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発明の名称 レーザ描画装置の描画方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−133988(P2001−133988A)
公開日 平成13年5月18日(2001.5.18)
出願番号 特願平11−314594
出願日 平成11年11月5日(1999.11.5)
代理人 【識別番号】100078880
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 修平
【テーマコード(参考)】
2C061
2C062
2H097
5E339
【Fターム(参考)】
2C061 AP10 AQ03 AS11 KK26 KK33 
2C062 AA24
2H097 AA03 AB05 CA17 KA28 LA09
5E339 BE11 CF16 DD03 FF01
発明者 柳坂 博
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 所定のドットピッチで格子状に配置されるドットによりパターンを形成するレーザ描画装置において、設計パターンを描画するための描画データに基づいて描画された描画パターンが、格子方向において設計パターンと異なるサイズを有する場合に、設計パターンと同サイズのパターンを描画するために前記描画パターンを補正する方法であって、描画パターンのサイズが設計パターンのサイズと異なる方向における描画パターンのサイズが設計パターンのサイズと一致するよう、前記描画パターンの両端部に対応する描画データを補正し、前記補正された描画データにより描画されるパターンの描画位置が前記設計パターンの位置に一致するように描画開始位置をシフトして描画すること、を特徴とするレーザ描画装置の描画方法。
【請求項2】 所定のドットピッチで格子状に配置されるドットによりパターンを形成するレーザ描画装置において、設計パターンを描画するための描画データに基づいて描画された描画パターンが、格子方向においてMドット分大きくなる場合に、設計パターンと同サイズのパターンを描画するために前記描画データを補正する方法であって、K=INT(M/2)として、描画パターンが設計パターンに対して大きくなる方向における描画パターンの両端部に対応する描画データをそれぞれKドット分削除することにより前記描画データを補正し、さらにMが奇数の場合には、前記描画パターンが設計パターンに対して大きくなる方向における前記描画パターンの一方の端部に対応する描画データをさらに1ドット分削除して前記描画データを補正し、描画開始位置を、前記一方の端部側に0.5ドット分シフトし、補正された描画データに基づいて描画を行うこと、を特徴とするレーザ描画装置の描画方法。
【請求項3】 所定のドットピッチで格子状に配置されるドットによりパターンを形成するレーザ描画装置において、設計パターンを描画するための描画データに基づいて描画された描画パターンが、格子方向においてMドット分小さくなる場合に、設計パターンと同サイズのパターンを描画するために前記描画データを補正する方法であって、K=INT(M/2)として、描画パターンが設計パターンに対して小さくなる方向における描画パターンの両端部に対応する描画データにそれぞれKドット分追加することにより前記描画データを補正し、さらにMが奇数の場合には、前記描画パターンが設計パターンに対して大きくなる方向における前記描画パターンの一方の端部に対応する描画データにさらに1ドット分追加して前記描画データを補正し、描画開始位置を、前記一方の端部と反対側に0.5ドット分シフトし、補正された描画データに基づいて描画を行うこと、を特徴とするレーザ描画装置の描画方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板へのパターンの描画に使用するレーザ描画装置における描画方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、基板に回路パターンを形成する方法として、回路パターンに対応したラスタデータに応じて変調したレーザ光をポリゴンミラーなどの偏向手段を介して基板上で走査させ、基板に直接パターンに対応した画像を描画(露光)するレーザ描画装置が知られている。
