JP2008242066A - Positional information management device, drawing system and positional information management method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置情報管理装置、描画システム、及び位置情報管理方法に係り、特に、描画装置の複数の部位の位置情報に基づいて描画装置の描画位置ずれを補正する位置情報管理装置、描画システム、及び位置情報管理方法に関する。 The present invention relates to a position information management apparatus, a drawing system, and a position information management method, and in particular, a position information management apparatus and a drawing system that correct drawing position deviation of a drawing apparatus based on position information of a plurality of parts of the drawing apparatus. And a location information management method.
従来、プリント配線板(PWB)やフラット・パネル・ディスプレイ(FPD)の基板に、配線パターンやフィルタパターンなどの所定のパターンを記録する装置として、フォトリソグラフの技術を利用した露光装置が種々提案されている。 Conventionally, various exposure apparatuses using photolithographic techniques have been proposed as apparatuses for recording a predetermined pattern such as a wiring pattern or a filter pattern on a printed wiring board (PWB) or flat panel display (FPD) substrate. ing.
このような露光装置においては、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)等の空間光変調素子が利用されている。具体的には、ガイドレールに沿って移動するステージ上にフォトレジスト層を有する基板を設置し、このステージの移動方向下流側に複数の露光ユニットを配置し、ステージを移動しながら、露光ユニットのDMDを所定のパターンを表す画像データに応じて変調して基板にレーザビームを照射することにより、該基板に所定のパターンを形成している。 In such an exposure apparatus, for example, a spatial light modulation element such as a digital micromirror device (DMD) is used. Specifically, a substrate having a photoresist layer is placed on a stage that moves along a guide rail, a plurality of exposure units are arranged on the downstream side in the moving direction of the stage, and the stage of the exposure unit is moved while moving the stage. A predetermined pattern is formed on the substrate by modulating the DMD according to image data representing the predetermined pattern and irradiating the substrate with a laser beam.
このような露光装置により形成されるPWBの配線パターンなどは、近年益々高精細化が進む傾向にあり、例えば、多層プリント配線板を形成するような場合には、各層の配線パターンの位置合わせを高精度に行う必要がある。また、FPDのサイズは、益々大型化が進む傾向にあるが、大サイズであってもフィルタパターンの位置合わせは高精度に行う必要がある。 In recent years, the PWB wiring pattern formed by such an exposure apparatus has been increasingly refined. For example, when forming a multilayer printed wiring board, the wiring pattern of each layer must be aligned. It is necessary to carry out with high precision. In addition, the size of the FPD tends to increase more and more, but even if the size is large, it is necessary to align the filter pattern with high accuracy.
しかしながら、基板をステージに設置する際の設置位置ずれや基板自体の歪みなどにより露光位置ずれが生じる場合もある。また、外乱等によるステージと露光ユニットの相対位置の変動などにより露光位置ずれが生じる場合もある。従って、精度高く位置合わせするためには、前もって基板の設置位置ずれや基板の歪みを検出したり、或いは、ステージの移動中の位置を示す位置情報や、露光ユニットの位置を示す位置情報等、露光装置の動作中の各部位の位置情報を検出したりして、位置ずれを補正する必要がある。 However, an exposure position shift may occur due to an installation position shift when the substrate is set on the stage or a distortion of the substrate itself. In addition, the exposure position may be shifted due to a change in the relative position of the stage and the exposure unit due to disturbance or the like. Therefore, in order to align with high accuracy, it is possible to detect the displacement of the installation position of the substrate and the distortion of the substrate in advance, or position information indicating the position during the movement of the stage, position information indicating the position of the exposure unit, etc. It is necessary to correct positional deviation by detecting position information of each part during operation of the exposure apparatus.
なお、位置情報を用いて制御する露光装置として、マスク及び基板をそれぞれ載置する各ステージの位置情報に基づき総地温動作を制御する制御手段を備えた露光装置であって、前記制御手段は、1以上の記憶手段と、前記位置情報を前記記憶手段に直接書き込む入力インタフェース手段と、前記記憶手段に秋込まれた前記位置情報に基づく処理を実行する1以上の処理手段とを備える露光装置が提案されている(特許文献1参照。)。
しかしながら、上記特許文献1は、そもそも照明系駆動装置やマスクステージ駆動装置、基板ステージ駆動装置など、露光装置を構成する各構成部材を制御する駆動装置の各々に、記憶部、処理部を設けることに対する弊害対策のための技術である。特許文献1の装置では、全ての位置情報を一旦記憶部に書込んで処理している。そして、特許文献1では、単に位置情報の該記憶部への書込みを制御装置に行なわせているだけであって、実際の制御信号の生成は各装置で行なわれている。
However, in the above-mentioned
実際のところ、位置ずれ補正のための信号には様々な種類があり、更にまた各信号を生成するために必要な位置情報は、各信号で相異なるものもあれば、共通するものもある。こうした状況をふまえ、位置情報を一元管理する技術が強く望まれている。 Actually, there are various types of signals for correcting misregistration, and the position information necessary for generating each signal may be different for each signal or may be common. Based on this situation, there is a strong demand for a technology for centrally managing location information.
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、描画装置の各部位の位置情報を一元管理して、描画位置ずれ補正のための様々な制御信号を生成することができる位置情報管理装置、描画システム、及び位置情報管理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above facts, and is a position information management apparatus capable of centrally managing position information of each part of the drawing apparatus and generating various control signals for correcting drawing position deviation. An object of the present invention is to provide a drawing system and a position information management method.
上記目的を達成するために本発明の位置情報管理装置は、相対移動可能に配置されたステージ及び描画ヘッドを備え、前記描画ヘッドによってステージに支持された記録媒体に描画する描画装置の動作中に、該描画装置の複数の部位の位置情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得された位置情報を用いて前記描画装置の描画位置ずれを補正するための複数種類の制御信号を生成して前記描画装置に送信する生成手段と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, a position information management apparatus according to the present invention comprises a stage and a drawing head arranged so as to be relatively movable, and during the operation of the drawing apparatus for drawing on a recording medium supported by the stage by the drawing head. An acquisition unit that acquires position information of a plurality of parts of the drawing apparatus; and a plurality of types of control signals for correcting a drawing position shift of the drawing apparatus using the position information acquired by the acquisition unit. Generating means for transmitting to the drawing apparatus.
このような構成によれば、描画装置の各部位の位置情報を一元管理して、描画位置ずれ補正のための様々な制御信号を生成することができる。更に、位置情報を一元管理するため、位置情報を共有化でき、共通する位置情報から異なる複数の制御信号を生成することができ、生成する制御信号の数が多くなっても、配線部分が複雑化せず、配線部分を簡単にできる。 According to such a configuration, the position information of each part of the drawing apparatus can be centrally managed, and various control signals for correcting the drawing position deviation can be generated. Furthermore, since the position information is centrally managed, the position information can be shared, a plurality of different control signals can be generated from the common position information, and the wiring portion is complicated even if the number of generated control signals increases. The wiring part can be made simple without changing the structure.
なお、本発明の位置情報管理装置において、前記生成手段は、リアルタイム処理が必要な制御信号については、前記取得手段による位置情報の取得に応じて該制御信号をリアルタイムに生成し、リアルタイム処理が必要ない制御信号については、該制御信号の生成に必要な位置情報を所定の記憶手段に保持しておき、該保持しておいた位置情報を用いて非リアルタイムに該制御信号を生成することができる。 In the positional information management apparatus of the present invention, the generation unit generates the control signal in real time according to the acquisition of the position information by the acquisition unit for the control signal that requires real-time processing, and requires real-time processing. For a control signal that does not exist, the position information necessary for generating the control signal can be held in a predetermined storage unit, and the control signal can be generated in non-real time using the held position information. .
このように、リアルタイム処理が必要な制御信号とリアルタイム処理が必要のない制御信号とに分け、リアルタイム処理が必要な制御信号については、位置情報の取得に応じてリアルタイムに生成し、リアルタイム処理が必要のない制御信号については、必要な位置情報を保持しておき、これを用いて非リアルタイムに制御信号を生成するようにしたため、従来の技術(例えば、上記説明した特許文献1に記載の技術)のように、位置情報を一旦データを記憶部に書き込んで処理するだけの場合に比べて、高速処理が可能となる。
In this way, control signals that require real-time processing are divided into control signals that do not require real-time processing, and control signals that require real-time processing are generated in real time according to the acquisition of position information, and real-time processing is required. For a control signal having no signal, necessary position information is held and a control signal is generated in non-real time using this, so that the conventional technique (for example, the technique described in
また、本発明の描画システムは、相対移動可能に配置されたステージ及び描画ヘッドを備え、前記描画ヘッドによってステージに支持された記録媒体に描画する描画装置と、前記描画装置の動作中に前記描画装置の複数の部位の位置情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得された位置情報を用いて前記描画装置の描画位置ずれを補正するための複数種類の制御信号を生成して前記描画装置に送信する生成手段と、を含む位置情報管理装置と、を備えている。 The drawing system of the present invention includes a stage and a drawing head arranged so as to be relatively movable, a drawing device for drawing on a recording medium supported by the drawing head, and the drawing during operation of the drawing device. An acquisition unit that acquires position information of a plurality of parts of the apparatus, and a plurality of types of control signals for correcting a drawing position shift of the drawing apparatus using the position information acquired by the acquisition unit to generate the drawing And a location information management device including a generation means for transmitting to the device.
この描画システムにおいても、本発明の位置情報管理装置と同様に、描画装置の各部位の位置情報を一元管理して、描画位置ずれ補正のための様々な制御信号を生成することができる。更に、位置情報を一元管理するため、位置情報を共有化でき、共通する位置情報から異なる複数の制御信号を生成することができ、生成する制御信号の数が多くなっても、配線部分が複雑化せず、配線部分を簡単にできる。 Also in this drawing system, similarly to the position information management apparatus of the present invention, it is possible to centrally manage the position information of each part of the drawing apparatus and generate various control signals for correcting the drawing position deviation. Furthermore, since the position information is centrally managed, the position information can be shared, a plurality of different control signals can be generated from the common position information, and the wiring portion is complicated even if the number of generated control signals increases. The wiring part can be made simple without changing the structure.
また、本発明の描画システムにおいて、前記生成手段は、リアルタイム処理が必要な制御信号については、前記取得手段による位置情報の取得に応じて該制御信号をリアルタイムに生成し、リアルタイム処理が必要ない制御信号については、該制御信号の生成に必要な位置情報を所定の記憶手段に保持しておき、該保持しておいた位置情報を用いて非リアルタイムに該制御信号を生成することができる。 In the drawing system of the present invention, the generation unit generates a control signal in real time in response to acquisition of position information by the acquisition unit for a control signal that requires real-time processing, and does not require real-time processing. As for the signal, the position information necessary for generating the control signal can be held in a predetermined storage means, and the control signal can be generated in non-real time using the held position information.
