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発明の名称 レーザ描画装置
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2001−142225(P2001−142225A)
公開日 平成13年5月25日(2001.5.25)
出願番号 特願平11−321003
出願日 平成11年11月11日(1999.11.11)
代理人 【識別番号】100090169
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 孝
【テーマコード(参考)】
2H097
4E068
【Fターム(参考)】
2H097 AA03 AB05 CA17 KA13 KA20 KA28 LA09 
4E068 CA14 CB02 CC02 CE02 CE04 CE09 DA11
発明者 奥山 隆志
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 被描画体をレーザビームにより主走査方向に沿って繰り返し走査させるとともに、前記被描画体を主走査方向と交差する副走査方向に沿って搬送することにより、前記被描画体を主走査方向に沿うラインごとに描画するレーザ描画装置であって、前記被描画体を固定し、前記被描画体を副走査方向に送り得るとともに、所定の回転中心を中心に前記被描画体を回転し得るテーブルと、前記被描画体に設けられた複数の位置決めマークの相対位置を検出する検出手段と、検出された前記位置決めマークの相対位置に基づいて、各ラインについて、主走査方向に対する傾きと主走査方向における基準ライン長さに対する伸縮率とを直線近似して算出する演算手段と、前記傾きおよび前記伸縮率に基いて、前記被描画体の描画開始位置および回転位置を調整する調整手段とを備えるレーザ描画装置。
【請求項2】 前記テーブルが、前記被描画体を副走査方向に搬送するXテーブルと、このXテーブルに対して前記被描画体を回転し得るθテーブルとを備えることを特徴とする請求項1に記載のレーザ描画装置。
【請求項3】 前記主走査方向は前記副走査方向に対して垂直であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ描画装置。
【請求項4】 前記検出手段が前記テーブルに対して固定されたCCDカメラを備え、前記位置決めマークを撮像して画像処理を施すことにより前記位置決めマークの2次元相対座標を算出することを特徴とする請求項1に記載のレーザ描画装置。
【請求項5】 前記位置決めマークが、前記被描画体の副走査方向一端部の主走査方向両端に配列される第1および第2位置決めマークP1、P2と、前記被描画体の副走査方向他端部の主走査方向両端に配列される位置決めマークP3、P4とを備え、これら位置決めマークの2次元相対座標をP1(PX1、PY1)、P2(PX2、PY2)、P3(PX3、PY3)、P4(PX4、PY4)とし、これら位置決めマークに対応した設計上の位置決めマークの2次元座標をQ1(QX1、QY1)、Q2(QX2、QY2)、Q3(QX3、QY3)、Q4(QX4、QY4)とするとき、前記伸縮率の副走査方向両端の値を、T1=(PY2―PY1)/(QY2―QY1)
TN=(PY4―PY3)/(QY4―QY3)
とし、その間の各ラインにおける伸縮率を直線近似することを特徴とする請求項1に記載のレーザ描画装置。
【請求項6】 前記位置決めマークが、前記被描画体の副走査方向一端部の主走査方向両端に配列される第1および第2位置決めマークP1、P2と、前記被描画体の副走査方向他端部の主走査方向両端に配列される位置決めマークP3、P4とを備え、これら位置決めマークの2次元相対座標をP1(PX1、PY1)、P2(PX2、PY2)、P3(PX3、PY3)、P4(PX4、PY4)とするとき、前記傾きの副走査方向両端の値を、S1=(PX2―PX1)/(PY2―PY1)
SN=(PX4―PX3)/(PY4―PY3)
とし、その間の各ラインにおける前記主走査方向に対する傾きを直線近似することを特徴とする請求項1に記載のレーザ描画装置。
