JP2015184603A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分割露光方式において複数回走査する際に、データ変換処理の時間が長くなるという問題を解決する。
【解決手段】プリント基板（１１８）に配線設計パターンを露光するための露光部（１１５，１１６）をＸ方向に一定の間隔を空けて配置し、露光用のラスタデータを各露光部の露光領域（５０１）に合わせて生成し、プリント基板（１１８）をＹ方向に移動して、露光データ生成部（１０２）からの露光指令に基づき各露光部の露光領域（５０１）にパターンを露光することを繰り返し、プリント基板の全面を露光する分割露光方式の露光装置において、配線設計パターンからピースデータ（２０２）を抽出し、該ピースデータ（２０２）を最適な分割数に分割（４０１〜４０４）して格納し、露光用のラスタデータを各露光領域（５０１）に合わせて生成する時には、各露光部の露光に必要最小限の数の分割されたピースデータ（４０１〜４０４）を用いて生成すると良い。
【選択図】図６

Description

本発明は例えば、ＣＡＤ等で設計されたプリント基板の配線設計パターンを、露光パターンに変換する露光装置とそのデータ処理に関する。

露光装置の一つである直接露光装置はマスクフィルムを用いずにプリント基板に配線設計パターンを直接露光する装置である。露光方式として、プリント基板に配線設計パターンを露光するためのデバイス（以下、露光部）の走査方向に対して垂直な水平方向に隙間なく配置する方式と、露光部を一定の間隔を空けて配置する方式などがある（特許文献１）。露光部の各露光エリア（以下、各「露光領域」という）を（実質的に）隙間なく配置した方式は、露光パターンのデータ（以下、「ラスタデータ」と呼ぶ）を一括して生成して広いエリアを露光するため、一括露光方式と呼ばれる。一方、露光部の各露光領域に隙間を設けて配置する方式は、ラスタデータを露光部に合わせて分割して生成する必要があるため、分割露光方式と呼ばれる。

図１は本発明に係わる分割露光方式の露光装置の構成図である。図１において、露光装置は、露光部の走査方向（Ｙ方向）に対して垂直な水平方向（Ｘ方向）に隙間を開けて配置された露光部Ａ１１５と露光部Ｂ１１６を有し、プリント基板１１８が載置されたプリント基板搬送手段１１７（以下、「ステージ」ともいう）を露光部の走査方向に移動することに同期させて、露光データ生成部１０２からの露光指令に基づき各露光部の露光領域にパターンを露光する（以下、「一回目の走査」という）。プリント基板の端部までの露光が完了すると、プリント基板搬送手段１１７をＸ方向に一露光領域分だけ送って、再度露光部の走査を行い（以下、「二回目の走査」という）、これをプリント基板の全面の露光が終了するまで繰り返す。尚、露光部の数は、露光部Ａ１１５と露光部Ｂ１１６の２つの露光部が記載されているが、露光部の台数はこれに限るものではない。

一括露光方式は一回の走査でプリント基板の広い面積を露光することができるが、基板のサイズが大きく、一括露光のエリアより広いために二回の走査が必要な場合には、少なくとも基板の半分のサイズのステージ移動が必要である。一方、分割露光方式では、露光部の間隔を空けて配置しているため、露光部の一回目の走査で露光できない部分を二回目以降の走査で露光する必要があるが、ステージの移動距離は露光部の露光領域の幅のステージ移動で良いという利点がある。

特開２００６−２３８３２２

分割露光方式では、ステージの移動距離を短くできるため、装置の小型化が実現できる反面、ラスタデータの生成が複雑になる。特に、通常、露光パターンは複雑な図形の基本的な集合体（以下、「ピースデータ」という）をいくつか並べたものとなっているものであるが、ある露光部についての一回目の走査による露光領域に、二つ目のピースデータの一部が入る場合（以下、その二つ目のようなピースデータを「露光領域を跨いだピースデータ」という）、その二つ目のピースデータも全てラスタデータに変換し、一回目の走査による露光領域に入る二つ目のピースデータの当該部分のみを選び出して露光する必要がある。この場合、二つ目のピースデータの内の露光部の一回目の走査時に露光されない領域で、二回目の走査時の露光される領域に含まれる部分も変換することとなり、データ変換処理に要する時間が長くなるという問題がある。またこの問題は二回目以降の走査時においても同じである。