このように、リアルタイム処理が必要な制御信号とリアルタイム処理が必要のない制御信号とに分け、リアルタイム処理が必要な制御信号については、位置情報の取得に応じてリアルタイムに生成し、リアルタイム処理が必要のない制御信号については、必要な位置情報を保持しておき、これを用いて非リアルタイムに制御信号を生成するようにしたため、従来の技術(例えば、上記説明した特許文献1に記載の技術)のように、位置情報を一旦データを記憶部に書き込んで処理するだけの場合に比べて、高速処理が可能となる。
In this way, control signals that require real-time processing are divided into control signals that do not require real-time processing, and control signals that require real-time processing are generated in real time according to the acquisition of position information, and real-time processing is required. For a control signal having no signal, necessary position information is held and a control signal is generated in non-real time using this, so that the conventional technique (for example, the technique described in
なお、本発明の描画システムにおいて、前記描画装置は、前記描画装置を構成する複数種類の構成部材の動作を制御する複数種類の制御部を含んで構成され、該複数種類の制御部の各々はネットワークに接続されると共に該ネットワークを介して対応する制御信号を受信したときに該受信した制御信号に応じて対応する構成部材の動作の制御を行ない、前記生成手段は、前記ネットワークに接続され、前記ネットワークを介して前記生成した制御信号を送信するように構成してもよい。 In the drawing system of the present invention, the drawing device is configured to include a plurality of types of control units that control operations of a plurality of types of constituent members constituting the drawing device, and each of the plurality of types of control units includes When the control signal connected to the network is received via the network, the operation of the corresponding component is controlled according to the received control signal, and the generating means is connected to the network, The generated control signal may be transmitted via the network.
このように構成することによって、各々の制御部の切り離しや接続が容易となり、不要な機能についてはネットワークから切り離し、或いは追加したい機能があれば、ネットワークに追加することが容易となる。 With this configuration, each control unit can be easily disconnected and connected, and unnecessary functions can be easily disconnected from the network or added to the network if there is a function to be added.
本発明の位置情報管理方法は、相対移動可能に配置されたステージ及び描画ヘッドを備え、前記描画ヘッドによってステージに支持された記録媒体に描画する描画装置の動作中に、該描画装置の複数の部位の位置情報を取得し、前記取得された位置情報を用いて前記描画装置の描画位置ずれを補正するための複数種類の制御信号を生成して前記描画装置に送信する。 The position information management method of the present invention includes a stage and a drawing head arranged so as to be relatively movable, and a plurality of the drawing apparatuses are operated during the operation of the drawing apparatus that draws on a recording medium supported by the drawing head. The position information of the part is acquired, and a plurality of types of control signals for correcting the drawing position shift of the drawing apparatus are generated using the acquired position information and transmitted to the drawing apparatus.
この位置情報管理方法においても、本発明の位置情報管理装置と同様に、描画装置の各部位の位置情報を一元管理して、描画位置ずれ補正のための様々な制御信号を生成することができる。更に、位置情報を一元管理するため、位置情報を共有化でき、共通する位置情報から異なる複数の制御信号を生成することができ、生成する制御信号の数が多くなっても、配線部分が複雑化せず、配線部分を簡単にできる。 Also in this position information management method, as with the position information management apparatus of the present invention, it is possible to centrally manage the position information of each part of the drawing apparatus and generate various control signals for correcting the drawing position deviation. . Furthermore, since the position information is centrally managed, the position information can be shared, a plurality of different control signals can be generated from the common position information, and the wiring portion is complicated even if the number of generated control signals increases. The wiring part can be made simple without changing the structure.
以上説明したように本発明は、描画装置の各部位の位置情報を一元管理して、描画位置ずれ補正のための様々な制御信号を生成することができる、という優れた効果を有する。 As described above, the present invention has an excellent effect that the position information of each part of the drawing apparatus can be centrally managed and various control signals for correcting the drawing position deviation can be generated.
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[露光装置の構成」
図1は、本実施の形態に係る露光装置の外観を示す斜視図である。
[Configuration of exposure system]
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the exposure apparatus according to the present embodiment.
図1に示すように、露光システム100は、4本の脚部154に支持された矩形厚板状の設置台156を備えている。設置台156の上面には、長手方向に沿って2本のガイド158が延設されており、これら2本のガイド158上には、矩形平盤状のステージ152が設けられている。ステージ152は、長手方向がガイド158の延設方向を向くよう配置され、ガイド158により設置台156上を往復移動可能に支持されており、図示しない駆動装置に駆動されてガイド158に沿って往復移動する。このステージ152の上面には、位置決め穴150Aが設けられた感光材料150が吸着され保持される。
As shown in FIG. 1, the
なお、ステージ152は、図示しないリニアモータによって、例えば、1000mmの移動量を40mm/秒といった比較的低速の一定速度で移動されるよう構成されており、後述するステージ制御部20はこのリニアモータに対して駆動パルスを供給することによって駆動パルス数に応じた距離だけステージ152を移動させる。
The
設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート160、161が設けられている。コ字状のゲート160、161の端部の各々は、設置台156の両側面に固定されている。
ゲート160には、感光材料150の先端及び後端と、感光材料150に予め設けられている平面視円形状の複数の位置決め穴150Aの位置とを検知するためのカメラユニット180が設けられている。カメラユニット180は、複数(本実施の形態では、3台)のカメラ182と不図示のストロボが設けられている。また、ゲート160には、カメラユニット180が設けられている。カメラ182のレンズ部186は共に下方へ向けられている。
The
感光材料150がステージ152の移動に伴ってカメラ182の下方を通過する際に、そのカメラ182による位置決め穴150Aの測定が行われる。すなわち、カメラユニット180では、感光材料150が所定の撮影位置に至ったタイミングで、ストロボを発光させ、各カメラ182は、感光材料150へ照射したストロボ光の反射光を、レンズ部186を介してカメラ182本体に入力させることにより、その位置決め穴150Aを撮影する。撮影タイミングは、後述する制御信号により制御される。
When the
ゲート161には露光スキャナ162が設けられている。露光スキャナ162は、ゲート160に固定されたヘッド保持部材としてのスキャナ定盤240(図8参照)を備え、スキャナ定盤240には、複数の露光ヘッド166が位置決め固定されている。
The
図2は、露光スキャナ162に設けられた露光ヘッド166の配列状態を模式的に示す斜視図である。また、図3(A)は、感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、図3(B)は、各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an arrangement state of the exposure heads 166 provided in the
露光スキャナ162は、図2及び図3(B)に示すように、m行n列(例えば、2行5列)の略マトリックス状に配列された複数の露光ヘッド166を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3B, the
露光ヘッド166で露光される領域である露光エリア168は、図2に示すように、矩形状であり、走査方向に対して所定の傾斜角で傾斜している。そして、ステージ152の移動に伴い、感光材料150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、図2に示すように、走査方向は、ステージ移動方向とは向きが反対である。
As shown in FIG. 2, an
また、図3(A)及び(B)に示すように、帯状の露光済み領域170それぞれが、隣接する露光済み領域170と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド166の各々は、配列方向に所定間隔(画像領域の長辺の自然数倍、本実施の形態では1倍)ずらして配置されている。このため、たとえば、1行目の最も左側に位置する露光エリア168Aと、露光エリア168Aの右隣に位置する露光エリア168Cとの間の露光できない部分は、2行目の最も左側に位置する露光エリア168Bにより露光される。同様に、露光エリア168Bと、露光エリア168Bの右隣に位置する露光エリア168Dとの間の露光できない部分は、露光エリア168Cにより露光される。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the exposure heads 166 in each row arranged in a line so that each of the strip-shaped exposed
露光ヘッド166の各々には、レーザアレイ光源66からLDモジュール64(図7参照。)の駆動により出射された光ビームが入射される。該入射された光ビームは空間光変調素子であるデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)50によって、ドット単位でオン/オフ制御され、感光材料150には、二値化されたドットパターン(黒/白)が露光され、この複数のドットパターンによって1画素の濃度を表現するようになっている。
A light beam emitted from the laser array
図4に示すように、DMD50の光入射側には、光ファイバの出射端部(発光点)が露光エリア168の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部68を備えたレーザアレイ光源66、レーザアレイ光源66から出射されたレーザ光を補正してDMD上に集光させるレンズ系67、レンズ系67を透過したレーザ光をDMD50に向けて反射する反射鏡69がこの順に配置されている。