【請求項7】 前記主走査方向に対する傾きを補正するためにラインごとに前記テーブルを回転させ、このとき前記テーブルの回転中心からの距離と回転角度に応じた距離だけ前記描画開始位置を補正することを特徴とする請求項6に記載のレーザ描画装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被描画体をレーザビームで走査しつつ、レーザビームをラスタデータに基づいて変調させ、かつ該被描画体を固定したテーブルの位置を制御して描画を行うレーザ描画装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザ描画装置は微細なパターンを適当な被描画体上に描画することに使用される。代表的な例としては、フォトリソグラフの手法によるプリント回路基板を製造する際の回路パターンの描画が挙げられ、このときの被描画体は例えば基板上のフォトレジスト層である。回路パターンはCADステーションで設計され、CAMステーションで編集された後、レーザ描画装置にベクタデータとして転送される。レーザ描画装置において回路パターンのベクタデータはラスタデータに変換され、このラスタデータに基いて所定の周波数のクロックパルスに従って基板上のフォトレジスト層に回路パターンが描かれる。
【0003】高精度のプリント回路基板を得るためには、回路パターンの描画は所定の寸法形状で、かつ被描画体に対して所定位置で行わなければならない。回路パターンに所定の寸法を与えるスケーリング処理は上述のCAMステーションにより行われ、一方回路パターンの被描画体に対する位置決めは、レーザ描画装置において被描画体を正確に位置決めすることにより行われる。しかし、個々の基板にはその製造条件や環境条件に依存する寸法上の変動が不可避的に伴い、寸法差が許容値以上になればスケーリングを補正する処理が必要となる。
【0004】特願平8−163697号(特開平9−323180号)には基板の2次元方向の伸縮についてスケーリングの補正を行うレーザ描画装置が開示され、ここでは描画のタイミングを決定するクロックパルスの位相を徐々にシフトさせることにより主走査方向または副走査方向に沿って一律に寸法差を補正している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、主走査方向または副走査方向に沿って徐々に寸法が変化するなど、基板の伸縮が一律でない場合には、上述のスケーリング補正では対処できない。
【0006】本発明はこのような従来の問題点を解消すべく創案されたもので、被描画体の複雑な伸縮に応じて回路パターンを補正し得るレーザ描画装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ描画装置は、被描画体をレーザビームにより主走査方向に沿って繰り返し走査させるとともに、被描画体を主走査方向と交差する副走査方向に沿って搬送することにより、被描画体を主走査方向に沿うラインごとに描画する。かかるレーザ描画装置においては、被描画体を固定し被描画体を副走査方向に送り得るとともに、所定の回転中心を中心に被描画体を回転し得るテーブルと、被描画体に設けられた複数の位置決めマークの相対位置を検出する検出手段と、検出された位置決めマークの相対位置に基づいて、各ラインについて主走査方向に対する傾きと主走査方向における基準ライン長さに対する伸縮率とを直線近似して算出する演算手段と、傾きおよび伸縮率に基いて被描画体の描画開始位置および回転位置を調整する調整手段とを備えることが特徴とされる。これによって、主走査方向および副走査方向の双方において均一でない基板に対応したスケーリング補正が可能である。
【0008】レーザ描画装置において、好ましくは、テーブルが被描画体を副走査方向に送るXテーブルと、このXテーブルに対して被描画体を回転し得るθテーブルとを備え、これにより被描画体の描画開始位置および回転位置を制御することができる。なお、主走査方向は副走査方向に対して垂直であってもよい。
【0009】レーザ描画装置において、好ましくは、検出手段がテーブルに対して固定されたCCDカメラを備え、位置決めマークを撮像して画像処理を施すことにより位置決めマークの2次元相対座標を算出する。これにより、容易かつ高精度に位置決めマークの2次元相対座標が得られる。