本発明の目的は、分割露光方式において複数回走査する際に、それぞれの露光領域を跨いだピースデータの変換処理を最小限に抑えることで、分割露光方式における上記課題を解決する露光機を提供することにある。

上記課題を解決するために、プリント基板（１１８）に配線設計パターンを露光するための露光部（１１５，１１６）を走査方向（Ｙ方向）に対して垂直な水平方向（Ｘ方向）に一定の間隔を空けて配置し、露光用のラスタデータを各露光部の露光領域（５０１）に合わせて分割して生成し、プリント基板（１１８）が載置されたプリント基板搬送手段（１１７）をＹ方向に移動することに同期させて、露光データ生成部（１０２）からの露光指令に基づき各露光部の露光領域（５０１）にパターンを露光することを繰り返し、プリント基板の全面を露光する分割露光方式の露光装置において、前記配線設計パターンを解析して、基本的な繰り返しパターンのベクタデータであるピースデータ（２０２）を抽出し、該ピースデータ（２０２）を、前記ラスタデータへの変換処理時間を低減するために最適な分割数に分割（４０１〜４０４）して格納し、露光用のラスタデータを各露光部の露光領域（５０１）に合わせて生成する時には、各露光部の露光に必要最小限の数の分割されたピースデータ（４０１〜４０４）を用いて生成すると良い。

本発明は、分割露光方式において複数回走査する際に、それぞれの露光領域を跨いだピースデータを分割して変換処理を最小限に抑えることができるので、データ変換処理に要する時間を短くできる。

本発明に係わる露光装置の構成図である。 本発明に係わる露光データ生成部の詳細構成である。 本発明におけるピースデータを４分割する例である。 本発明に係わる１回目の走査、２回目の走査の露光領域を示す図である。 本発明の分割処理を実施しない場合の１回目の走査に生成するデータを示す図である（従来例）。 本発明における分割処理を実施する場合の１回目の走査に生成するデータを示す図である。 本発明における図６のピースデータの分割処理を拡大した図である。 本発明における分割処理のフローチャートである。 本発明における分割数を決定するためのフローチャートである。

以下、本発明の形態を図面に従い説明する。

図２に露光データ生成部１０２の詳細構成を示す。露光データ生成部１０２は、配線設計パターン格納部１０３、ベクタデータ生成部１０５、ラスタデータ生成部１０６、グラフィカルユーザインタフェース１０４から構成される。ベクタデータ生成部１０５は、ベクタデータ変換処理部１０７、第一のベクタデータ格納部１０８、ベクタデータ分割処理部１０９、第二のベクタデータ格納部１１０、分割数決定部１１９から構成される。配線設計パターン格納部１０３は、ＣＡＤ等で設計された配線設計パターンを格納する。ベクタデータ変換処理部１０７は、配線設計パターン格納部１０３から配線設計パターンを受け取り、第一のベクタデータに変換し、第一のベクタデータ格納部１０８へ第一のベクタデータを転送する。ここで、配線設計パターンは単純な図形データの集合（以下、「ベクタデータ」という）に変換され、かつその基本的な繰り返しパターンであるピースデータを抽出する。第一のベクタデータは、ピースデータとそのピースデータを何処に置くかという情報（以下、「ピースデータ配置情報」という）からなる。ベクタデータ分割処理部１０９は、第一のベクタデータ格納部１０８に格納された第一のベクタデータの内のピースデータを分割数決定部１１９で決定された分割数に分割して第二のベクタデータ（分割されたピースデータとピースデータ配置情報）を生成し、第二の格納部１１０に転送する。分割数決定部１１９での分割数の決定方法については後述する。