As shown in FIG. 4, on the light incident side of the
レンズ系67は、レーザアレイ光源66から出射されたレーザ光を平行光化する1対の組合せレンズ、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する1対の組合せレンズ、及び光量分布が補正されたレーザ光をDMD上に集光する集光レンズで構成されている。
The
DMD50は、SRAMセル(メモリセル)上に、微小ミラー(マイクロミラー)が支柱により支持されて配置されたものであり、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば、ピッチ13.68μm、1024個×768個)の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラーが設けられており、マイクロミラーの表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。また、マイクロミラーの直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMセルが配置されており、全体はモノリシック(一体型)に構成されている。
The
DMD50のSRAMセルに、マイクロミラーの傾斜状態(変調状態)を示すデジタル信号が書き込まれ、さらにSRAMセルからマイクロミラーにデジタル信号が出力されると、支柱に支えられたマイクロミラーが、対角線を中心としてDMD50が配置された基板側に対して±α度(例えば±10度)の範囲で傾けられる。画像信号に応じて、DMD50の各ピクセルにおけるマイクロミラーの傾きを制御することによって、DMD50に入射したレーザ光Bはそれぞれのマイクロミラーの傾き方向へ反射される。
When a digital signal indicating the tilt state (modulation state) of the micromirror is written to the SRAM cell of the
それぞれのマイクロミラーのオンオフ制御は、DMD50に接続されたDMDドライバ34(図7参照。)によって行われる。また、オフ状態のマイクロミラーで反射したレーザ光Bが進行する方向には、光吸収体(図示せず)が配置されている。
The on / off control of each micromirror is performed by a DMD driver 34 (see FIG. 7) connected to the
また、DMD50の光反射側には、DMD50で反射されたレーザ光を感光材料150の走査面(被露光面)56上に結像する結合光学系54、58が配置されている。
Further, on the light reflection side of the
結合光学系54、58は、DMD50と感光材料150の被露光面56とが共役な関係となるように配置されており、本実施形態では、レーザアレイ光源66から出射されたレーザ光が均一化され、DMD50に入射された後、各画素がこれらのレンズ系54、58によって拡大され、集光されるように設定されている。
The coupling
また、露光システム100には、露光スキャナ162と一体的に形成されたAF(オートフォーカス)センサユニット184(図7、図8参照。)が設けられている。AFセンサユニット184は、X方向に複数の変位センサを配置して構成された、感光材料150の被露光面56との距離(Z方向)を測定するオートフォーカス用のセンサである。感光材料150のうねりや厚さ(Z方向)のバラツキがあるため、AFセンサユニット184により予めこのZ方向の距離が測定され、露光中はこの測定結果に応じて露光ヘッド166のレーザ光出射側に設けたフォーカス機構(後述)により、被露光面56にレーザ光の焦点を一致させるようオートフォーカス制御が行なわれる。
Further, the
このフォーカス機構としてのAFユニット59は、図4では図示を省略するが、結合光学系54、58の光出射側に配置され、結合光学系54、58を透過したレーザ光の焦点距離を調整する。
Although not shown in FIG. 4, the
図5は、AFユニット59の構成を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of the
AFユニット59は、透明ガラス材料によってクサビ状(台形柱状)に形成された一対のガラス部材(ペアクサビガラス)210、212を備えている。本実施形態では、ガラス部材210、212の屈折率:nがn=1.53とされており、この一対のガラス部材210、212は、互いに反転した向きでレーザ光の光軸に沿って隣接配置されている。
The
詳細には、レーザ光の入射側(DMD50側)に設けられたガラス部材210は、底面が一側方(図5(A)の上方)へ向けられ、底面と平行な頂面が他側方(図5(A)の下方)へ向けられると共に、底面及び頂面に対して直角とされた平面がレーザ光の入射側に配置されて光入射面210Aとされ、光入射面210Aに対して傾斜した傾斜面がレーザ光の出射側に配置されて光出射面210Bとされており、さらに、DMD50側から出射されるレーザ光の光軸に対して光入射面210Aが略直交し、光出射面210Bが傾斜する向きに配置されている。
Specifically, the
また、レーザ光の出射側(被露光面56側)に設けられたガラス部材212は、底面が他側方(図5(A)の下方)へ向けられ、底面と平行な頂面が一側方(図5(A)の上方)へ向けられると共に、底面及び頂面に対して直角とされた平面がレーザ光の出射側に配置されて光出射面212Bとされ、光出射面212Bに対して傾斜した傾斜面がレーザ光の入射側に配置されて光入射面212Aとされており、さらに、DMD50側から出射されるレーザ光の光軸に対して光出射面212Bが略直交し、光入射面212Aが傾斜する向きに配置されている。
Further, the
そしてこの一対のガラス部材210、212は、図5(A)、(B)に示すように、ガラス部材210の光出射面210Bとガラス部材212の光入射面212Aとが僅かな隙間をあけて相対する非接触の状態で、ガラス部材210の光入射面210Aとガラス部材212の光出射面212Bとが平行にされる共に上記のようにレーザ光の光軸に対して略直交している。また本実施形態では、ガラス部材210の光出射面210Bとガラス部材212の光入射面212Aの間隔が0.1mmに設定されている。
Then, as shown in FIGS. 5A and 5B, the pair of
AFユニット59は上記のように構成されており、このAFユニット59によるレーザ光の焦点距離の調整では、AFドライバ28(図7参照)により不図示のアクチュエータが駆動制御されると、ガラス部材210は、図5に示すように、図中の二点鎖線で示した基準位置から、図5(A)に示す矢印SA方向、又は、図5(B)に示す矢印SB方向へ移動する。
The
ここで、ガラス部材210が基準位置にある場合のガラス部材210の光入射面210Aとガラス部材212の光出射面212Bとの距離、すなわち互いの間に設けられた僅かな隙間を含むガラス部材210、212のトータルの厚さ寸法をtとすると、厚さ寸法:tは、ガラス部材210が基準位置から矢印SA方向へ所定距離だけ移動した場合にはΔtだけ減少し(−Δt)、ガラス部材210が基準位置から矢印SB方向へ所定距離だけ移動した場合にはΔtだけ増加する(+Δt)。
Here, when the
このように、ガラス部材210、212の厚さ寸法:tが変化すると(±Δt)、レーザ光がガラス部材210、212を透過する透過距離が変化して、レーザ光の焦点距離:FDが変化する(±ΔFD)。なお、図5に示したPSは結像面を表している。
As described above, when the thickness dimension t of the
更にまた、図4では図示を省略するが、各露光ヘッド166のレンズ系54、58の光出射側には、各露光ヘッド166毎にビームシフタ機構220も配置されている。ビームシフタ機構220は、感光材料150に対する露光位置をずらす(シフトする)機能を有している。
Further, although not shown in FIG. 4, a
図6は、ビームシフタ機構220の構成を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing the configuration of the
図6に示すように、ビームシフタ機構220には、ガラスなどから形成された平行平板222が設けられている。平行平板222は、露光ヘッド166の光軸に対して直交し、Y方向に平行な軸回りに回転可能に支持されている。そして、平行平板222のX方向についての一方の端部には板バネ224が設けられ、その板バネ224の一端は露光装置の筐体の一部に固定されている。また、板バネ224には歪ゲージ226が設けられ、平行平板222の他方の端部にはピエゾアクチュエータ228が設けられている。
As shown in FIG. 6, the
ピエゾアクチュエータ228は、入力された制御信号と歪ゲージ226による出力結果に基づいて図6(B)に示す矢印A方向に伸縮する。ピエゾアクチュエータ228が矢印A方向に伸縮することにより平行平板222が矢印B方向に回動する。これにより、露光ヘッド166から射出されたレーザ光のX方向についての感光材料150上への照射位置を、X方向に沿って移動させることができる。なお、ビームシフタ機構220を結像光学系54、58の一部として設けてもよい。
The
そのほか、図1及び図2に示すように、本実施の形態の露光システム100のステージ152における搬送方向(走査方向)上流側の端縁部には、ステージ152と一体的にビーム位置計測ユニット44が取り付けられている。ビーム位置計測ユニット44は、各露光ヘッド166から照射されたレーザ光の位置(以下、ビーム位置と呼称)を検出するために設けられている。その詳細な構成は後述する。
In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, the beam
露光システム100の露光動作時には、ステージ152は所定の速度で移動するよう制御され、カメラユニット180やAFセンサユニット184は所定のタイミングで感光材料150を検出するよう制御され、露光ヘッド166は所定のタイミングで感光材料150を露光するよう制御される。
During the exposure operation of the
次に図7を参照して、本例の露光システム100における電気的な構成について説明する。図7に示されるように、露光システム100には、イーサネット(登録商標)等のネットワーク46、47が設けられ、該ネットワーク46、47に様々な装置が接続されている。
Next, with reference to FIG. 7, the electrical configuration of the
露光システム100は、全体制御部12、画像処理部14、及びカメラ処理部16を備えている。全体制御部12、画像処理部14、及びカメラ処理部16は、ネットワーク47に接続されている。
The
全体制御部12は、CPU、RAM、ROMを含むマイクロコンピュータで構成されている。全体制御部12のCPUは、ROMに記憶されたプログラムを実行して、露光システム100全体を制御する。なお、全体制御部12は、ネットワーク47だけでなく、ネットワーク46にも接続されている。
The
また、画像処理部14は、不図示のホストコントローラから取得した画像データに所定の画像処理を施す。そして、該画像処理後の画像データに基づいて露光がなされるように、全体制御部12を介して後述するDMD制御部32に該画像データを送信する。
The
カメラ処理部16は、全体制御部12を介して後述する位置情報管理部22からのストロボを発光させるトリガとなるタイミング信号(以下、Strobe Trg信号)を受信したときにカメラユニット180のストロボを発光させる。また、位置情報管理部22からのカメラ182で感光材料150を撮像するトリガとなるタイミング信号(Camera Trg信号)を受信したときに、複数のカメラ182のシャッターを切り、撮影した感光材料150の撮影画像データを取得する。カメラ処理部16は、取得した撮影画像データに基づいて感光材料150の先後端および感光材料150の位置決め穴150Aの位置を示す検出位置情報を取得する。取得した検出位置情報は、全体制御部12に出力される。全体制御部12は、該検出位置情報に基づいてアライメント補正を行なう。アライメント補正については後述する。なお、全体制御部12は、カメラユニットで撮影され検出された感光材料150の検出位置情報を補正するためのパラメータを示す信号(以下、カメラPos信号と呼称)を位置情報管理部22から受信したときには、該信号に従って上記カメラ処理部16から受信した検出位置情報を補正し、これを用いてアライメント補正を行なう。
The
また、露光システム100は、位置情報検出部18、ステージ制御部20、位置情報管理部22を備えている。図8は、位置情報検出部18を構成する各変位センサの構成及び測定位置を模式的に示した図である。
The
位置情報検出部18は、図8に示すように、外乱振動を検出するための複数の変位センサ250、252、254、256、258、260、262、264、268を含んで構成されている。
As shown in FIG. 8, the position
変位センサ250は、スキャナ定盤位置におけるステージ152のX方向の位置を測定する。ここで、X方向とは、ステージ152の移動方向に直交する方向をいう。
The
具体的には、変位センサ250は、ステージ152のその移動方向に延びる側面に設置されたバー状の側面ミラー(不図示)にレーザ光を射出するとともにその反射光を検出して側面ミラーまでの距離を測定し、X方向の位置を測定する。この変位センサ250で得られたX方向の位置情報を位置情報X1と呼称する。
Specifically, the
変位センサ252、254は、ステージ152のY方向の位置を測定する。ここで、Y方向とは、ステージ152の移動方向をいう。
The
具体的には、変位センサ252、254は、ステージ152のその移動方向に直交する方向に延びる側面に設置された2つのキューブミラー(不図示)のうち対応するキューブミラーにレーザ光を射出し、その反射光を検出して対応するキューブミラーまでの距離を測定する。この変位センサ252、254で得られたY方向の2つの位置情報を位置情報Y1、Y2と呼称する。
Specifically, the
変位センサ256、258は、スキャナ定盤240に位置固定されている露光ヘッド166のX方向の位置を測定する。ここでは、変位センサ250と同じく、それぞれ露光ヘッド166を固定するスキャナ定盤240のY方向に平行な辺の両端近傍に設けられた2つのミラーによる反射を利用して位置測定を行う。この変位センサ256、258で得られたX方向の2つの位置情報を位置情報XH1、XH2と呼称する。
The
変位センサ260、262は、スキャナ定盤240に位置固定されている露光ヘッド166のY方向の位置を測定する。ここでは、変位センサ250と同様に、それぞれ露光ヘッド166を固定するスキャナ定盤240のX方向に平行な側面の両端近傍に設けられた2つのミラーによる反射を利用して位置測定を行う。この変位センサ260、262で得られたY方向の2つの位置情報を位置情報YH1、YH2と呼称する。