【0003】このような装置で回路パターンを描画する場合には、ワークテーブルに載置された基板上でレーザービームが主走査方向に走査し、レーザビームの主走査に同期してワークテーブルを主走査方向と直行する方向(副走査方向)に移動させることにより、基板上に2次元の回路パターンに対応した画像が形成されるようになっており、描かれる画像の元となる描画データは、装置に依存した所定のドットピッチで格子状に配置されたドットとして制御される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、描画データに基づいて描画を行った場合、エッチング後の描画パターンを実際に測定してみると、感光材料の状態、レーザービームの状態、描画後の現像工程・エッチング工程等の描画条件によって、描画パターンが設計パターンよりも大きくなる場合、または小さくなる場合がある。例えば、ある設計パターンに対し描画パターンが格子方向(X軸,Y軸方向)において両端部それぞれ0.5ドット幅分大きくなるときは、1ドット分描画データを減らして描画をすれば所望の描画パターン幅が得られる。しかし、このようにして得られる描画パターンは設計パターンに対して、X軸およびY軸方向の両端部いずれか一方の方向に0.5ドット偏ったものとなる。
【0005】本発明は、描画パターンが大きくまたは小さくなる幅が奇数ドットである場合(すなわち、両端部いずれか一方の描画データを他方の端部に対し1ドット幅分余分に削除または追加して補正を行う場合)にも前記0.5ドットの偏りを生ずることなく、設計パターンに一致する補正された描画パターンを得ることのできる描画方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の描画方法は、所定のドットピッチで格子状に配置されるドットによりパターンを形成し、さらに、描画開始位置を0.5ドット以下の高い精度で調整可能であるレーザ描画装置において、設計パターンを描画するための描画データに基づいて描画された描画パターンが、格子方向において設計パターンと異なるサイズを有する場合に、設計パターンと同サイズのパターンを描画するために前記描画パターンを補正する方法であって、描画パターンのサイズが設計パターンのサイズと異なる方向における描画パターンのサイズが設計パターンのサイズと一致するよう、前記描画パターンの両端部に対応する描画データを補正し、前記補正された描画データにより描画されるパターンの描画位置が前記設計パターンの位置に一致するように前記描画装置における描画開始位置をシフトして描画すること、を特徴とする。なお、設計パターンに対する描画パターンのサイズの相違は、実際に描画を行ってエッチングした後に形成された描画パターンを測定して求める。
【0007】設計パターンを描画するための描画データに基づいて描画された描画パターンが、格子方向においてMドット分大きくなる場合には、K=INT(M/2)として、描画パターンが設計パターンに対して大きくなる方向における描画パターンの両端部に対応する描画データをそれぞれKドット分削除し、さらにMが奇数の場合には、前記描画パターンが設計パターンに対して大きくなる方向における前記描画パターンの一方の端部に対応する描画データをさらに1ドット分削除して前記描画データを補正し、前記描画装置における描画開始位置を、前記一方の端部側に0.5ドット分シフトし、補正された描画データに基づいて描画を行う。
【0008】設計パターンを描画するための描画データに基づいて描画された描画パターンが、格子方向においてMドット分小さくなる場合には、K=INT(M/2)として、描画パターンが設計パターンに対して小さくなる方向における描画パターンの両端部に対応する描画データにそれぞれKドット分追加し、さらにMが奇数の場合には、前記描画パターンが設計パターンに対して大きくなる方向における前記描画パターンの一方の端部に対応する描画データにさらに1ドット分追加して前記描画データを補正し、前記描画装置における描画開始位置を、前記一方の端部と反対側に0.5ドット分シフトし、補正された描画データに基づいて描画を行う。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、従来より用いられ、テーブル上に載置される基板が所定の位置からずれている場合に、描画開始位置を高い精度で調整することにより前記位置ずれを相殺することができるレーザ描画装置の構成を示すブロック図である。前記レーザ描画装置において、副走査方向における位置調整は、テーブルTの移動制御により高精度が得られる。主走査方向における位置調整は、次に述べるように実行される。
【0010】光源111から射出されたレーザビームは、ハーフミラー130により描画用ビームと参照用ビームに分割される。描画用ビームは、音響光学素子(AOM)112により描画データに基づいて変調され、さらに、ポリゴンミラーおよびfθレンズよりなる走査光学系113により偏向されてテーブルTに載置された基板S上を走査する。
