KR20040042852A - 노광장치 - Google Patents

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KR20040042852A
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drawing area
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KR1020030079979A
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오자키타카오
와다코지
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후지 샤신 필름 가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은 기록매체에 복수의 묘화영역이 설정되어 있는 경우에도 묘화영역의 증가에 수반하여 기록매체에 대한 화상형성시간이 증가하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 레이저 노광장치(100)에서는 주사방향과는 반대의 방향으로 이동하는 노광 스테이지(108) 상에 적재된 기판재료(102)의 얼라인먼트 마크를 지지게이트(122)에 탑재된 CCD 카메라(124,126,128)에 의해 판독한 후, 레이저 스캐너로부터의 레이저빔에 의해 얼라인먼트 마크에 의해 위치가 판단된 묘화영역을 노광한다. 이 때, 주사방향(S)에 걸친 CCD 카메라(124,126,128)로부터 레이저 스캐너 (134)까지의 측정거리가 기판재료(102)에 있어서의 묘화영역의 선단 및 후단에 각각 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크의 피치이상의 길이로 되어 있다.

Description

노광장치{EXPOSURE DEVICE}
본 발명은 화상정보에 따라서 변조된 광빔에 의해 프린트 배선기판 등의 기록매체에 있어서의 묘화영역을 노광하여 화상을 형성하는 노광장치에 관한 것이다.
프린트 배선기판 등의 배선패턴을 형성하기 위한 레이저 노광장치로서는, 예컨대, 특허문헌1에 기재되어 있는 것이 알려져 있다. 특허문헌1에 기재된 주사식 묘화장치에서는 기판 반송용 테이블 상에 적재된 프린트 배선기판의 4코너에 각각 형성된 위치결정구멍(얼라인먼트 마크)을 테이블과 함께 부주사방향을 따라서 대기위치로부터 CCD 카메라에 의한 측정위치로 이동시키고, 이 CCD 카메라에 의해 프린트 배선기판에 있어서의 각 위치결정구멍을 촬상하고, 이 촬상으로 얻어진 프린트 배선기판의 위치에 맞추어서 묘화좌표계 안의 묘화대상영역을 이동(좌표변환)함으로써 묘화정보에 대한 얼라인먼트 처리를 실행함과 아울러 테이블을 대기위치로 복귀시킨 후, 이 테이블을 부주사로 소정의 화상형성속도로 이동시키면서 레이저빔에 의한 노광위치에서 묘화정보에 기초하여 변조되고, 폴리콘미러에 의해 주주사방향으로 편향된 레이저빔에 의해 프린트 배선기판을 주사, 노광함으로써 프린트 배선기판에 있어서의 소정의 영역(묘화영역)에 배선패턴에 대응하는 잠상을 형성한다.
[특허문헌1]
일본 특허공개 2000-275863 공보
상기 특허문헌1에 기재되어 있는 바와 같은 레이저 노광장치에서는 프린트배선기판에 있어서의 1개의 묘화영역에 대한 화상형성을 행할 때에는 프린트 배선기판을 대기위치로부터 얼라인먼트 마크의 측정위치로 이동시키고 프린트 배선기판의 얼라인먼트 마크의 위치를 측정한 후, 이 프린트 배선기판을 대기위치로 복귀시키고나서가 아니면 프린트 배선기판의 묘화영역에 대한 노광을 개시할 수 없다.
또한, 프린트 배선기판에는 생산성 및 묘화 정밀도의 향상을 위하여 각각 독립해서 배선패턴이 형성되는 복수의 묘화영역 및 이들 복수의 묘화영역에 각각 대응하는 복수조의 얼라인먼트 마크가 형성되는 것이 있다. 이와 같은 프린트 배선기판에 있어서의 복수의 묘화영역에 상기 특허문헌1에 기재되어 있는 바와 같은 레이저 노광장치에 의해 각각 배선패턴을 형성하는 경우에는 1개의 묘화영역에 대한 노광이 완료할 때마다 프린트 배선기판을 노광위치로부터 대기위치로 일단 복귀시키고, 1조의 얼라인먼트 마크에 대한 위치결정을 완료한 후가 아니면 프린트 배선기판에 있어서의 다음의 1개의 묘화영역에 대한 노광을 개시할 수 없으므로 이와 같은 레이저 노광장치에서는 프린트 배선기판에 설정된 묘화영역의 개수가 증가함에 따라 얼라인먼트 마크의 위치측정에 요하는 시간이 증가하고, 1장의 프린트 배선기판 전체에 대한 화상형성시간이 현저하게 증가하여버린다.
본 발명의 목적은 상기 사실을 고려하여 기록매체에 복수의 묘화영역이 설정되어 있는 경우에도 묘화영역의 증가에 따라 기록매체에 대한 화상형성시간이 증가하는 것을 방지할 수 있는 노광장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 레이저 노광장치의 외관을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 레이저 노광장치의 외관을 도시하는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 레이저 노광장치의 외관을 도시하는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 레이저 노광장치의 외관을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 레이저 노광장치의 외관을 도시하는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 레이저 노광장치의 외관을 도시하는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 노광장치의 스캐너의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 8(A)는 감광재료에 형성되는 노광종료영역을 도시하는 평면도이고, 도 8(B)는 각 노광헤드에 의한 노광영역의 배열을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 관한 레이저 노광장치의 노광헤드의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 10(A)는 도 4에 도시하는 노광헤드의 구성을 도시하는 광축에 걸친 부주사방향의 단면도이고, 도 10(B)는 도 10(A)의 측면도이다.