The
変位センサ264は、カメラユニット180のカメラ182を位置固定するカメラ定盤としてのゲート160のX方向の位置を測定する。ここでは、変位センサ250と同様に、それぞれゲート160のY方向に平行な側面に設けられたミラーによる反射を利用して位置測定を行う。この変位センサ264で得られたX方向の位置情報を位置情報XC1と呼称する。
The
変位センサ266、268は、カメラユニット180のカメラ182を位置固定するカメラ定盤としてのゲート160のY方向の位置を測定する。ここでは、変位センサ250と同じく、それぞれゲート160のX方向に平行な側面の両端近傍に設けられたミラーによる反射を利用して位置測定を行う。この変位センサ266、268で得られたY方向の位置情報を位置情報YC1、YC2と呼称する。
The
これら変位センサ250〜268(位置情報検出部18)で測定された各位置情報は、ステージ制御部20に出力される。
Each position information measured by the
ステージ制御部20は、前述したように、不図示のリニアモータに駆動パルスを供給することにより、ステージ152の移動を制御すると共に、位置情報検出部18で検出された位置情報を位置情報管理部22に出力する。
As described above, the
位置情報管理部22は、CPU、RAM、ROMを含むマイクロコンピュータで構成されている。RAMには、ステージ制御部20を介して入力された位置情報を一時的に記憶するための領域が確保されている。ROMには、各種制御信号を生成して出力する処理を実行するためのプログラムや各種パラメータが記憶されている。位置情報管理部22のCPUは、ROMに記憶されたプログラムを実行し、ステージ制御部20を介して入力された位置情報に基づいて、露光システム100の露光時の露光タイミング制御のための信号や位置情報を測定するときのタイミング制御のための信号、カメラとステージの相対位置ずれの補正のための信号など、様々な制御信号を生成して出力する。すなわち、位置情報管理部22は、検出された位置情報を一元管理して様々な信号の生成に用いている。
The position
また、位置情報管理部22は、様々な制御信号を、リアルタイム処理が必要な制御信号とリアルタイム処理が必要のない制御信号とに分け、リアルタイム処理が必要な制御信号については、ステージ制御部20を介して取得する位置情報に応じて該制御信号をリアルタイムに生成し、リアルタイム処理が必要ない制御信号については、該制御信号の生成に必要な位置情報を所定のメモリ(例えばRAM等)に保持しておき、該保持しておいた位置情報を用いて非リアルタイムに該制御信号を生成するようにしている。
Further, the position
位置情報管理部22は、ネットワーク46に接続されている。また、ネットワーク46には、前述した全体制御部12の他に、ビーム位置制御部40、AF(オートフォーカス)制御部26、DMD制御部32、及びLD制御部36が接続されている。位置情報管理部22は、ネットワーク46に接続されている各制御部に対して制御信号を出力する。
The location
すなわち、位置情報管理部22で位置情報を一元管理して、入力信号(位置情報)を共有化し、該入力信号から異なる複数の出力信号(制御信号)を生成しているため、生成する出力信号の数が多くなっても、配線部分が複雑化せず、配線部分を簡単にできる。
That is, the position
ビーム位置制御部40は、露光ヘッド166から照射されたレーザ光の位置(ビーム位置)を計測するビーム位置計測ユニット44を動作させるビーム位置計測ドライバ42に接続されている。
The beam
ビーム位置制御部40は、全体制御部12を介して位置情報管理部22からビーム位置を計測するときのトリガとなるタイミング信号(以下、Bps Trg信号)の受信の度に、ビーム位置計測ドライバ42を制御してビーム位置計測ユニット44の検出結果をサンプリングする。
Each time the beam
また、ビーム位置制御部40は、全体制御部12を介して位置情報管理部22からビーム位置の計測結果を補正するためのパラメータを示す信号(以下、ビームPos信号と呼称)を受信したときには、該ビームPos信号に従ってビーム位置計測ユニット44の計測結果から補正されたビーム位置を算出する。
Further, when the beam
なお、ビーム位置計測ユニット44の詳細な構成、及びビーム位置の測定や計測結果の補正の処理についての詳細は後述する。
The detailed configuration of the beam
AF制御部26は、露光ヘッド166毎に設けられ、AFユニット59を動作させるAFドライバ28に接続されていると共に、AFセンサユニット184を動作させるAF変位計測部30に接続されている。
The
AF制御部26は、露光開始前に露光ヘッド166と感光材料150の被露光面56との距離測定(フォーカス測定)を行なって、フォーカス制御のための距離データを取得する。フォーカス測定では、位置情報管理部22は、フォーカス測定を行なうときのトリガとなるタイミング信号(以下、AF Trg信号)をAF制御部26に送信する。AF制御部26は、ネットワーク46を介して位置情報管理部22からAF Trg信号を受信する毎にAFセンサユニット184によるフォーカス測定を行なう。この測定結果は、AF制御部26で保持される。
The
またAF制御部26は、露光中、上記フォーカス測定の測定結果に基づいてフォーカス制御を行なう。AF制御部26は、ネットワーク46を介して位置情報管理部22からフォーカス制御のタイミングをとるAF Trg信号(なお、フォーカス制御は、上記フォーカス測定と同じ周期のタイミングで行なうため、ここでは、フォーカス測定のタイミング信号と同一の周期の信号を生成する)を受信する毎にAFドライバ28を制御してAFユニット59を動作させ、フォーカス制御を行なう。
The
DMD制御部32は、露光ヘッド166毎に設けられ、DMD50のオンオフを制御するDMDドライバ34に接続されている。DMD制御部32は、ネットワーク46を介して位置情報管理部22から感光材料150に対する露光を行なうときのトリガとなるタイミング信号(以下、EXP Trg信号)を受信したときに、DMDドライバ34を駆動し、画像処理部14から受信した画像データに従ってDMD50のオンオフ動作を行なわせる。
The
LD制御部36は、露光ヘッド166毎に設けられ、レーザアレイ光源66から光ビームを出射させるLDモジュール64を駆動するLDドライバ38に接続されている。LD制御部36は、露光開始時から露光終了までLDドライバ38を制御してLDモジュール64を駆動し、レーザアレイ光源66から光ビームを出射させる。
The
また、位置情報管理部22は、ビームシフタ機構220を駆動するビームシフタドライバ24に接続されている。ビームシフタドライバ24は、位置情報管理部22から、X方向のシフト量を示す信号(X data信号)を受信すると、該X data信号が示すシフト量だけ露光ヘッド166の露光位置がX方向にシフトするようにビームシフタ機構220を駆動する。
The position
なお、本実施の形態では、位置情報管理部22で生成される制御信号のうち、リアルタイム処理が必要な制御信号は、Bps Trg信号、AF Trg信号、EXP Trg信号、X data信号、Strobe Trg信号、Camera Trg信号であり、リアルタイム処理が必要のない制御信号は、カメラPos信号、ビームPos信号である。
In the present embodiment, among the control signals generated by the position
[位置情報管理部による信号生成処理」
ステージ152に感光材料150がセットされ、所定の初期位置からY方向下流側へ感光材料150の移動が開始されると、そのステージ152の移動に伴ってリアルタイムの位置情報が位置情報検出部18から出力される。
[Signal generation processing by location information management unit]
When the
位置情報管理部22は、位置情報検出部18からステージ制御部20を介して各位置情報を受け取り、各種制御信号を生成して出力する。
The position
<露光トリガ信号(EXP Trg信号)の生成>
まず、感光材料150に対する露光を行なうときのトリガとなるタイミング信号であるEXP Trg信号の生成処理について説明する。
<Generation of exposure trigger signal (EXP Trg signal)>
First, a process for generating an EXP Trg signal, which is a timing signal serving as a trigger when the
ステージ制御部20が、不図示のリニアモータに駆動パルスを供給してステージ152を定速移動させたとしても、外乱等によりステージの位置が変動したり或いは、露光ヘッド166の位置が変動する場合がある。
Even when the
そこで、位置情報管理部22は、変位センサ252、254で測定されたステージ152のリアルタイムのY方向の位置情報Y1、Y2、および変位センサ260、262で測定された露光ヘッド166のリアルタイムのY方向の位置情報YH1、YH2に基づいて、ステージ152と露光ヘッド166との相対的な傾きをリアルタイムで検出する。そして、この傾きに応じて露光タイミングを早くしたり遅くしたりしてY方向の位置ずれを補正する。露光タイミングの調整は、露光トリガ信号EXP Trgの生成(出力)タイミングをリアルタイムで調整することにより行なわれる。
Therefore, the position
ここでは、同じタイミングで測定されたステージ152のY方向の位置情報Y1、Y2の差分(以下、差分1)と、同じタイミングで測定されたY方向の露光ヘッド166のY方向の位置情報YH1、YH2の差分(以下、差分2)との差分(すなわち差分1と差分2の差分)を示す差分情報Dを算出する。本実施の形態では、Y方向のステージ152のY方向への移動に従い0.5um刻みで差分情報Dの算出を行なう。なお、ここではステージ152の位置情報Y1、Y2の平均値をステージ152のY方向の移動距離とする。このY方向の移動距離が0.5umだけ変化したところで差分情報Dを算出する。
Here, the difference between the Y-direction position information Y1 and Y2 of the
図9は、EXP Trg信号の生成処理を説明するタイミングチャートである。 FIG. 9 is a timing chart for explaining the generation process of the EXP Trg signal.
図9を用いて差分情報Dの算出方法を説明する。ステージ152の位置情報Y1の測定結果が、n10、n11、n12、n13・・・と表され、位置情報Y2の測定結果がn20、n21、n22、n23・・・と表されている。また、露光ヘッド166の位置情報YH1の測定結果が、nh10、nh11、nh12、nh13・・・と表され、位置情報YH2の測定結果がnh20、nh21、nh22、nh23・・・と表されている。末尾の数字が等しい位置情報は、同じタイミングで測定された位置情報である。
A method for calculating the difference information D will be described with reference to FIG. The measurement results of the position information Y1 of the
例えば、ステージ152の位置情報Y1の測定結果n10と同じタイミングで測定された位置情報Y2の測定結果n20の差分1は(n10-n20)である。また、露光ヘッド166の位置情報YH1の測定結果nh10と同じタイミングで測定された位置情報YH2の測定結果nh20の差分2は(nh10-nh20)である。従ってこのタイミングにおける、差分情報Dは、{(n10-n20)-(nh10-nh20)}と算出される。この差分情報Dが0.5um刻みで算出される。
For example, the
位置情報管理部22は、この差分情報Dをステージ152と露光ヘッド166との相対的な変位量(傾き)として、差分情報Dをステージ152の送り速度で割った時間を露光ヘッド166のX方向の配列数で除算する。この除算結果dを各露光ヘッド166の並び順に各露光ヘッド166に対する露光トリガ信号EXP Trg1〜38に反映させる。すなわち、各露光トリガ信号EXP Trgの基準周期に除算結果dを加算して補正し、この補正された周期でRXP Trg信号が出力される。図9では露光スキャナ162に38個の露光ヘッド166が配列されている場合が例示されており、この場合には、EXP Trg1〜EXP Trg38の38個の露光トリガ信号が生成される。
The position
このように、露光トリガ信号EXP Trgの補正が所定間隔(ここでは0.5um刻み)で行なわれて出力され、この出力タイミングで露光が行なわれるため、Y方向の位置ずれが補正される。 As described above, the exposure trigger signal EXP Trg is corrected at a predetermined interval (here, 0.5 um increments) and output, and exposure is performed at this output timing, so that the positional deviation in the Y direction is corrected.
なお、図9に示す露光エリアの距離は例示であって、これに限定されるものではない。 In addition, the distance of the exposure area shown in FIG. 9 is an illustration, Comprising: It is not limited to this.
<X方向の露光位置をシフトするX data信号の生成>
次に、露光中のX方向の位置ずれを補正するために、X方向の露光位置をシフトさせるためのシフト量を指定するX data信号の生成処理について説明する。
<Generation of X data signal to shift exposure position in X direction>
Next, generation processing of an X data signal that specifies a shift amount for shifting the exposure position in the X direction in order to correct a positional deviation in the X direction during exposure will be described.