【0011】参照用ビームは、音響光学素子(AOM)112を経由せず、走査光学系により偏向され走査位置検出部116に入射する。走査位置検出部116において、所定の間隔でリニアスケール129上に設けられたスリットを通過した参照用ビームが蛍光性光ファイバ128に入射し、蛍光性光ファイバ128の端部より発した光が受光素子127により受光され、所定周期のパルス信号が発生される。走査位置検出部116では、前記パルス信号に基づいて描画制御クロック信号等を生成する。描画制御部114は、描き出し位置制御部115を通して送られてくる描画制御クロック信号の各パルス毎にメモリ122のデータを1画素分づつ読み出して音響光学素子(AOM)112に送り、ビームの変調(すなわち主走査方向の描画)を行う。
【0012】描き出し位置制御部115では、前記描画制御クロック信号がディレイライン126によって所定時間(クロック間隔より十分に短い時間)づつ遅延した複数のクロック信号が出力される。CPU117は、画素単位より小さい量走査開始位置を移動する場合には、前記複数のクロック信号から適正なものを用いて描画制御クロック信号として用いて描画を行う。従って、主走査方向における描画開始位置の高精度な調整が実現される。
【0013】図2は、前記レーザ描画装置の外観を示す斜視図である。図1のブロック図に示す制御部が本体101に納められている。図2おいて回路パターンが書き込まれる基板SはテーブルT上に載置される。テーブルT上には、基準スケール103が設けられ、また、図3に示すように基板Tを載置する際の当て付け部105が形成されている。基板Tは図3のように当て付け部105に当接させてテーブルT上に載置することにより、テーブルTの所定位置に位置することになる。本体101正面にはレール104が左右に延びて設けられており、CCDカメラ102a,102bは、レール104上に左右に移動可能なように取り付けられている。また、基板T上にはアラインメントマークが設けられている。
【0014】基板SがテーブルT上に載置されると、CPU117はあらかじめ記憶している本来のアラインメントマーク位置データに基づき、CCDカメラ102a,102bを主走査方向(X方向)に移動させる。なお、アラインメントマークのデータは、当て付け部のコーナーを基準としたX,Y座標で与えられる。実際にCCDカメラ102a,102bが到達した位置と本来のアラインメントマーク位置データとの差を基準スケール103の指標値に基づきカメラ位置補正量として記憶する。さらに、アラインメントマークデータに基づき、次のアラインメントマークがCCDの視野に入るようにテーブルTを副走査方向(Y方向)に移動し、アラインメントマークを検出して本来のアラインメントマークデータと検出位置との差を求める。検出が終了すると、検出により得られたアラインメントマークデータとの差に基づき、基板Sと描画位置との差としてX方向の長さ、Y方向の長さ、および基板の回転ずれθが計算される。なお、回転ずれθは、テーブル駆動部119に含まれるテーブル角度制御機能によりテーブルTを回転させることにより補正される。また、前述のように、Y方向のずれはテーブルTの移動を制御することにより、X方向のずれは、描画時の走査のタイミングを制御することにより補正される。
【0015】図4〜図8は、レーザ描画装置で描画を行った結果、描画条件により、形成されるパターンが設計値より大きくまたは小さくなる場合に、本発明の方法により、描画データを削除または追加して適正な補正を行う過程を表している。
【0016】図4(a)は、設計上のパターンと該パターンを得るためのレーザ描画装置内部のメモリ上の描画データの関係を示している。枠3で示す長方形の設計パターンを得るために、ドットピッチの最小間隔を表すグリッド1上で、ドット2の集まりが図のように配置され、描画時のラスターデータとして用いられる。図4(b)は、図4(a)で描こうとしたパターンが形成された状態を示している。しかし、実際に描かれる描画パターンは描画時の条件により設計値に対して変化する場合がある。
【0017】図5(a)は、図4(a)の描画データにて描画を行った結果、描画時の条件により、設計パターンよりも実際の描画パターンの方が大きくなって形成された状態を表しており、X方向(主走査方向)において左右両端部合わせて1ドット幅分が、Y方向(副走査方向)において上下両端部合わせて1ドット幅分描画パターンが大きく形成されている。
【0018】この場合、X方向およびY方向における描画パターンのいずれか一方の端部に対応する描画データを1列分削除することにより設計パターンと同じパターン幅を得ることができる。図5(b)は、設計パターンと同じパターン幅を得るために、元の描画データからX方向については図の右側の1列を、Y方向については図の上側の1列を削った状態を示している。ここで、このままの状態にて描画を行うと、図5(c)で示すようなパターン7が形成されることになる。パターン7の幅は理想的なパターン4の幅に等しい。しかし、このパターン7の位置は、設計パターンを示す枠3の位置に対して、X方向で左に0.5ドットおよびY方向で下に0.5ドットずれている。したがって、このような場合には、レーザ描画装置は、X方向については描画データの走査開始位置をドット列を削った方向(図の右方向)に0.5ドット分ずらし、Y方向についてはテーブルを移動することでて描画位置をドット列を削った方向(図の上方向)に移動して描画を開始する。図6には、以上の方法で得られたパターン8が示されており、パターンの位置および幅が設計パターンを示す枠3と一致している。