【0010】レーザ描画装置において、好ましくは、位置決めマークは被描画体の副走査方向一端部の主走査方向両端に配列される第1および第2位置決めマークP1、P2と、被描画体の副走査方向他端部の主走査方向両端に配列される位置決めマークP3、P4とを備えていてもよい。これら位置決めマークの2次元相対座標をP1(PX1、PY1)、P2(PX2、PY2)、P3(PX3、PY3)、P4(PX4、PY4)とし、これら位置決めマークに対応した設計上の位置決めマークの2次元座標をQ1(QX1、QY1)、Q2(QX2、QY2)、Q3(QX3、QY3)、Q4(QX4、QY4)とするとき、伸縮率の副走査方向両端の値を、T1=(PY2―PY1)/(QY2―QY1)
TN=(PY4―PY3)/(QY4―QY3)
とし、その間の各ラインにおける伸縮率を直線近似する。これによって、比較的単純な演算により、主走査方向の高精度の補正が可能である。
【0011】レーザ描画装置において、好ましくは、位置決めマークは、被描画体の副走査方向一端部の主走査方向両端に配列される第1および第2位置決めマークP1、P2と、被描画体の副走査方向他端部の主走査方向両端に配列される位置決めマークP3、P4とを備えていてもよい。これら位置決めマークの2次元相対座標をP1(PX1、PY1)、P2(PX2、PY2)、P3(PX3、PY3)、P4(PX4、PY4)とするとき、傾きの副走査方向両端の値を、S1=(PX2―PX1)/(PY2―PY1)
SN=(PX4―PX3)/(PY4―PY3)
とし、その間の各ラインにおける主走査方向に対する傾きを直線近似する。これによって比較的単純な演算により、副走査方向の高精度の補正が可能である。
【0012】さらに好ましくは、主走査方向に対する傾きを補正するためにラインごとにテーブルが回転させられ、このときテーブルの回転中心からの距離と回転角度に応じた距離だけ描画開始位置が補正される。これによって、テーブル回転に起因した精度低下を防止し得る。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明に係るレーザ描画装置の実施形態によるスケーリング補正を図面に基づいて説明する。
【0014】図1には本発明に係るレーザ描画装置の斜視図が概略的に示される。このレーザ描画装置は、プリント回路基板を製造するための基板上のフォトレジスト層に回路パターンを直接描画するように構成されているものである。
【0015】レーザ描画装置は床面上に据え付けられた基台10を備え、この基台10の上面には一対のレール12が平行に設けられる。この一対のレール12上にはXテーブル14が搭載され、Xテーブル14はレール12の長手方向(X方向)に沿って移動自在である。Xテーブル14の上にはθテーブル16を介して描画テーブル18が載置される。θテーブル16はXテーブル16に対して回転中心Cを中心として回転自在であり、描画テーブル18を一体的に回転させる。
【0016】描画テーブル18上には、被描画体としてフォトレジスト層を有する基板20(図中、破線で示す)が、ベルトコンベア等の適当な搬送手段で搬送され、所定位置に適当な位置決め部材22により固定される。これにより、描画テーブル18および描画テーブル18上に固定された基板20は、Xテーブル14によりX方向に移動し、かつθテーブル16により回転中心C周りに回転する。
【0017】基台10の側方にはレーザ光源であるレーザ発生器24が設けられ、描画テーブル18の上方側には図示しない適当な支持部材によって固定板26が略平行に配置される。固定板26上にはレーザ発生器24から射出されたレーザビームLBを処理するための種々の光学要素28が配置される。
【0018】種々の光学要素28については公知であるため詳述しないが、ここでレーザビームLBは例えば8本ずつの平行レーザビームLB1に分割されると共に、各レーザビームLB1は電子シャッタ28aにより所定の回路パターンのラスタデータに基いてそれぞれ変調される。電子シャッタ28aは所定の周波数のクロックパルスに従って制御される。