位置情報管理部22は、変位センサ250で測定されたステージ152のリアルタイムのX方向の位置情報X1、および変位センサ256、258で測定されたスキャナ定盤140のリアルタイムのX方向の位置情報(あるいは露光ヘッド166のX方向の位置情報)XH1、XH2に基づいて、X方向におけるステージ152と露光ヘッド166との相対的な位置ずれ量をリアルタイムで検出する。そして、この相対的な位置ずれ量に応じてX方向の露光位置をリアルタイムでシフトして、X方向の位置ずれを補正する。X方向の露光位置のシフトは、ビームシフタ機構220を動作させることにより行なわれる。
The position
位置情報管理部22は、各露光ヘッド166に対するシフト量を、以下のように算出する。
The position
まず、位置情報管理部22は、位置情報XH1及びXH2から露光ヘッド166のX方向における傾きを検出する。そして、この傾きから、各露光ヘッド166のY方向の配列位置に応じてX方向の位置情報xhkを算出する(kは露光ヘッドのY方向の配列位置を示す添え字であり、1からY方向の露光ヘッドの配列数mまでの値をとる)。そして、この各位置情報xhkとステージ152の位置情報X1との差分を求め、これをステージ152と露光ヘッド166との相対的なX方向の位置ずれ量(シフト量)Sとする。
First, the position
位置情報管理部22は、算出したシフト量SだけX方向の露光位置がシフトされるように各露光ヘッド166毎にX data信号を生成し、各々対応するビームシフタドライバ24に対して送信する。このX data信号をビームシフタドライバ24が受信すると、ビームシフタドライバ24は、受信したX data信号が示すシフト量Sだけ露光ヘッド166の露光位置がX方向にシフトするようにビームシフタ機構220を駆動する。これによりX方向の位置ずれが補正される。
The position
なお、ビームシフタ機構220は、個々の特性に差があり、該特性の差に応じて、上記のように画一的に生成したX data信号を補正する必要がある。
The
図10は、実機の特性に応じてシフト量Sを補正する場合の補正量の一例を示したグラフである。図10に示すように、露光ヘッド166が理想的な特性であれば、シフト量Sを、S=X1−xhkと算出すれば問題なくX方向の位置ずれが補正できるが、実際の特性が理想とは異なる場合には、その特性を考慮してシフト量を加減する。例えば、S=G×(X1−xhk)+βとしてシフト量を補正演算するようにする。ここで、Gは傾き(ゲイン)であり、βはオフセット量を示す。Gとβを、各露光ヘッド166のビームシフタ機構220の特性毎に予め実験等で求めておき、上記求めたシフト量Sを補正する。なお、各露光ヘッド166の特性は、所定の記憶手段(例えば、位置情報管理部22を構成するマイクロコンピュータのROM等)に予め記憶しておき、位置情報管理部22はこれを読み出してシフト量を算出する。
FIG. 10 is a graph showing an example of the correction amount when the shift amount S is corrected according to the characteristics of the actual machine. As shown in FIG. 10, if the
このように、シフト量Sを求め、このシフト量SだけX方向の露光位置がシフトされるようにX data信号を生成して出力することにより、X方向の位置ずれが補正される。 As described above, the shift amount S is obtained, and the X data signal is generated and output so that the exposure position in the X direction is shifted by the shift amount S, whereby the positional deviation in the X direction is corrected.
<オートフォーカス制御のタイミング信号(AF Trg信号)の生成>
前述したように、この露光システム100では、感光材料150をステージ152にセットした後、該感光材料150に対して実際に露光を行なう前にフォーカス測定が行なわれ、その後実際の露光中にはその測定結果に基づいてフォーカス制御が行なわれる。このフォーカス測定及びフォーカス制御のタイミング信号は、変位センサ252、254で測定されたステージ152のリアルタイムのY方向の位置情報Y1、Y2に基づいて位置情報管理部22で生成され、出力される。
<Generation of auto focus control timing signal (AF Trg signal)>
As described above, in the
まず、フォーカス測定について説明する。 First, focus measurement will be described.
感光材料150がステージ152にセットされ、オペレータにより不図示の操作部から露光開始の入力操作が行われると、ステージ制御部20によりステージ152が初期位置からガイド158に沿って下流側に一定速度で移動開始する。
When the
そして、ステージ152の移動に伴い、感光材料150がAFセンサユニット184の下方を通過する際フォーカス測定が行われる。
As the
AFセンサユニット184は、感光材料150の先端と後端の検出(エッジ検出処理)を含む被露光面56との距離測定を行い、その測定した距離データをAF制御部26に出力する。
The
AF制御部26は、入力された距離データに基づいて感光材料150の先端及び後端を認識すると共に、感光材料150のうねりや厚さ寸法誤差を把握するための演算処理を実行する。
The
なお、上記距離データは複数回測定した測定結果の平均を演算することにより求める。具体的には、図11(A)に示すように、測定間隔を200μmとして5回づつデータを取得しその平均値を距離データとして演算する。 The distance data is obtained by calculating the average of the measurement results measured a plurality of times. Specifically, as shown in FIG. 11A, data is acquired every 5 times with a measurement interval of 200 μm, and the average value is calculated as distance data.
位置情報管理部22は、AF制御部26に対して、ステージ152がY方向に1mm移動する毎にAF Trg信号を生成して出力する。具体的には、位置情報管理部22は、位置情報Y1とY2とを加算して2で除算した平均値Yavをステージ152のY方向の移動位置として算出し、該移動位置が1mm変位する毎に、AF Trg信号を生成する。
The position
AF制御部26は、AF Trg信号を受信する毎に、測定結果5回分のデータの平均値を演算して上記の如く距離データを求める。これにより、図11(B)に示すように、測定動作スタート後、感光材料150が測定開始位置からY方向(ステージ移動方向)へ1mm移動する度に(これを測定演算間隔という)距離データとして5回測定の平均値データが算出される。AF制御部26は、この距離データを予め定められたメモリに順次保存する。なお、前述したように、AFセンサユニット184はX方向に複数の変位センサが配置されて構成されているため、上記距離データは、これら複数の変位センサの各々に対応して保存されると共に、測定開始位置から測定終了位置まで測定演算間隔毎に保存される。
Each time the
なお、図11(B)に示すように、ノイズデータを除去するため、予め設定された計測範囲を超えたデータは平均化演算処理の対象外として扱い、このデータが所定回数(例えば15回)以上続いた場合はクリアデータ(無効データ)として扱う。例えば、感光材料となるプリント配線板の基板にスルーホールが形成されており、そのスルーホールを検出した場合などはクリアデータとなる。また、感光材料150が測定開始位置に達する前(感光材料150の先端検出前)と測定終了位置を通過した後(感光材料150の後端検出後)も、クリアデータが保存される。ただし、スルーホールのようにその形成位置が事前に把握できるものについては、対応する領域の距離測定を行わないよう予め指定する、あるいは対応する領域のデータをキャンセルすることも可能である。
As shown in FIG. 11B, in order to remove noise data, data that exceeds a preset measurement range is treated as not subject to averaging calculation processing, and this data is processed a predetermined number of times (for example, 15 times). If it continues above, it is handled as clear data (invalid data). For example, when a through hole is formed in the substrate of a printed wiring board serving as a photosensitive material and the through hole is detected, clear data is obtained. Clear data is also stored before the
フォーカス測定終了後、ステージ制御部20は、ステージ152を移動して、感光材料150を露光開始位置まで搬送する。露光スキャナ162の各露光ヘッド166は光ビームを照射して感光材料150の被露光面56に対する画像露光を開始する。露光中は、上記測定された距離データに基づいたフォーカス制御が行なわれる。
After the focus measurement is completed, the
ここで、露光中のフォーカス制御について説明する。 Here, focus control during exposure will be described.
AF制御部26は、フォーカス制御のための制御信号を生成する。具体的には、各距離データのY方向の位置を示す座標値を、測定演算間隔の1/2(1mm×1/2=0・5mm)だけ測定開始方向へシフトする。すなわち、各距離データに対応するY座標値から0.5mmを減算した値を新たに各距離データのY座標値とする。そして、各距離データを各演算測定区間の中間点のX−Y座標値に対応するZ座標値として設定する。
The
さらに、このZ座標値を、各Y座標値、及び、AFセンサユニット184を構成する複数の変位センサの設置位置であるX座標値にマッピングして図12に示すようなマッピングデータを作成し、各露光ヘッド166から照射される光ビームの焦点がマッピングデータから求められる近似曲線に倣うように各露光ヘッド166のAFユニット59を駆動制御する制御信号を生成する。
Further, the Z coordinate value is mapped to each Y coordinate value and the X coordinate value that is the installation position of the plurality of displacement sensors constituting the
X方向の近似曲線は以下の演算処理により求める。 The approximate curve in the X direction is obtained by the following calculation process.
図13に示すように、特定のY方向位置(上記測定演算間隔の1/2だけシフトしたY座標値)におけるX方向断面で、感光材料150の中央部が両側端部に対して盛り上がるように反っている場合、3台の変位センサからなるAFセンサユニット184がぞれぞれ測定した被露光面−変位センサ間距離から被露光面56の3点の(X,Y,Z)座標値が取得され、この座標値から以下の(1)式にあてはまる曲率半径:Rを導く。
As shown in FIG. 13, the central portion of the
(X−X0)2+(Z−Z0)2=R2・・・(1)
この(1)式から算出されたRによって描かれる曲線(曲率円)が被露光面56のX方向断面における近似曲線になる。
(X−X0) 2 + (Z−Z0) 2 = R 2 (1)
A curve (curvature circle) drawn by R calculated from the equation (1) becomes an approximate curve in the X-direction cross section of the exposed
また、Rで描かれる近似曲線の曲率中心(X0,Y0,Z0)から露光ヘッド166の光軸LまでのX方向距離:HX、曲率中心から近似曲線までの露光ヘッド166の光軸位置におけるZ方向距離:Zとすると、R、HX、Zには以下の(2)式の関係が成立する。
Further, the distance in the X direction from the center of curvature (X0, Y0, Z0) of the approximate curve drawn by R to the optical axis L of the exposure head 166: HX, Z at the optical axis position of the
R2=HX2+Z2・・・(2)
この(2)式によって算出されるZから、露光ヘッド166の光軸位置(Xn,Yn)におけるZ座標値(Zn)が得られる。したがって、(Xn,Yn)では、光ビームの焦点が(Zn)に一致するよう露光ヘッド166のAFユニット59を駆動制御する制御信号を生成する。
R 2 = HX 2 + Z 2 (2)
A Z coordinate value (Zn) at the optical axis position (Xn, Yn) of the
また、図11(C)に示すように、露光ヘッド166の光軸位置(Xn,Yn)におけるZ座標値(Zn)を、上記測定演算間隔の1/2だけシフトした各Y座標値で繋いだ曲線が、Y方向の近似曲線になる。感光材料150がY方向へ移動するのに伴うフォーカス制御は、光ビームの焦点がこの近似曲線に倣うように制御信号を生成して、AFユニット59を駆動制御する。以上が演算処理とフォーカス制御の内容である。
Further, as shown in FIG. 11C, the Z coordinate value (Zn) at the optical axis position (Xn, Yn) of the
露光中は、AF制御部26は、上記制御信号を位置情報管理部22から受信したAF Trg信号に応じて出力する。位置情報管理部22は、フォーカス制御時のAF Trg信号も、上記フォーカス測定でトリガ信号として用いたAF Trg信号と同様に、位置情報Y1とY2とを加算して2で除算した平均値Yavをステージ152のY方向の移動位置として算出し、該移動位置が1mm変位する毎にAF Trg信号を生成して出力する。
During the exposure, the
これにより、図11(A)に示すように、上記測定演算間隔の1/2だけシフトしたY座標値においてフォーカス制御(ピント補正)される。 Thus, as shown in FIG. 11A, focus control (focus correction) is performed at the Y coordinate value shifted by ½ of the measurement calculation interval.