【0019】図7(a)は、図4(a)の描画データにて描画を行った結果、描画時の条件により、設計パターンよりも実際の描画パターンの方が小さくなって形成された状態を表しており、X方向(主走査方向)において左右両端部合わせて1ドット幅分が、Y方向(副走査方向)において上下両端部合わせて1ドット幅分描画パターンが小さく形成されている。
【0020】この場合、X方向およびY方向における描画パターンのいずれか一方の端部に対応する描画データに1列分データを追加することにより設計パターンと同じパターン幅を得ることができる。図7(b)は、設計パターンと同じパターン幅を得るために、元の描画データに対しX方向については図の右側に、Y方向については図の上側にそれぞれ1列づつ描画データを追加した状態を示している。ここで、このままの状態にて描画を行うと、図7(c)で示すパターン12が形成されることになる。パターン12の幅は設計パターン4の幅に等しい。しかし、このパターン12の位置は、設計パターンを示す枠3の位置に対して、X方向で右に0.5ドットおよびY方向で上に0.5ドットずれている。したがって、このような場合には、レーザ描画装置は、X方向については描画データの走査開始位置をドット列を追加した一方の端部とは反対方向(図の左方向)に0.5ドット分移動し、Y方向についてはテーブルを移動することでて描画位置をドット列を追加した一方の端部とは反対の方向(図の下方向)に移動して描画を開始する。図8には、以上の方法で得られたパターン13が示されており、パターンの位置および幅が設計パターンを示す枠3と一致している。
【0021】図9は描画パターンが、X方向およびY方向の両端部で合わせて3ドット分大きくなる場合に補正を行う過程を示している。なお、ここでは、説明を簡略化するために、X方向のみを考慮して説明する。この場合、元の描画データを示すドット20の集まりにより描かれる描画パターンは枠21の形状となる。ここで、X方向の両端部で合計で3ドット幅分パターンを細らせるためには、M=3として、K=INT(M/2)
を計算し(INT(X)はXを超えない最大の整数を表す)、描画データの左右両端部をそれぞれKドット(この場合K=1)削除し、さらに左右両端部のいずれか一方(図9(b)の例では左側)の一列分の描画データを削除する。図9(b)のように変更した描画データにてそのまま描画を行うと、結果は、パターン23のように形成される。
【0022】パターン23は、設計パターンを示す枠21に対して右に0.5ドット偏っている。このような場合には、レーザ描画装置はラスタデータの走査開始位置を、削除量が1ドット多い図の左方向へ0.5ドット分移動して描画を行う。図10は、この方法で得られたパターン24が示されており、パターン24は設計パターンを示す枠21に一致している。すなわち、パターン24により所望の補正パターンが得られたことになる。
【0023】図11は描画パターンが、X方向およびY方向の両端部で合わせて3ドット分小さくなる場合に補正を行う過程を示している。なお、ここでは、説明を簡略化するために、X方向のみを考慮して説明する。この場合、元の描画データを示すドット30の集まりにより描かれる描画パターンは枠31の形状となる。ここで、X方向の両端部で合計で3ドット幅分パターンを太らせるためには、M=3として、K=INT(M/2)
を計算し、描画データの左右両端部にそれぞれKドット(この場合K=1)追加し、さらに左右両端部のいずれか一方(図11(b)の例では左側)に一列分の描画データを追加する。図11(b)のように変更した描画データにてそのまま描画を行うと、結果は、パターン33のように形成される。
【0024】パターン33は、設計パターンを示す枠27に対して左に0.5ドット偏っている。このような場合には、レーザ描画装置はラスタデータの走査開始位置を、追加量が1ドット多い一方の端部とは反対の図の右方向へ0.5ドット分移動して描画を行う。図12には、この方法で得られたパターン34が示されており、パターン34は設計パターンを示す枠27に一致している。すなわち、パターン34により所望の補正パターンが得られたことになる。
【0025】以上の説明では、X方向のみを考慮して行ったが、レーザ描画装置はワークテーブルを副走査方向(Y方向)で0.5ドットの距離で移動することで、Y方向においても同様の補正が可能である。