【0019】8本ずつの変調されたレーザビームLB1は16本にまとめられた後、回転するポリゴンミラー30の各反射面により所定の走査範囲にわたって偏向させられ、fθレンズ32およびターニングミラー34によって描画テーブル18側に導かれる。これにより、基板20のフォトレジスト層の表面は、主走査方向(Y方向)に沿って偏向されたレーザビームLB1によって一度に走査される。一回の走査によって描画されるY方向に平行な線状の領域を、走査ラインと呼ぶ。
【0020】Y方向に沿う走査が行われている間、描画テーブル18はXテーブル14によってレール12に平行な副走査方向(X方向)に沿って順次移動させられ、1走査ライン分の走査が終了した時点で、描画テーブル18はレーザビームの幅に相当する距離だけ移動している。かくして、16本のレーザビームによるY方向に沿う走査が繰り返し行われることにより、基板20のフォトレジスト層表面上には所定の回路パターンが順次描かれる。
【0021】主走査方向および副走査方向を互いに直角に設定すると、Y方向の走査中にX方向に基板20が移動するので、走査ラインはX方向(副走査方向)に対して傾斜したものとなってしまう。しかしながら、実際には主走査方向はX方向に対して予め所定角度傾斜させられており、これにより走査ラインがX方向に対して実質的に直角となり、適正な回路パターンが描画される。
【0022】描画テーブル18の上方には2つのCCDカメラ36、38がY方向に沿った所定の位置に固定されており、CCDカメラ36、38の各撮影光学系は下方、即ち描画テーブル18に対向している。CCDカメラ36、38はCCDから成る固体撮像素子を備えた小型カメラである。基板20の四隅に設けられた位置決めマークP1、P2、P3およびP4は、CCDカメラ36、38により撮像され、相対座標が読み取られる。
【0023】CCDカメラ36、38の奥にはY方向に延びるYリニアスケール40が一体的に設けられており、また基台10にはX方向に延びるXリニアスケール42(図5)が設けられる。これら2つのリニアスケール40、42は、後述するモニタ光の偏向位置と、描画テーブル18の相対位置、即ち移動量および回転量を検出するための指標である。
【0024】図2を参照して、レーザ描画装置の駆動制御について説明する。図2はレーザ描画装置のブロック図である。レーザ描画装置は中央演算装置(CPU)50を備え、このCPU50によりレーザ描画装置の各部の動作が制御される。
【0025】2つのCCDカメラ36、38は画像処理部52を介してCPU50に接続される。レーザビームLB1による走査が行われる際には、初期動作として、まずCCDカメラ36、38により基板20の四隅の位置決めマークP1、P2、P3およびP4が映像として読み取られ、その映像信号は画像処理部52において適宜画像処理が施された後、CPU50に取り込まれる。
【0026】回路パターンの画像データは、例えばCADステーションおよびCAMステーション等により作成、編集され、ベクタデータとしてレーザ描画装置に転送される。描画動作時にはこの画像データはラスタ変換部54によってラスタデータに変換され、描画制御部56へ出力される。描画制御部56には光学要素28に含まれる電子シャッタ28aが接続され、この電子シャッタ28aは例えば16本のレーザビームLB1にそれぞれ対応した16個の音響光学素子(AOM)から構成される。
【0027】描画制御部56は、少なくとも16走査ライン分のラスタデータを保持し得るメモリ(図示せず)を備え、電子シャッタ28aの各音響光学素子に印可する駆動電圧をラスタデータに基いて変化させる。例えばラスタデータの画素がデータ“1”であるときレーザビームがポリゴンミラー30に向かうように回折させられ、画素がデータ“0”であるときにはレーザビームがポリゴンミラー30から外れるように回折させられると、基板20上にはデータ“1”の画素のみが記録される。このように、電子シャッタ28aでレーザビームLB1をラスタデータに基いて変調させることにより、回路パターンが基板20上に描かれる。
【0028】Xテーブル14はサーボモータあるいはステッピングモータ等のXモータ62によりX方向に移動させられ、Xドライバ64によりXモータ62の駆動が制御される。X軸制御部74はCPU50の指令信号に応じてXドライバ64に対して駆動信号を出力する。X位置検出センサ72はXリニアスケール42からの光出力信号を検出して描画テーブル18のX方向に沿う移動距離を計測するものであり、検出結果はX軸制御部74にフィードバックされる。このように、X方向に沿う移動はフィードバック制御される。