<アライメント測定時のタイミング信号(Camera Trg信号,Strobe Trg信号)の生成>
本実施の形態における露光システム100では、感光材料150に対する実際の露光開始前に、フォーカス制御のためのフォーカス測定だけでなく、アライメント補正のためのアライメント測定も行なわれる。
<Generation of timing signals (Camera Trg signal, Strobe Trg signal) during alignment measurement>
In the
アライメント補正とは、アライメント誤差により生じる感光材料150に対する露光位置ずれ(X,Y方向)を補正する機能をいう。例えば、感光材料150を配置したときの位置ずれ、または感光材料150に位置決め穴150Aを加工したときのそもそもの位置誤差、あるいは感光材料150の変形等のアライメント誤差が生じると、感光材料150に対する露光位置ずれが発生する。本実施の形態の露光システム100では、露光開始前にステージ152にセットされた感光材料150の位置(X,Y方向)が測定(アライメント測定)され、この測定結果に基づいてアライメント補正が行なわれる。
The alignment correction is a function for correcting an exposure position shift (X and Y directions) with respect to the
アライメント測定は、露光前に予めカメラユニット180により感光材料150を撮影することにより行なわれる。具体的には、まず、ステージ制御部20は、不図示のリニアモータに所定数の駆動パルスを供給して、初期位置に位置するステージ152を所定量だけ移動させ、ステージ152をカメラユニット180の撮影位置に位置させる。カメラユニット180は、撮影位置にステージ152の先端が撮影位置に来たときに感光材料150を撮影する。これにより、カメラ処理部16は、入力された撮影画像データに基づいて感光材料150の先後端および感光材料150の位置決め穴150Aの位置を示す検出位置情報を取得する。
The alignment measurement is performed by photographing the
なお、先後端および位置決め穴150Aの検出位置情報の取得方法については、たとえば、線状のエッジ画像や円形状の画像を抽出することにより取得するようにすればよいが、他の既知の取得方法を採用してもよい。また、上記先後端および位置決め穴150Aの検出位置情報は、具体的には座標値として取得されるが、その座標値の原点は、たとえば、感光材料150の撮影画像データの4つの角のうちの1つの角のみとしてもよいし、撮影画像データにおける予め設定された所定の位置でもよいし、複数の位置決め穴150Aのうちの1つの位置決め穴150Aの位置としてもよい。
As for the acquisition method of the detection position information of the front and rear ends and the
全体制御部12は、この検出位置情報に基づいてアライメント補正のための補正量を算出する。例えば、上記検出された感光材料150の位置情報と既知の標準値とを比較するなどにより、露光位置をどのくらい補正するかを算出すればよい。そして、全体制御部12は、該算出した補正量だけ露光位置が補正されるように、画像処理部14を制御して感光材料150に露光する原画像データを変形させる。これにより、アライメント補正された画像データに基づいてDMD50を制御でき、露光位置ずれを補正することができる。なお、アライメント補正の方法は、原画像データの変形のみに限定されず、例えば、上記説明したように露光タイミングを調整したり、ビームシフタ機構220等により露光位置をシフトしたりすることで補正するようにしてもよい。
The
なお、本実施の形態では、アライメント測定の際の撮影タイミング(カメラ182のシャッターを切るタイミング、及びストロボ発光のタイミング)は、位置情報管理部22からのタイミング信号に応じて制御される。
In the present embodiment, the photographing timing (timing to release the shutter of the
カメラのシャッターを切るタイミング信号(Camera Trg信号)は、変位センサ252、254で測定されたステージ152のリアルタイムのY方向の位置情報Y1、Y2に基づいて位置情報管理部22でリアルタイムに生成され、出力される。
A timing signal (Camera Trg signal) for releasing the shutter of the camera is generated in real time by the position
具体的には、位置情報管理部22は、位置情報Y1とY2とを加算して2で除算した平均値Yavをステージ152のY方向の移動位置として算出し、該算出した移動位置がカメラ182の予め定められた撮影位置に到達したときに、Camera Trg信号の生成を開始する。そして、感光材料150の後端がカメラ182の撮影位置を抜けるまで上記算出した移動位置に基づいて所定間隔でCamera Trg信号が生成され出力される。
Specifically, the position
また、ストロボ発光のタイミング信号(Strobe Trg信号)も、Camera Trg信号と同様に変位センサ252、254で測定されたステージ152のリアルタイムのY方向の位置情報Y1、Y2に基づいてリアルタイムに生成され出力される。カメラ処理部16は、このStrobe Trg信号、Camera Trg信号の入力をトリガとして、カメラユニット180のストロボを発光させ、カメラ182のシャッターを切るよう制御する。
Also, the strobe emission timing signal (Strobe Trg signal) is generated and output in real time based on the real-time Y-direction position information Y1 and Y2 of the
<アライメント測定誤差の補正信号(カメラPos信号)の生成>
全体制御部12は、上記アライメント測定結果に基づいてアライメント補正を行なうが、アライメント測定時に、外乱等によりステージ152とカメラ182の相対位置が変動し、測定誤差が生じる場合がある。
<Generation of alignment measurement error correction signal (camera Pos signal)>
The
このように、感光材料150を配置したときの位置ずれ、または感光材料150に位置決め穴150Aを加工したときのそもそもの位置誤差、あるいは感光材料150の変形等のアライメント誤差の他に、測定中に生じた一時的な外乱等によりステージ152とカメラ182との相対位置ずれが生じると、上述したアライメント補正を施しても正確に補正できないことがある。
As described above, in addition to the positional deviation when the
従って、本実施の形態では、この測定誤差をアライメント補正の前に補正する。この測定誤差の補正は、アライメント測定中に位置情報検出部18によって検出された位置情報Y1、Y2、X1、YC1、YC2、XC1とを用いて行なわれる。また、位置情報管理部22は、この測定誤差を補正するために、アライメント測定動作中の位置情報YY1、Y2、X1、YC1、YC2、XC1を時系列順に位置情報管理部22が有するメモリに記憶しておき、これを用いて位置ずれ量を求め補正する。
Therefore, in this embodiment, this measurement error is corrected before alignment correction. This measurement error correction is performed using the position information Y1, Y2, X1, YC1, YC2, and XC1 detected by the position
例えば、X方向の相対位置ずれ量を求めるのであれば、位置情報X1と位置情報XC1の差分の変動から算出すればよく、Y方向の相対位置ずれ量を求めるのであれば、位置情報Y1、Y2の平均値と位置情報YC1、YC2の平均値との差分の変動から算出すればよい。また、Z軸周りの回転方向θの位置ずれ量を求めるのであれば、位置情報Y1、Y2、X1、YC1、YC2、XC1を用いて、X方向の変動量とY方向の変動量とを求めてX成分とY成分とに分けて演算することができる。 For example, if the relative positional deviation amount in the X direction is to be calculated, it may be calculated from the variation in the difference between the positional information X1 and the positional information XC1, and if the relative positional deviation amount in the Y direction is to be calculated, the positional information Y1, Y2 And the difference between the average value of the position information YC1 and YC2 may be calculated. Further, if the positional deviation amount in the rotation direction θ around the Z axis is to be obtained, the positional information Y1, Y2, X1, YC1, YC2, and XC1 are used to obtain the X direction fluctuation amount and the Y direction fluctuation amount. Thus, the calculation can be performed separately for the X component and the Y component.
ここで、外乱によりZ軸周りの回転方向θの位置ずれが生じた場合の、該位置ずれを補正する場合を例に挙げて説明する。 Here, a case will be described as an example where the positional deviation is corrected when the positional deviation in the rotation direction θ around the Z axis occurs due to disturbance.
図14は、Z軸周りの回転方向θの位置ずれを補正する補正方法を説明する説明図である。ここでは、X軸方向の位置変動量およびY軸方向の位置変動量は考えないものとする。 FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a correction method for correcting a positional shift in the rotation direction θ around the Z axis. Here, the position fluctuation amount in the X-axis direction and the position fluctuation amount in the Y-axis direction are not considered.
破線で示す四角形状体90Aは、理想的な、位置変動のないステージ152の位置を示す。実際のステージ152の位置はθ方向の回転によりδθだけ回転した実線で示す四角形状体90Bの位置に位置している。
A rectangular body 90 </ b> A indicated by a broken line indicates an ideal position of the
破線で示すマーク91は理想的な、位置変動のない場合の位置決め穴150Aの位置(設計位置)を示す。なお、設計位置の位置情報を(Xd,Yd)とする。
A
また、実線で示すマーク92が実際に撮影された位置決め穴150Aの撮影位置である。この撮影位置の位置情報を(Xm,Ym)とする。このように、撮影位置は理想位置とは異なる位置となる。これには、外乱等による一時的な位置ずれと、感光材料150を配置したときの位置ずれ等のアライメント誤差が含まれている。
A
全体制御部12は、この撮影位置の位置情報(Xm,Ym)に対して外乱による位置ずれ量のみを補正する補正処理を施す。
The
測定中に生じた外乱等によりステージ152がδθだけ回転した状態で撮影された場合には、δθ分の回転を相殺するだけのX軸方向の補正量とY軸方向の補正量とを算出する。位置決め穴150Aの設計位置(Xd,Yd)についてδθ分の回転方向の位置変動(補正量)を算出すると(なお、補正量は周知の三角関数の関係式により求まる)、その補正量は図中(Δx、Δy)で示す補正量となり、そのままの補正量を、マーク92の補正に用いると、マーク93で示す位置に補正されてしまう。従って、実際に撮像された位置決め穴150Aの撮影位置(マーク92)の位置に基づいてδθ分の回転方向の位置変動(補正量)を算出する。その補正量は、図中(Δx′、Δy′)で示す補正量となり、位置決め穴150Aの補正位置はマーク94で示す位置に補正される。これにより、上記ステージ152のδθ分の回転を正しく補正することができる。従って、実際に露光を行なう際のアライメント補正も正しく行なうことができる。
When the
上記のように、実際に撮像された位置情報をもとに、補正量を求めることで、設計値(理想値)から基準マークの位置が大きくずれた場合でも、補正の誤差を小さくすることができる。 As described above, by obtaining the correction amount based on the actually captured position information, the correction error can be reduced even when the position of the reference mark greatly deviates from the design value (ideal value). it can.
<ビーム位置計測時のタイミング信号(Bps Trg信号)の生成>
各露光ヘッド166に備えられたレンズ系(例えば、結像光学系54、58等)が有するディストーションや、露光ヘッド166の経時変化により露光処理する際に種々の要因で生じる描画の歪みにより、各露光ヘッド166から照射されたレーザ光の位置(ビーム位置)がずれることがある。
<Generation of timing signal (Bps Trg signal) during beam position measurement>
Due to the distortion of the lens system (for example, the imaging
本実施の形態の露光システム100では、ビーム位置計測ユニット44を用いてこのビーム位置ずれ量を予め(例えば、上記アライメント測定のときに)計測しておき、この計測結果に基づいて露光中のビーム位置ずれを補正する。
In the
本実施の形態では、ビーム位置計測時のタイミング信号を位置情報管理部22で生成して出力し、ビーム位置計測ユニット44によるビーム位置計測のタイミングをとるようにしている。
In the present embodiment, the position
図15は、ビーム位置計測ユニット44の構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram of the beam
このビーム位置計測ユニット44は、ステージ152における搬送方向(走査方向)の上流側端縁部に一体的に取り付けたスリット板70と、このスリット板70の裏側に配置した光検知手段(ディテクタ)としてのフォトセンサ72とを有する。
The beam
このスリット板70は、ステージ152の幅方向全長の長さを持つ矩形長板状の石英ガラス板に遮光用の薄いクロム膜(クロムマスク、エマルジョンマスク)を形成し、このクロム膜の所定複数位置に、それぞれレーザビーム(光ビーム)を通過(透過)させるようX軸方向に向かって直角に開く「く」の字型部分のクロム膜をエッチング加工(例えばクロム膜にマスクしてスリットをパターニングし、エッチング液でクロム膜のスリット部分を溶出させる加工)により除去して形成した検出用スリット74(A、B、C、D、E等)を穿設して生成される。
The
このように構成したスリット板70は、石英ガラス製のため、温度変化による誤差を生じにくく、また遮光用の薄いクロム膜を利用することにより、ビーム位置を高精度で検出できる。
Since the
図16及び図18に示すように、「く」の字型の検出用スリット74は、その搬送方向上流側に位置する所定長さを持つ直線状の第1スリット部74aと搬送方向下流側に位置する所定長さを持つ直線状の第2スリット部74bとをそれぞれの一端部で直角に接続して形成されている。すなわち、第1スリット部74aと、第2スリット部74bとは互いに直交するとともに、Y軸に対して第1スリット部74aは135度、第2スリット部74bは45度の角度を有するように構成されている。
As shown in FIGS. 16 and 18, the “<”-shaped detection slit 74 has a linear
なお、第1スリット部74aと、第2スリット部74bとは、相互に所定の角度をなすように配置するものであれば良く、両者が交差する構成以外に、別々に離れて配置される構成であっても良い。
In addition, the 1st slit
また、ここでは、第1スリット部74aと第2スリット部74bとが、走査方向に対して45度の角度を成すように形成したものを図示したが、これに限定されない。例えば、これら第1スリット部74aと第2スリット部74bとを、露光ヘッド166の画素配列に対して傾斜すると同時に、走査方向、即ちステージ移動方向に対して傾斜する状態(お互いが平行でないように配置した状態)にできれば、走査方向に対する角度を任意に設定して構成したり、又はハの字状に構成しても良い。
Here, the
各検出用スリット74直下の各所定位置には、それぞれ露光ヘッド166からの光を検出するフォトセンサ72(CCD、CMOS又はフォトディテクタ等でも良い)が配置される。
A photo sensor 72 (which may be a CCD, a CMOS, a photodetector, or the like) that detects light from the
次に、予めビーム位置を計測するときの計測動作について説明する。 Next, the measurement operation when measuring the beam position in advance will be described.