ラスタデータ生成部１０６は、ラスタ変換処理部１１１、処理時間計測部１１２、ラスタデータ格納部１１３、ラスタデータ転送部１１４から構成される。ラスタデ一タ生成部１０６は、ベクタデータ生成部１０５で生成されたベクタデータを受け取り、露光パターン（ラスタデータ）に変換する（以下、この変換を「ラスタ変換」という）。ラスタ変換処理部１１１は、第二のベクタデータ格納部１１０から受け取った第二のベクタデータをラスタ変換し、ラスタデータを生成し、そのラスタデータをラスタデータ格納部１１３に転送する。処理時間計測部１１２は、ラスタ変換処理部１１１でラスタ変換処理時間を計測し、その計測結果を分割数決定部１１９に転送する。ラスタデータ格納部１１３は、ラスタ変換処理部１１１で変換したラスタデータを格納する。ラスタデータ格納部１１３は、ベクタデータをラスタデータに変換した後に、格納されたラスタデータをラスタデータ転送部１１４へ転送する。ラスタデータ転送部１１４は、ラスタデータ格納部１１３から受け取ったラスタデータを図１の露光部Ａ１１５、露光部Ｂ１１６に転送する。露光部Ａ１１５、露光部Ｂ１１６は、ラスタデータ生成部１０６で生成されたラスタデータを受け取り、プリント基板１１８に露光する。露光の際には、プリント基板搬送手段１１７がプリント基板１１８を図１記載のＹ方向に移動させることで、露光部Ａ１１５と露光部Ｂ１１６がラスタデータ生成部１０６から受け取ったラスタデータをプリント基板１１８に露光する。

図３を用いて、ベクタデータ分割処理部１０９で分割処理されるピースデータ２０２について説明する。ピースデータ２０２はプリント配線板の電気的な接続に使用されるパッケージ基板等のチップデータとも呼ばれ、主に円図形３０１、四角図形３０２、線分図形３０３等から構成される図形の集合体のデータであり、配線設計パターンの基本的な繰り返しパターンのデータである。ピースデータ２０２のラスタ変換処理時間は構成図形が多くなるほど処理時間が長くなる。次に、ピースデータ２０２を四分割する例を説明する。ピースデータ２０２を四分割すると、第一のピースデーダ４０１と第二のピースデータ４０２と第三のピースデータ４０３と第四のピースデータ４０４に分割される。ここで、ピースデータ２０２が第一のベクタデータであり、第一のピースデータ４０１と第二のピースデータ４０２と第三のピースデータ４０３と第四のピースデータ４０４が第二のベクタデータである。

図４に示すように、プリント基板１１８に露光されるデータが、四角形図形３０２で構成されたフレームデータと四つの同一ピースデータ（２０２Ａ〜２０２Ｄ）で構成されている場合を例にとり、説明する。分割露光方式において、露光部Ａ１１５がプリント基板上に露光する露光領域を示す。一回目の走査で露光するラスタデータの範囲のことを１走査目の露光領域５０１と呼び、二回目の走査で露光するラスタデータの範囲のことを２走査目の露光領域５０２と呼ぶことにする。このように、１走査目の露光領域５０１に、露光領域を跨いだピースデータ２０２Ｃ及び２０２Ｄの一部が入る場合を示す。図４は露光部Ａ１１５がプリント基板上を二回Ｙ方向に走査することで、プリント基板一枚を露光する例であるが、走査回数はこれに限定するものではない。例えば、三回以上走査することで、プリント基板一枚を露光しても良い。

図５に、従来の分割露光方式を用いた１回目の走査に生成するラスタ変換の例を示す。図５に点線で示す領域５０１が、露光部Ａの１走査目の露光領域であり、点線で示す領域５０２が、露光部Ａの２走査目の露光領域である。図５に示したフレームデータとピースデータ（２０２Ａ〜２０２Ｄ）は、露光部Ａ１１５の１回目の走査のために生成するデータである。領域５０２に含まれる点線で示す四角図形３０２は、１走査目の露光領域５０１に全く含まれていないため、データを生成する必要はないが、それ以外の図形は全てラスタ変換する必要がある。通常、ピースデータ２０２のラスタ変換処理時間が処理時間の大半を占める。従って、ピースデータ２０２Ｃとピースデータ２０２Ｄは、領域５０１にピースデータ２０２Ｃ、ピースデータ２０２Ｄの一部しか含まれていないため、そのピースデータ２０２Ｃ、ピースデータ２０２Ｄの不要な部分（図５中の領域５０２に含まれるピースデータの一部）を事前に削除し、領域５０１に含まれるピースデータ２０２Ｃ、ピースデータ２０２Ｄの部分のみをラスタ変換することができるならば、ラスタ変換効率を向上させることができる。しかし、ピースデータ２０２Ａ〜２０２Ｄは元となる１個のピースデータ２０２とピースデータ配置情報として管理されているため、一個でもすべてのデータが必要な配置位置がある場合は、他の配置位置で不要な部分がある場合でも、削除することができない。例えば、図５では、ピースデータ２０２Ａとピースデータ２０３Ｂはすべて領域５０１に含まれているため、ピースデータ２０２Ｃとピースデータ２０２Ｄに削除したい不要な部分がある場合でも、元の一個のピースデータ２０２の情報は削除することができない。そのため、ピースデータ２０２Ｃ及びピースデータ２０２Ｄでは、１回目の走査に必要のない領域もラスタ変換する必要があり、ラスタ変換効率を低下させる要因となっていた。