【0029】θテーブル16はθモータ66により回転中心Cを中心に回転させられ、θドライバ68によりθモータ66の駆動が制御される。θ軸制御部76はCPU50の指令信号に応じてθドライバ68に対して駆動信号を出力する。
【0030】レーザ発生器24から射出されたレーザビームLBの一部は、光学要素28によりモニタ光(レーザビームLB2)としてYリニアスケール40に導かれており、Y位置検出部70はYリニアスケール40からの光検知信号を検出して、レーザビームのY方向に沿う偏向距離を計測する。さらにY位置検出部70の検出結果は適宜信号処理された後、描画制御部56にフィードバックされる。このように、Y方向に沿う描画はフィードバック制御される。
【0031】CPU50においては、CCDカメラ36、38から得られた映像信号とX位置検出センサ72の検出結果とに基いて、4つの位置決めマークP1、P2、P3およびP4の相対的な2次元座標(読取座標)が算出される。この読取座標により描画テーブル18上の基板20の位置が確認されると共に、予め設計段階で設定された基準寸法座標と読取座標とが比較されて基板20の寸法変動値が検出される。これにより、基板20に対して適正な回路パターンが描画され得る。
【0032】図3はレーザ描画装置に与えられる設計上の画像データの概念図である。画像データは走査開始点SSTと走査終了点SEDとを互いに対角点とする長方形の領域(走査領域SW)に渡って生成される。図3においては、走査開始点SSTを原点(0,0)とし、主走査方向および副走査方向をそれぞれX軸およびY軸とする2次元直交座標系が設定される。走査終了点SEDの座標は(X0,Y0)である。
【0033】長方形の基板20に描画されるべきデータに相当する領域(描画領域DW;図中ハッチングで示される)は、走査領域SW内に設定され、描画開始点Q1と描画終了点Q4とを互いに対角点とする長方形の領域である。基板20に設けられた4つの位置決めマークP1、P2、P3およびP4に対応する設計上の基準寸法座標は、それぞれQ1(QX1,QY1)、Q2(QX2,QY2)、Q3(QX3,QY3)およびQ4(QX4,QY4)で示される。
【0034】位置決めマークP1、P2、P3およびP4の読取座標が基準寸法座標Q1、Q2、Q3およびQ4に一致する場合、レーザ描画装置はY=0の位置から走査を開始し、Y=QY1(=QY3)の位置から走査ライン長さMだけ基板20に対して画像データを記録するという動作をN回行えばよい。なお、NはX軸方向に沿って描画開始点Q1から描画終了点Q4までに要する走査ライン数である。
【0035】図4は描画テーブル18上に設置された基板20の概念図である。図4においては、説明のために基板20のゆがみは強調して描かれ、X方向に進む(図中右方向)に連れ基板20のY軸に沿う長さが大きくなり、Y方向に進む(図中上方)に連れ基板20のX軸に沿う長さが小さくなっている。
【0036】描画開始点DSTに最も近い位置決めマークの読取座標はP1(PX1,PY1)、位置決めマークP1とY方向に並ぶ位置決めマークの読取座標はP2(PX2,PY2)、位置決めマークP1とX方向に並ぶ位置決めマークの読取座標はP3(PX3,PY3)、位置決めマークP1の対角に位置する位置決めマークの読取座標はP4(PX4,PY4)で示される。また、描画テーブル18の回転中心Cの座標はC(CX,CY)で表される。
【0037】このように、ゆがみのある基板20に対してはハッチングで示される四角形の領域DW’に、設計上の描画領域DW(図3参照)に相当するデータが描画されるべきである。ここで、基板20のゆがみをX方向およびY方向の2つの成分に分け、X方向成分のゆがみを基板20即ち描画テーブル18を回転させて走査ラインをY方向に対して傾けることにより補正し、Y方向成分のゆがみを走査ライン長さMを伸縮させることにより補正する。
【0038】図5を参照して、X方向成分のゆがみ補正について説明する。図5はY方向に対する走査ラインの傾きを示す概念図である。位置決めマークP1およびP2を通る第1の走査ラインL1は、Y方向に対して角度θ1だけ傾いており、傾きS1は(1)式により求められる。同様に、位置決めマークP3およびP4を通る第Nの走査ラインLNの傾きSNは、(2)式により求められる。
