備え、
前記可変焦点カメラを第１の倍率に設定して撮像したときに得られる映像に基づいて前記基準穴を検出し、前記テーブルおよび前記可変焦点カメラを相対移動させて前記基準穴を前記可変焦点カメラの視野の中央に位置決めし、さらに前記可変焦点カメラを前記第１の倍率より高い第２の倍率に設定して撮像したときに得られる映像に基づいて前記相対位置データを求めることを特徴とする請求項１に記載の描画システム。
前記整合手段が、前記レーザ描画装置に設けられ前記基準穴を第１の倍率で撮像する第１の固定焦点カメラと、前記レーザ描画装置に設けられ前記基準穴を前記第１の倍率より高い第２の倍率で撮像する第２の固定焦点カメラと、前記第２の固定焦点カメラにより得られる画像に基づいて前記テーブルに対する前記基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、前記相対位置データに基づいて前記テーブルの描画開始位置および前記レーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備え、
前記第１の固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて前記基準穴を検出し、前記テーブルおよび前記第２の固定焦点カメラを相対移動させて前記基準穴を前記第２の固定焦点カメラの視野の中央に位置決めし、さらに前記第２の固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて前記相対位置データを求めることを特徴とする請求項１に記載の描画システム。
前記整合手段が、前記テーブルに対する前記被描画体の外周縁の相対位置を検出するセンサと、前記レーザ描画装置に設けられ前記基準穴を所定の倍率で撮像する固定焦点カメラと、前記固定焦点カメラにより得られる画像に基づいて前記テーブルに対する前記基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、前記センサの検出結果と前記相対位置データとに基づいて前記テーブルの描画開始位置および前記レーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の描画システム。
前記整合手段が、前記テーブルに設けられ前記被描画体の一側面に当接する固定部材と、前記被描画体を前記固定部材に向かって付勢する付勢部材と、前記レーザ描画装置に設けられ前記基準穴を所定の倍率で撮像する固定焦点カメラと、前記固定焦点カメラにより得られる画像に基づいて前記テーブルに対する前記基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、前記相対位置データに基づいて前記テーブルの描画開始位置および前記レーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備え、
前記固定部材および前記付勢部材との協働によって前記テーブルに前記被描画体を位置決めした後に、前記に前記固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて前記相対位置データを求めることを特徴とする請求項１に記載の描画システム。
前記整合手段が、前記搬送装置に設けられ前記基準穴を第１の倍率で撮像する第１の固定焦点カメラと、前記レーザ描画装置に設けられ前記基準穴を前記第１の倍率より高い第２の倍率で撮像する第２の固定焦点カメラと、前記第２の固定焦点カメラにより得られる画像に基づいて前記テーブルに対する前記基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、前記相対位置データに基づいて前記テーブルの描画開始位置および前記レーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備え、
前記搬送装置において前記第１の固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて前記基準穴を検出し、前記搬送装置から前記レーザ描画装置に前記被描画体を搬送すると共に、前記基準穴の検出結果に基づいて前記テーブルおよび前記第２の固定焦点カメラを相対移動させて前記基準穴を前記第２の固定焦点カメラの視野の中央に位置決めし、さらに前記第２の固定焦点カメラが撮像した映像に基づいて前記相対位置データを求めることを特徴とする請求項１に記載の描画システム。
前記整合手段が、前記搬送装置に設けられ前記基準穴を撮像する可変焦点カメラと、前記可変焦点カメラにより得られる画像に基づいて前記テーブルに対する前記基準穴の相対位置データを求める画像処理手段と、前記相対位置データに基づいて前記テーブルの描画開始位置および前記レーザビームの走査開始位置を調整する調整手段とを備え、
前記搬送装置において、前記可変焦点カメラを第１の倍率に設定して撮像したときに得られる映像に基づいて前記基準穴を検出し、前記可変焦点カメラを相対移動させて前記基準穴を前記可変焦点カメラの視野の中央に位置決めし、さらに前記可変焦点カメラを前記第１の倍率より高い第２の倍率に設定して撮像したときに得られる映像に基づいて前記相対位置データを求めた後、前記相対位置データを前記レーザ描画装置に与えることを特徴とする請求項１に記載の描画システム。