まず、この露光システム100において、被測定画素である一つの特定画素P1を点灯したときに露光面上に実際に照射されたビーム位置を計測するときの動作について図16及び図17を用いて説明する。
First, in this
ステージ制御部20は、不図示のリニアモータに所定数の駆動パルスを供給して、ステージ152を所定量だけ移動させ、所定の露光ヘッド166用の検出用スリット74を該露光ヘッド166の下方に位置させる。
The
次に、全体制御部12は、当該露光ヘッド166のDMD50における特定画素P1だけをオン状態(点灯状態)とするようDMD制御部32を制御する。
Next, the
さらにステージ制御部20は、駆動パルスをリニアモータに供給してステージ152を移動制御することにより、図16(A)に実線で示すように、検出用スリット74が露光エリア168上の所要位置(例えば原点とすべき位置)に位置するように移動させる。
Further, the
このとき、ビーム位置制御部40は、第1スリット部74aと第2スリット部74bとの交点を(x0,y0)と認識し、所定のメモリに記憶する。なお図16(A)では、Y軸から反時計方向に回転する方向を正の角としている。また、ビーム位置制御部40は、ビーム位置計測ドライバ42を制御して、ビーム位置計測ユニット44のフォトセンサ72を動作させ、点灯している特定画素P1からの光の計測を開始する。
At this time, the beam
その後、ステージ制御部20は、ステージ152を移動制御することにより、検出用スリット74をY軸に沿って図16(A)における向かって右方へ移動させる。そして、ビーム位置制御部40は、図16(A)の向かって右方の想像線で示した位置で、点灯している特定画素P1からの光が第1スリット部74bを透過してフォトセンサ72で検出されたことを検知した際に、図16(B)に例示するようにフォトセンサ72の出力信号の推移と、ステージ152の移動位置との関係から、フォトセンサ72が特定画素P1を検出したときの第1スリット部74aと、第2スリット部74bとの交点の位置情報(x0,y11)を演算し、この位置情報をメモリに記憶する。
Thereafter, the
なお、このビーム位置計測ユニット44では、検出用スリット74のスリット幅を、ビームスポットBS径よりも十分に幅広に形成しているので、図17に示すように、フォトセンサ72の検出値が最大の位置がある範囲に渡って広がってしまい、フォトセンサ72の検出値が最大となったときのY軸の位置を、特定画素P1を検出したときのY軸の位置とすることができない。
In this beam
そこで、ビーム位置制御部40は、フォトセンサ72が検出した最大値の半分の値である半値を算出する。そして、ステージ152を連続的に移動させながらフォトセンサ72の出力が半値となったときの2箇所の位置(ステージ152の移動位置)を求める。そして、フォトセンサ72の出力が半値となったときの第1の位置と、第2の位置との中央の位置を算出する。ビーム位置制御部40は、この算出した中央の位置を、特定画素P1を検出したときのY軸の位置情報としてメモリに記憶する。なお、X軸の位置情報は、原点とすべき位置のX軸の位置情報と同じである。
Therefore, the beam
なお、フォトセンサ72の出力が半値となったときの2箇所の位置を、いわゆる移動平均(いわゆるフィルタ処理)をとってより正確に求めるようにしてもよい。これにより制ノイズ成分を除去して、より正確な位置情報を得ることができる。
In addition, you may make it obtain | require more correctly by taking what is called a moving average (what is called filter processing), when the output of the
次に、ステージ制御部20は、駆動パルスをリニアモータに供給してステージ152を移動制御することによりステージ152を移動操作し、検出用スリット74をY軸に沿って図16(A)の向かって左方へ移動を開始させる。そして、ビーム位置制御部40は、図16(A)の向かって左方の想像線で示した位置で、図16(B)に例示するように点灯している特定画素P1からの光が第1スリット部74aを透過してフォトセンサ72で検出されたことを検知した際に、図16(B)に例示するようにフォトセンサ72の出力信号の推移と、ステージ152の移動位置との関係から、フォトセンサ72が特定画素P1を検出したときの第1スリット部74aと、第2スリット部74bとの交点の位置情報(x0,y12)を演算し、この位置情報をメモリに記憶する。
Next, the
次に、ビーム位置制御部40は、メモリに記憶した、座標(x0,y11)と(x0,y12)とを読み出して、特定画素P1の座標を求め、実際の位置を特定するため下記式で演算を行う。ここで、特定画素P1の座標を(x1,y1)とすると、特定画素P1の座標値x1は、x1=x0+(y11−y12)/2で表され、座標値y1は、y1=(y11+y12)/2で表される。
Next, the beam
なお、上記フォトセンサ72のステージのY方向の移動に伴った出力信号は、フォトセンサ72の検出値を所定のサンプリング間隔でサンプリングすることにより得られる。そして、このときのサンプリングは、位置情報管理部22が生成したタイミング信号(Bps Trg信号)に応じて行なわれる。
An output signal accompanying the movement of the stage of the photosensor 72 in the Y direction is obtained by sampling the detection value of the photosensor 72 at a predetermined sampling interval. The sampling at this time is performed according to the timing signal (Bps Trg signal) generated by the position
このBps Trg信号は、変位センサ252、254で測定されたステージ152のリアルタイムのY方向の位置情報Y1、Y2に基づいて位置情報管理部22でリアルタイムに生成され、出力される。
The Bps Trg signal is generated and output in real time by the position
具体的には、位置情報管理部22は、位置情報Y1とY2とを加算して2で除算した平均値Yavをステージ152のY方向の移動位置として算出し、所定間隔で(すなわち、Yavの値が予め定められた距離だけ増加する毎に)Bps Trg信号を生成する。
Specifically, the position
ビーム位置制御部40は、Bps Trg信号を受信したときに、ビーム位置計測ドライバ42を介してビーム位置計測ユニット44のフォトセンサ72の検出値をサンプリングして、上記のようにビーム位置を計測する。
When receiving the Bps Trg signal, the beam
<ビーム位置計測誤差の補正信号(ビームPos信号)の生成>
次に、この露光システム100において、上記の如くビーム位置を計測することにより、一つの露光ヘッド166によって露光面上に像を投影可能な露光エリア(全面露光領域)168の描画の歪み量(位置ずれ量)を検出して補正するときの補正方法について説明する。
<Generation of beam position measurement error correction signal (beam Pos signal)>
Next, in this
全面露光領域としての露光エリア168の歪み量を検出するため、本実施の形態の露光システム100では、ビーム位置計測ユニット44は、図15に示すように、一つの露光エリア168に対して複数(例えば5個)の検出用スリット74で同時に位置検出できるように構成されている。
In the
このため、一つの露光ヘッド166による露光エリア168内には、測定対象となる露光エリア内で平均的に分散して点在する複数の被測定画素を設定する。本実施の形態では、被測定画素を5組み設定する。これら複数の被測定画素は、露光エリア168の中心に対して対象位置に設定する。図18に示す露光エリア168では、その長手方向中央位置に配置した一組(ここでは被測定画素3個で一組)の被測定画素Pc1、Pc2、Pc3に対して、左右対称に2組づつの被測定画素Pa1、Pa2、Pa3、Pb1、Pb2、Pb3のペアと、Pd1、Pd2、Pd3、Pe1、Pe2、Pe3ペアとを設定する。
For this reason, in the
また図18に示すように、スリット板70には、各被測定画素の組みを検出可能にそれぞれ対応する位置に、5個の検出用スリット74A、74B、74C、74D及び74Eを配置する。
As shown in FIG. 18, the
さらに、予めスリット板70に形成した5個の検出用スリット74A、74B、74C、74D及び74E間の加工誤差を調整するときの演算を容易にするため、第1スリット部74aと第2スリット部74bとの交点の相対的座標位置の関係を求める。例えば図19に示すスリット板70では、第1の検出用スリット74Aの座標(x1、y1)を基準とすると、第2の検出用スリット74Bの座標が(x1+l1、y1)、第3の検出用スリット74Cの座標が(x1+l1+l2、y1)、第4の検出用スリット74Dの座標が(x1+l1+l2+l3、y1+j1)、第5の検出用スリット74E(x1+l1+l2+l3+l4、y1)となる。
Further, the
次に前述した条件を基にして、ビーム位置制御部40が露光エリア168の歪み量を検出する場合には、全体制御部12がDMD制御部32に制御信号を出力してDMD36を制御し、所定一群の被測定画素(Pa1、Pa2、Pa3、Pb1、Pb2、Pb3、Pc1、Pc2、Pc3、Pd1、Pd2、Pd3、Pe1、Pe2、Pe3)をオン状態とし、この状態でステージ制御部20がスリット板70を設置したステージ152を各露光ヘッド166の直下で移動させる。ビーム位置制御部40は、これら被測定画素の各々に対して、それぞれ対応する検出用スリット74A、74B、74C、74D及び74Eを利用して座標を求める。その際、所定一群の被測定画素は個々にオン状態としても良く、また全てをオン状態として検出しても良い。
Next, when the beam
次に、ビーム位置制御部40は、DMD36における各被測定画素に対応した各マイクロミラーの反射面の位置情報と、検出用スリット74及びステージの移動位置情報を利用して検出された各マイクロミラーから露光面(露光エリア168)に投射されたレーザ光の露光点位置情報とから、これらの相対的な位置ずれをそれぞれ演算することにより、図20に例示するような露光エリア168内における描画の歪み量(歪み状態)を求める。
Next, the beam
全体制御部12は、ビーム位置制御部40で求められた歪み量に基づいて、露光位置が補正されるように(歪みが相殺されるように)、画像処理部14を制御して感光材料150に露光する原画像データを変形させる。これにより、補正された画像データに基づいてDMD50を制御でき、ビーム位置ずれによる画像の歪みを補正することができる。なお、ビーム位置ずれの補正方法は、原画像データの変形のみに限定されず、例えば、上記説明したように露光タイミングを調整したり、ビームシフタ機構220等により露光位置をシフトしたりすることで補正するようにしてもよい。
The
なお、前述した露光システム100では、スリット板70に複数の検出用スリット74A、74B、74C、74D及び74Eを形成し、各々に対応してフォトセンサ72を設けたものについて説明したが、単一の検出用スリット74と単一のフォトセンサ72とを組み合わせたものを、ステージ152に対してX軸方向に移動して各被測定画素の組み毎に位置検出を行うように構成しても良い。
In the
この場合には、単一の検出用スリット74と単一のフォトセンサ72とを組み合わせたもののX軸方向に対する移動位置情報と、被測定画素を点灯したときの露光面上に実際に照射された露光点位置情報とを演算して、描画の歪み量(歪み状態)を求める。
In this case, the movement position information with respect to the X-axis direction of the combination of the single detection slit 74 and the
なお、上記の如くビーム位置を計測するときに、外乱等によりステージ152と露光ヘッド166の相対位置が変動し、測定誤差が生じる場合がある。
When measuring the beam position as described above, the relative position between the
本実施の形態の露光システム100では、この測定誤差を位置情報管理部22により補正する。
In the
ビーム位置制御部40は、上述したように、特定画素P1を検出したときのY軸の位置情報を算出する際、ステージ152の移動中にフォトセンサ72の出力が半値となったときの2箇所の位置の位置情報を求めるが、このときの2箇所の位置のY軸の位置情報(以下Pma、Pmbと呼称する)を位置情報管理部22に算出させる。このため、ビーム位置制御部40は、算出に必要なパラメータを位置情報管理部22に送信する。また、位置情報管理部22は、各ビーム位置の位置ずれに対応して上記2箇所の位置情報Pma、Pmbを算出するために、ビーム位置測定動作中の位置情報Y1、Y2、YH1、YH2、X1、XH1、XH2を時系列順に位置情報管理部22が有するメモリに記憶しておく。
As described above, when calculating the position information of the Y axis when the specific pixel P1 is detected, the beam
位置情報管理部22は、ビーム位置制御部40から必要なパラメータを受信したときに、該パラメータとビーム位置測定中に位置情報検出部18によって検出され記憶しておいた位置情報Y1、Y2、YH1、YH2、X1、XH1、XH2とを用いて2箇所のY軸の位置情報Pma、Pmbを算出し、ビーム位置制御部40に返す。
When the position
図21は、外乱等により相対位置が変動した場合の測定誤差の補正方法を説明する説明図である。 FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining a measurement error correction method when the relative position fluctuates due to disturbance or the like.