S1=tanθ1=(PX2―PX1)/(PY2―PY1) (1)
SN=tanθN=(PX4―PX3)/(PY4―PY3) (2)
【0039】ここで図5に示すように、走査ラインの傾きはtanθ1からtanθNに向かってX方向の距離に比例して変化すると定義される。このとき、任意のn(1≦n≦N)について、第nの走査ラインの傾きSnは、両端の走査ラインL1およびLNからの距離で比例配分して直線近似した値tanθnとして定義され、(3)式で表される。
Sn=tanθn=(SN―S1)・n/N+S1 (3)
【0040】このように、第nの走査ラインLnについて描画テーブル18をY方向に対してSnだけ傾ければ、各走査ラインごとにX方向成分のゆがみに応じて描画領域DWが適宜補正できる。例えば、第1の走査ラインL1の場合には描画テーブル18を反時計回りに角度θ1だけ、また第Nの走査ラインLNの場合は時計回りに角度θNだけ回転させればよい。
【0041】次に、図6を参照してY方向成分のゆがみ補正について説明する。図6は走査ライン長さの伸縮率および走査開始位置の変化を示す概念図である。第1の走査ラインL1は走査ライン長さM1を有し、設計上の走査ライン長さMに対する伸縮率T1は(3)式により求められる。同様に、第Nの走査ラインLNの伸縮率TNは(4)式により求められる。
T1=M1/M=(PY2―PY1)/(QY2―QY1) (4)
TN=MN/M=(PY4―PY3)/(QY4―QY3) (5)
【0042】ここで図6に示すように、走査ライン長さの伸縮率はX方向の距離に比例してT1からTNに向かって変化すると定義される。このとき、任意のn(1≦n≦N)について、第nの走査ライン長さMnの伸縮率Tnは、両端の走査ラインL1およびLNからの距離で比例配分して直線近似した値として定義され、(6)式で表される。
Tn=(TN―T1)・n/N+T1 (6)
【0043】このように、第nの走査ラインについて設計上の走査ライン長さMに伸縮率Tnを掛け合わせれば、各走査ラインごとにY方向成分のゆがみに応じて描画領域DWが適宜補正される。
【0044】走査ライン長さMnの伸縮は、実際には、例えばレーザビームの変調のタイミングを決定するクロックパルスの位相を所定間隔毎に正または負の方向にシフトさせ、このシフト量を走査ライン長さMに対する寸法差に実質的に一致させることにより行われる。
【0045】具体的には、ラスタデータの1走査ラインに含まれる画素数が10万画素で、この10万画素がY方向寸法が500mmの描画領域DW内に割り当てられる、即ち1画素サイズが5μmとし、またクロックパルスの位相が10段階にシフト可能であり、シフト量の最小単位が0.5(5/10)μmであると設定する。ここで、基板20の主走査方向の寸法が1mm伸びて501mmになった場合、10万画素を501mmの範囲にできるだけ均等に配列するためには、50画素毎に0.5μmずつ画素ピッチが大きくなる方向にシフトさせればよく、これにより1mm(200画素分に相当する)の寸法差だけ主走査方向に寸法を大きくできる。なお、クロックパルスの位相は、例えば周波数が同じで位相が周期の1/10ずつ段階的にずれた10種のクロックパルスを順次切替えることによりシフトされ、クロックパルスの切替えはCPU50により制御される。
【0046】しかし、Y方向成分のゆがみは走査ライン長さMnを補正するだけでは十分ではない。なぜなら、各走査ラインにおいて描画が開始されるべき位置(以下、描画開始位置とする)は、基板20の形状に応じて変化する。例えば図6では描画開始位置は位置決めマークP1およびP3を結ぶ直線上にあり、図中最下段に示すようにY座標値は一律に減少する。また、走査ライン長さMnの伸縮に伴って走査開始位置から描画開始位置までの距離も伸縮されるので同一の走査開始位置(Y=0)から走査し始めれば、基板20に対してずれが生じる。そこで、本実施形態では各走査ラインごとに走査開始位置を伸縮率に応じて補正することで、Y方向における描画の範囲を基板20の形状に適応させている。