図６に、本発明の特徴であるベクタデータ分割部１０９を用いた際に、１回目の走査に生成するラスタデータの例を示す。元になる１個のピースデータ２０２を四分割し、新たに第一のピースデータ４０１、第二のピースデータ４０２、第三のピースデータ４０３、第四のピースデータ４０４をそれぞれ一個ずつ生成した例である。これにより、領域５０１に含まれる図形データはラスタ変換され、領域５０２の点線で示す分割されたピースデータ４０３’と４０４’はラスタ変換されなくなる。

図７に、図６の一部領域（ピースデータ２０２Ｃの領域）を拡大した例を示す。この場合、領域５０１には第一のピースデータ４０１と第二のピースデータ４０２が含まれているためラスタデータは生成される。一方、第三のピースデータ４０３と第四のピースデータ４０４は完全に領域５０１に含まれなくなるので、ラスタデータは生成されなくなる（図７中の領域４０３’と４０４’）。

このようにピースデータ２０２を分割することで、１回目の走査、２回目の走査の露光領域にピースデータ２０２が跨る場合でも、各露光部の露光領域５０１に必要最小限の数の分割されたピースデータ４０１〜４０４を用いて、ピースデータ配置情報のみを変更することでラスタデータを生成するため、露光に必要のないラスタデータの変換を最小限に抑えることができ、ラスタ変換効率を向上させることができる。

図８は、ベクタデータ分割処理部１０９でピースデータ２０２を分割する例である。初めに、最大最小座標計算処理Ｓ６０１で、ピースデータ２０２に含まれる図形の最大のｘ、ｙ座凛と最小のｘ、ｙ座標を算出する。分割領域決定処理Ｓ６０２で、分割数に従って、最少のｘ、ｙを起点として分割後のピースデータの分割領域を決定する。図形振り分け処理Ｓ６０３で、手順Ｓ６０２で決定した分割領域に含まれる図形を調べる。ピースデータ生成処理Ｓ６０４で、分割領域に含まれる図形を分割したピースデータとして生成する。全ての分割した領域において、分割したピースデータを生成していれば終了し、生成していなければ手順Ｓ６０２に戻る（Ｓ６０５）。

プリント基板１１８に配線設計パターンの種類に依存してピースデータ２０２の種類は大小様々であるため、配線パターン毎に最適な分割数を決定する必要がある。本実施例では、ベクタデータ分割処理部１０９で全体の妙理時間を最少する分割数を決定するために、露光データ生成部１０２にグラフィカルユーザインタフェース１０４とベクタデータ生成部１０５に分割数決定部１１９とラスタデータ生成部１０６に処理時間測定部１１２を持つ。

図９に全体の処理時間を最少にする分割数を決定するための処理フローチャートを示す。まず、ピースデータ転送処理Ｓ７０１で、第２のベクタデータ格納部１０８は、１個のピースデータ２０２をベクダデータ分割処理部１０９に転送する。分割数初期値計算処理Ｓ７０２で、ベクタデータ分割処理部１０９は、後述する方法に従って分割数の初期値を計算する。次に、ピースデータ分割処理Ｓ７０３で、分割数の初期値を基準に、１個のピースデータ２０２を様々な分割数に分割する。例えば、分割数の初期値を１０とすると、７、８、９、１０、１１、１２、１３分割の様に±３分割する。ラスタデータ転送処理Ｓ７０４で、様々な分割数に分割されたピースデータは第二のベクタデータ格納部１１０に格納され、ラスタ変換処理部１１１へ転送される。ラスタ変換処理Ｓ７０５で、ラスタ、変換処理部１１１は分割されたピースデータをラスタ変換する。ラスタ変換処理時間計測処理Ｓ７０６で、処理時間計測部１１２は、分割されたピースデータにおいてそれぞれラスタ変換処理時間を計測する。分割した全てのピースデータのラスタ変換処理が未終了の場合、手順Ｓ７０５に戻る（Ｓ７０７）。分割した全てのピースデータのラスタ変換処理が終了した場合（Ｓ７０７）、計測時間転送処理Ｓ７０８で、処理時間計測部１１２は、計測した全てのラスタ変換処理時間を分割数決定部１１９に転送する。最終分割数決定処理Ｓ７０９で、分割数決定部１１９は、例えば、全体の処理時間が最少となるように分割数を決定する。もしくは、ピースデータ２０２を分割後に使用するメモリ使用容量なども評価項目として含め、分割数を決定する。この処理を行うことで、メモリを効率的に使用することが可能となる。また、最終分割数を決定した段階で、グラフィカルユーザインタフェースにラスタ変換処理性能を提示する。例えば、分割処理前に、ラスタ変換性能がボトルネックになっており露光速度を上げることができない場合、ラスタ変換性能を提示することで、露光機の露光速度をラスタ変換性能に従い変更することが可能となる。