図21(A)に示すように、YH1、YH2を測定したときの変位センサ260、262のX方向におけるレーザ光照射位置に対する、ビーム位置測定対象となった露光ヘッド166のX方向の相対位置を示す比率をr、sとする。また、検出スリット74の総数をnとし、ビーム位置測定対象となった露光ヘッド166のビーム位置測定に用いた検出スリット74は図21の向かって左からm番目の検出スリット74とする。また、図21(B)に示すように、検出スリットのX軸に対する角度をθとする。
As shown in FIG. 21A, the relative position in the X direction of the
位置情報管理部22は、以上のパラメータと位置情報検出部18によって検出された位置情報とを用いて位置情報Pma、Pmbを以下のように算出する。
The position
Pma=Y1_Pma+(Y2_Pma-Y1_Pma)*m/n
+(X1_Pma-XH_Pma)/tanθ-(YH1_Pma*s+Yh2_Pma*r)/(r+s)
Pmb=Y1_Pmb+(Y2_Pmb-Y1_Pmb)*m/n
+(X1_Pmb-XH_Pmb)/tanθ-(YH1_Pmb*s+Yh2_Pmb*r)/(r+s)
なお、上記数式では、位置情報検出部18によって検出された位置情報Y1、Y2、YH1、YH2、X1、XH1、XH2については、Pmaに対応する位置情報には末尾にPmaの符号を付し、Pmbに対応する位置情報には末尾にPmbの符号を付して区別して示した。また、上記数式でXHは、位置情報XH1とXH2の平均値を表す。
Pma = Y1_Pma + (Y2_Pma-Y1_Pma) * m / n
+ (X1_Pma-XH_Pma) / tanθ- (YH1_Pma * s + Yh2_Pma * r) / (r + s)
Pmb = Y1_Pmb + (Y2_Pmb-Y1_Pmb) * m / n
+ (X1_Pmb-XH_Pmb) / tanθ- (YH1_Pmb * s + Yh2_Pmb * r) / (r + s)
In the above formula, for the position information Y1, Y2, YH1, YH2, X1, XH1, and XH2 detected by the position
位置情報管理部22は、上記算出した位置情報Pma、Pmbを示す信号(ビームPos信号)を、ビーム位置の計測結果を補正するためのパラメータを示す信号として生成してビーム位置制御部40に返す。
The position
ビーム位置制御部40は、受信したビームPos信号が示す位置情報Pma、Pmbから、前述したようにビーム位置を算出する。
The beam
これにより、補正されたビーム位置が算出され、ビーム位置制御部40は、外乱等の位置ずれの影響なく正確なビーム位置を検出することができる。
As a result, the corrected beam position is calculated, and the beam
[変形例]
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で様々な設計上の変更を行うようにしてもよい。
[Modification]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various design changes may be made within the scope of the invention described in the claims.
例えば、上記実施の形態では、位置情報管理部22が生成した信号は、ビームシフタドライバ24、ビーム位置制御部40、AF制御部26、DMD制御部32、LD制御部36、及びカメラ処理部16が受信するが、ビームシフタドライバ24を除いて、全てネットワーク46または47に接続されており、各々切り離しや接続が容易な構成となっている。従って、不要な機能についてはネットワークから切り離し、或いは追加したい機能があれば、ネットワークに追加するようにしてもよい。また、上記ではビームシフタドライバ24については、上記ではネットワークに接続しない構成としたが、ネットワークに接続する構成としてもよい。
For example, in the above embodiment, the signals generated by the position
例えば、露光システム100の構成は、上記構成に限定されず、例えば、ステージや露光スキャン部等、実際に露光を実行するデバイスと、制御系のデバイスとを別個独立に設けて構成したシステムとしてもよいし、各々のデバイスを1箇所に備えて構成してもよい。
For example, the configuration of the
また、上記実施の形態では、露光装置を例に挙げて説明したが、これに限定されず、様々な描画装置、例えば、インクジェット方式の画像形成装置等にも適用可能である。 In the above embodiment, the exposure apparatus has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to various drawing apparatuses such as an inkjet image forming apparatus.
また、上記実施の形態では、Z方向の位置情報については位置情報管理部22の一元管理の対象から外しているが、Z方向の位置情報についても一元管理の対象とするようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the position information in the Z direction is excluded from the central management target of the position
12 全体制御部
14 画像処理部
16 カメラ処理部
18 位置情報検出部
20 ステージ制御部
22 位置情報管理部
22 制御部
24 ビームシフタドライバ
26 AF制御部
28 AFドライバ
30 AF変位計測部
32 DMD制御部
34 DMDドライバ
36 LD制御部
38 LDドライバ
40 ビーム位置制御部
42 ビーム位置計測ドライバ
44 ビーム位置計測ユニット
46、47 ネットワーク
100 露光システム
140 スキャナ定盤
150 感光材料
150A 位置決め穴
152 ステージ
162 露光スキャナ
166 露光ヘッド
180 カメラユニット
182 カメラ
184 AFセンサユニット
220 ビームシフタ機構
12
Claims (6)
前記取得手段で取得された位置情報を用いて前記描画装置の描画位置ずれを補正するための複数種類の制御信号を生成して前記描画装置に送信する生成手段と、
を含む位置情報管理装置。 An acquisition means comprising a stage and a drawing head arranged so as to be relatively movable, and acquiring position information of a plurality of parts of the drawing apparatus during operation of the drawing apparatus for drawing on a recording medium supported by the drawing head. When,
Generating means for generating a plurality of types of control signals for correcting a drawing position shift of the drawing apparatus using the position information acquired by the acquiring means, and transmitting the control signal to the drawing apparatus;
Location information management device including
請求項1記載の位置情報管理装置。 The generation means generates the control signal in real time according to acquisition of position information by the acquisition means for a control signal that requires real-time processing, and generates the control signal for a control signal that does not require real-time processing. The position information management apparatus according to claim 1, wherein position information necessary for the information is stored in a predetermined storage unit, and the control signal is generated in non-real time using the stored position information.
前記描画装置の動作中に前記描画装置の複数の部位の位置情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得された位置情報を用いて前記描画装置の描画位置ずれを補正するための複数種類の制御信号を生成して前記描画装置に送信する生成手段と、を含む位置情報管理装置と、
を備えた描画システム。 A drawing apparatus comprising a stage and a drawing head arranged so as to be relatively movable, and drawing on a recording medium supported by the drawing head;
Acquisition means for acquiring position information of a plurality of parts of the drawing apparatus during operation of the drawing apparatus, and a plurality of types for correcting drawing position deviation of the drawing apparatus using the position information acquired by the acquisition means A position information management device comprising: a generating means for generating a control signal and transmitting the control signal to the drawing device;
Drawing system equipped with.
請求項3記載の描画システム。 The generation means generates the control signal in real time according to acquisition of position information by the acquisition means for a control signal that requires real-time processing, and generates the control signal for a control signal that does not require real-time processing. The drawing system according to claim 3, wherein position information necessary for the recording is stored in a predetermined storage unit, and the control signal is generated in non-real time using the stored position information.
前記生成手段は、前記ネットワークに接続され、前記ネットワークを介して前記生成した制御信号を送信する
請求項3または請求項4記載の描画システム。 The drawing device is configured to include a plurality of types of control units that control operations of a plurality of types of constituent members that constitute the drawing device, and each of the plurality of types of control units is connected to a network and is connected to the network. When the corresponding control signal is received via the control of the operation of the corresponding component according to the received control signal,
The drawing system according to claim 3, wherein the generation unit is connected to the network and transmits the generated control signal via the network.
前記取得された位置情報を用いて前記描画装置の描画位置ずれを補正するための複数種類の制御信号を生成して前記描画装置に送信する位置情報管理方法。 Including a stage and a drawing head arranged so as to be relatively movable, and during operation of the drawing apparatus for drawing on a recording medium supported by the stage by the drawing head, acquires positional information of a plurality of parts of the drawing apparatus;
A position information management method of generating a plurality of types of control signals for correcting a drawing position shift of the drawing apparatus using the acquired position information and transmitting the control signal to the drawing apparatus.
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JP2007082377A JP2008242066A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Positional information management device, drawing system and positional information management method |
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WO2011089867A1 (en) * | 2010-01-22 | 2011-07-28 | パナソニック株式会社 | Rendering device and rendering method |
JP2012054500A (en) * | 2010-09-03 | 2012-03-15 | Nikon Corp | Exposure device, exposure method and device manufacturing method |
JP2014165460A (en) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Toshiba Corp | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
WO2019026609A1 (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | 株式会社ブイ・テクノロジー | Exposure device |
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