【0047】まず、第nの走査ラインにおいて、走査開始位置SPnから描画開始位置DPnまでの距離PYnは(7)式で表わされる。
PYn=(PY3―PY1)・n/N+PY1 (7)
【0048】伸縮率Tnを考慮した設計上の描画開始位置はQY1・Tn(=QY3・Tn)であり、QY1=QY3=QYとすると、設計上の描画開始位置と実際に描画すべき描画開始位置DPnのY座標の誤差εnは式(8)により求められる。εn=PYn−QY・Tn (8)
【0049】従って、Y=0の位置から誤差εn分だけ走査開始位置SPnをY方向に沿って移動させれば、描画開始位置DPnを基板20の形状に対応した位置に実質的に一致させることができる。この誤差εnを走査開始位置の変位量とする。
【0050】以上のように、第nの走査ラインについてポリゴンミラー30による走査開始位置SPnを移動させ、かつ伸縮率Tnに応じて走査ライン長さMnを補正することにより、各走査ラインごとにY方向成分のゆがみに応じて描画領域DWが適宜補正できる。なお、CPU50では変位量εnに基いて主走査方向における走査開始指令信号が生成され、走査開始指令信号は描画制御部56に対して出力される。これによりレーザビームによる主走査方向の走査開始位置が変位量εnに応じて定められる。
【0051】要するに、各走査ラインに対応して、描画テーブル18をθテーブル16により回転させ、かつ描画制御部56によって走査開始位置および走査ライン長さを制御することにより、基板20のY方向成分およびX方向成分の双方のゆがみに応じて回路パターンのラスタデータを補正でき、設計された描画領域DWのデータを基板20の描画領域DW’に実質的に一致させることができる。
【0052】しかし、上述の走査開始位置の変位量εnは描画テーブル18の回転を考慮していないため、以下の方法でさらに補正される。
【0053】図7はX方向の補正のために基板20を回転させたときに生じる誤差を示す概念図である。まず、第1の走査ラインL1における走査開始位置の変位量ε1の補正について説明する。式(1)で与えた傾きS1の補正のためには、第1の走査ラインについて傾きS1を相殺するように基板20はθテーブル16によりθ1だけ回転させられる。ここで、位置決めマークP1およびP2の中点をP5とし、回転によって生じた中点P5におけるY方向の変位量をdx1、X方向の変位量dy1とすると、これら変位量dx1およびdy1はそれぞれ(9)式および(10)式により求められる。
dx1={(PX1+PX2)/2―CX}・(1−cosθ1) (9)
dy1={(PX1+PX2)/2―CX}・sinθ1 (10)
【0054】ここで、θ1は実際には微小角であるので、cosθ1は実質的に1とみなすことができ、またsinθ1は実質的に傾きS1(=tanθ1)とみなすことができる。従って、変位量dx1およびdy1はそれぞれ(11)式および(12)式により近似的に求めることができる。
dx1=0 (11)
dy1={(PX1+PX2)/2―CX}・S1 (12)
【0055】このように、回転による描画位置への影響は実質的にY方向の変位量dy1においてのみ考慮すればよい。本実施形態では、この変位量dy1を走査開始位置の変位量ε1に足し込み、これにより第1の走査ラインL1の走査開始位置が描画テーブル18の回転を考慮した値に補正される。即ち、第1の走査ラインL1の走査開始位置はY=0の位置から(ε1+dy1)だけY方向に移動した位置に決定される。
【0056】一方、第Nの走査ラインについて同様に考えると、位置決めマークP3およびP4の中点P6に関する回転による変位量dyNは(13)式により近似的に求めることができる。
dyN={(PX3+PX4)/2―CX}・SN (13)
【0057】ここで図7の下段に示すように、変位量dyの変化がX方向に関してdy1からdyNまで一律に変化しているとみなし、第nの走査ラインにおける変位量dynは(14)式により求められる。
dyn=(dyN―dy1)・n/N+dy1 (14)
【0058】以上のように、第nの走査ラインLnの走査開始位置はY=0の位置から(εn+dyn)だけY方向に移動した位置に定められる。