【0026】次に一般的なプリント基板に対する描画を考えると、回路パターンの描画は既に基板に開けられているスルーホールに合わせて行われる。図13は、スルーホールに形成されるパターンを示している。図13(a)は、ドット51の集合(描画データ)による設計パターンを示しており、スルーホール52の周囲で枠53、54で示される枠内が設計パターンである。しかし、上述したように、実際に形成されるパターンは、描画条件により変動し、図13(b)は、結果が設計パターンよりもX方向(およびY方向)両端部合わせて1ドット大きい場合を示しており、枠55,56で示される枠内にパターンが形成される。図13(c)は、結果が設計パターンよりX方向(およびY方向)両端部合わせて1ドット小さい場合を示しており、枠57,58で示される枠内にパターンが形成される。
【0027】図14および図15は、図13(b)において例示した、実際の描画パターンが設計パターンより大きい場合に、適正な補正を行うまでの過程を図で表したものである。図14(a)に示すように、元の描画データであるドット61の集まりにより、スルーホール62の周辺で枠63,64で示される枠内にパターンが形成されている。この場合、元の描画データから、X方向の左右いずれか一方の端部およびY方向の上下いずれか一方の端部で1列分ドットデータを削除する。
【0028】ここでは、一例として図14(b)のように、X方向の右側の端部、Y方向の上側の端部の描画データ(白塗りのドット)を削除した場合を例示している。この状態で描画をすると、図15(a)の枠66,67で示される枠内に描画パターンが形成されることになり(但し、円の枠68の内部にはパターンは形成されない)、パターン幅としては、図13(a)で示された設計パターンと同じ結果が得られる。しかし、ここで得られるパターンは、図13(a)の設計パターンと比較すると、スルーホール62に対して全体の位置がずれているため、スルーホールの為のパターンとしては適切なものではない。このような場合にレーザ描画装置は、描画データを1ドット幅削除した方向である、右側および上側へ0.5ドット描画開始位置を移動する。図15(b)は、以上述べた方法により得られたパターンを示す枠が描かれている。本枠内のパターンは、スルーホール62に対する位置が適切に補正されており、また、図13(a)に示される設計パターンと同じ結果となっていることが解る。
【0029】図16および図17は以上述べた本発明の描画方法を図1のレーザ描画装置に適用した場合の動作を示すフローチャートである。前述のように、テーブルT上に基板Sが載置されると、位置読取部118に含まれるCCDカメラが基板上のアラインメント・マークを取り込み(S1)、同じく位置読取部118に含まれる画像処理部でその位置を算出する(S2)。読み取った位置はCPU117へ出力され、CPU117は読み取った位置情報を元に基板位置ずれに対する補正量を求める(S3)。
【0030】ここで、さらに、本発明の方法により描画パターン幅をMドット大きく(または小さく)補正する場合には(S4:YES)、S5の補正処理が実行される。図17は補正処理を示すフローチャートである。始めに、X方向の両端部に対応する描画データをINT(M/2)ドット、Y方向の両端部に対応する描画データをINT(M/2)ドット追加(または削除)する(S10)。Mが奇数の場合は(S11:YES)、さらに、X方向のいずれか一方の端部に対応する描画データを1ドット、Y方向のいずれか一方の端部に対応する描画データを1ドット追加(または削除)する(S12)。
【0031】S13ではS12において描画データを1ドット追加または削除した位置に従って描画開始位置を0.5ドット分移動すべき方向を求める。S12において描画データを1ドット追加した場合の0.5ドット分の移動方向は、X方向およびY方向において描画データを1ドット追加した一方の端部とは反対方向である。また、S12において描画データを1ドット削除した場合の0.5ドット分の移動方向は、X方向およびY方向において削除した一方の端部の方向である。
【0032】S6ではS3において求められた補正すべき書き出し位置と、S13において求められた移動方向の両方を考慮してXおよびY方向の書き出し位置を決定する。CPU117は、この書き出し位置に従って、描画制御部104および描き出し位置制御部115を制御してX方向書き出し位置を移動し、テーブル駆動部119を制御することでY方向書き出し位置を移動する。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、設計パターンを描画するための描画データに基づいて描画される描画パターンが、格子方向において設計パターンと異なる場合にも、設計パターンと同サイズのパターンを得ることができる。




 

 


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