本実施例では、一般的にラスタ変換処理時間の大半を占めるピースデータ２０２が１個だけの例を挙げているが、例えば、そのピースデータ２０２が複数ある場合においても、それぞれのピースデータ２０２に図９に示す処理フローを行うことで、ラスタ変換の効率を向上させることができる。

図４を用い、分割数の初期値を決定する方法を説明する。図４に示すように、露光部の走査方向と水平な軸をＹ軸、垂直な軸をＸ軸と置く。また、図４に示すように露光領域のＸ方向の幅をＸ１と置き、ピースデータ２０２のＸ方向の幅をＸ２と置き、分割数の初期値をＡと置く。Ｘ１は露光機の構成から決定する変数であり、Ｘ２はピースデータ２０２に含まれる図形の最大のＸ座標値から最少のＸ座標値を引くことで算出する。その場合、分割数の初期値を以下の数式で決定する。Ａの小数点以下は切り上げとする。

分割数の初期値Ａ＝（Ｘ２／Ｘ１）×１０・・・数式（１）

露光領域に対して、大きいピースデータ２０２ほど露光領域からピースデータ２０２がはみ出し、無駄なデータが多くなる。上記数式（１）を用いることで、大きいピースデータ２０２ほど多く分割され、露光領域外の無駄なラスタデータの生成を削減でき、ラスタ変換効率を向上させることができる。

なお、本発明は本実施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技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となる。

１０２ 露光データ生成部
１０３ 配線パターン格納部
１０４ グラフィカルユーザインタフェース
１０５ ペクタデータ生成部
１０６ ラスタデータ生成部
１０７ ベクタデータ変換処理部
１０８ 第一のベクタデータ格納部
１０９ ベクタデータ分割処理部
１１０ 第二のベクタデータ格納部
１１１ ラスタ変換処理部
１１２ 処理時間計測部
１１３ ラスタデータ格納部
１１４ ラスタデータ転送部
１１５ 露光部Ａ
１１６ 露光部Ｂ
Ｌ１７ プリント基板搬送手段
１１８ プリント基板
１１９ 分割数決定部
２０１ フレーム
２０２ ピースデータ
４０１ 第一のピースデータ
４０２ 第二のピースデータ
４０３ 第三のピースデータ
４０４ 第四のピースデータ
４０３’ 変換されない第三のピースデータ
４０４’ 変換されない第四のピースデータ
５０１ １走査目の露光領域
５０２ ２走査目の露光領域

Claims (1)

1. プリント基板に配線設計パターンを露光するための露光部を走査方向（Ｙ方向）に対して垂直な水平方向（Ｘ方向）に一定の間隔を空けて配置し、露光用のラスタデータを各露光部の露光領域に合わせて分割して生成し、プリント基板が載置されたプリント基板搬送手段をＹ方向に移動することに同期させて、露光データ生成部からの露光指令に基づき各露光部の露光領域にパターンを露光することを繰り返し、プリント基板の全面を露光する分割露光方式の露光装置において、
   前記配線設計パターンを解析して、基本的な繰り返しパターンのベクタデータであるピースデータを抽出し、
   該ピースデータを、前記ラスタデータへの変換処理時間を低減するために最適な分割数に分割して格納し、
   露光用のラスタデータを各露光部の露光領域に合わせて生成する時には、各露光部の露光に必要最小限の数の分割されたピースデータを用いて生成する
   ことを特徴とする露光装置。
   

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