【0059】このように、CPU50においては、4つの位置決めマークP1、P2、P3およびP4の座標に基いてY方向に沿う各走査ラインの伸縮率を直線近似して算出すると共に、各走査ラインのY方向に対する基板20の傾きを直線近似して算出する。そして、伸縮率および傾きに基いて、各走査ラインについて基板20の描画開始位置および回転位置と走査ライン長さとの補正量を決定し、Xテーブル14の移動およびθテーブル16の回転を調整すべくX軸制御部74およびθ軸制御部76を制御し、また描画のタイミングを調整すべく描画制御部56を制御する。
【0060】本実施形態においては、基板20の寸法を検出し、基板20のゆがみをY方向およびX方向の2つの成分に分けて補正している。Y方向における基板20のゆがみに対しては、各走査ラインの描画開始位置と走査ライン長さを補正しており、X方向における基板20のゆがみに対しては、各走査ラインのY方向に対する傾きを補正している。従って、各画素に対して逐次基板20に描画すべき位置がリアルタイムに補正されるので、基板20のゆがみに応じて回路パターンを高精度に描画できる。
【0061】図8〜図10はレーザ描画装置において実行される描画処理を示すフローチャートである。この描画処理は基板20が描画テーブル18上に配設された後に実行される。
【0062】まず、ステップS101では、Xテーブル18が第1計測点まで移動させられる。この第1計測点においては、CCDカメラ36の視野に位置決めマークP3が、CCDカメラ38の視野には位置決めマークP4が入る。そしてステップS102においてCCDカメラ36、38により位置決めマークP3、P4が撮像されて、CPU50においてその中心座標P3(PX3,PY3)、P4(PX4,PY4)が求められる。
【0063】続いて、ステップS103においてXテーブル18が第2計測点まで移動させられ、ステップS104においてCCDカメラ36、38により位置決めマークP1、P2が撮像されて、CPU50においてその中心座標P1(PX1,PY1)、P2(PX2,PY2)が求められる。なお、第2計測点とはCCDカメラ36の視野に位置決めマークP3が、CCDカメラ38の視野には位置決めマークP4が入る位置である。
【0064】ステップS101〜104により位置決めマークP1、P2、P3およびP4の座標が算出されると、ステップS201以下が実行され基板20への描画が行われる。
【0065】まずステップS201において、N走査ライン分の傾きS、伸縮率Tおよび走査開始位置の補正量(ε+dy)等の算出や、レーザ発生器24をウオームアップする等の描画準備が行われ、ステップS202においてXテーブル14およびθテーブル16により描画テーブル18、即ち基板20が描画開始位置に移動させられる。さらに、ステップS203において走査回数のループカウンタが初期化(n=1)された後、ステップS204においてCPU50による指令信号に基いて描画動作が開始される。
【0066】以下のステップS301〜306における描画処理は、カウンタnが走査ライン数Nを超えるまで繰り返し実行される。詳述すると、まずステップS301において傾きSnに基いて求められた回転量θn分だけθテーブル16が回転させられる。次にステップS302において補正量(εn+dyn)に基いて走査開始位置、即ち走査開始のタイミングが設定され、さらにステップS303において伸縮率Tnに基いてクロックパルスの周波数等が設定される。ステップS304ではステップS302において設定された走査開始位置から、ステップS303において設定された伸縮率Tnに応じて1走査ライン分の走査を行う。
【0067】ステップS304が終了すると、ステップS305においてカウンタnが1だけインクリメントされ、ステップS306においてカウンタnが走査ライン数Nを超えたか否かが判定される。N走査ライン分の描画が終了していなかったときはステップS301に戻り、終了したときには描画テーブル18を初期位置に復帰して(ステップS307)、描画処理を終了する。
【0068】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、プリント回路基板の複雑な伸縮に応じて回路パターンを補正し得る。




 

 


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