도 11은 디지털 마이크로 미러 장치(DMD)의 구성을 도시하는 부분 확대도이다.
도 12(A) 및(B)는 DMD의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 13(A) 및(B)는 DMD를 경사지게 배치하지 않은 경우와 경사지게 배치하는 경우에 노광빔의 배치 및 주사선을 비교하여 도시하는 평면도이다.
도 14(A)는 파이버 어레이(fiber array) 광원의 구성을 도시하는 사시도이고, 도 14(B)는 도 14(A)의 부분 확대도이고, 도 14(C) 및(D)는 레이저 출사부에 있어서의 발광점의 배열을 도시하는 평면도이다.
도 15는 멀티모드 광섬유의 구성을 도시하는 도면이다.
도 16은 합파(合波) 레이저광원의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 17은 레이저 모듈의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 18은 도 12에 도시하는 레이저 모듈의 구성을 도시하는 측면도이다.
도 19는 도 12에 도시하는 레이저 모듈의 구성을 도시하는 부분 측면도이다.
도 20은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 레이저 노광장치에 있어서의 제어시스템의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 21(A) 및(B)는 DMD의 사용영역의 예를 도시하는 도면이다.
도 22(A)는 DMD의 사용영역이 적정한 경우의 측면도이고, 도 22(B)는 도 22(A)의 광축에 걸친 부주사방향의 단면도이다.
도 23은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 레이저 노광장치에 있어서의 제어시스템의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100 … 레이저 노광장치(노광장치) 102 … 기판재료(기록매체)
108 … 노광 스테이지
110 … 리니어 모터(스테이지 구동수단)
124,126,128 … CCD 카메라(판독부) 131 … 묘화영역
131A,131B … 작은 영역(묘화영역)
132 … 얼라인먼트(alignment) 마크
134 … 레이저 스캐너(노광부)
190 … 컨트롤러(스테이지 구동수단)
194 … 반송제어부(스테이지 구동수단) 200 … 레이저 노광장치
206 … 노광 스테이지
212 … 리니어 모터(판독부 구동수단)
214 … 리니어 모터(노광부 구동수단)
234 … 컨트롤러(판독부 구동수단, 노광부 구동수단)
236 … 반송제어부(판독부 구동수단, 노광부 구동수단)
B … 레이저빔
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 관한 청구항1에 기재된 노광장치는 기록매체를 소정의 주사방향으로 상대적으로 이동시키면서 이 기록매체에 있어서의 소정의 묘화영역을 화상정보에 기초하여 변조된 광빔에 의해 노광하여 상기 묘화영역에 화상정보에 대응하는 화상을 형성하는 노광장치로서, 상기 주사방향으로 상대적으로 이동하는 기록매체에 대향하는 판독위치에서 이 기록매체로부터 묘화영역에 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크를 판독하는 판독부; 상기 판독부로부터의 판독정보에 기초하여 기록매체에 있어서의 묘화영역의 위치를 판단함과 아울러 이 묘화영역의 위치에 따라서 화상정보에 대한 위치변환처리를 행하는 정보처리부; 및 상기 주사방향을 따라서 상기 판독부의 하류측에 배치되고, 상기 주사방향으로 상대적으로 이동하는 기록매체에 대향하는 노광위치에서 이 기록매체의 묘화영역을 상기 정보처리부로부터의 화상정보에 기초하여 변조된 광빔에 의해 노광하여 상기 묘화영역에 화상을 형성하는 노광부를 갖고: 상기 주사방향에 걸친 상기 판독부로부터 상기 노광부까지의 거리를 이 노광부에 의해 노광되는 묘화영역의 선단 및 후단, 또는, 상기 묘화영역이 상기 주사방향을 따라서 구획된 작은 영역의 선단 및 후단에 각각 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크의 피치이상의 길이로 한 것을 특징으로 한다.
청구항1에 기재된 노광장치에서는 주사방향에 걸친 판독부로부터 노광부까지의 거리를 묘화영역에 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크의 최장 피치이상의 길이로 함으로써 기록매체에 있어서의 임의의 묘화영역을 노광부로부터의 광빔에 의해 노광할 때에 상기 묘화영역의 선단에 대응하는 얼라인먼트 마크가 노광위치에 도달한시점에서 상기 묘화영역의 후단 또는 묘화영역이 구획된 작은 영역에 대응하는 얼라인먼트 마크가 반드시 판독위치를 통과하고, 판독부에 의해 묘화영역 또는 작은 영역의 선단 및 후단에 각각 대응하는 얼라인먼트 마크가 이미 판독되어 있으므로 얼라인먼트 마크를 판독하기 위하여 기록매체를 정지시키거나 또는 기록매체를 주사방향과는 반대의 방향으로 되돌리는 일없이 임의의 묘화영역 또는 이 임의의 묘화영역 대한 노광개시로부터 종료까지 기록매체의 주사방향으로의 상대이동을 계속하면서 묘화영역의 위치 및 경사를 판단하여 화상정보에 대한 변환처리를 실행한 후, 레이저 스캐너가 노광대상이 되는 묘화영역을 화상정보에 기초하여 변조된 광짐에 의해 노광할 수 있다. 이 결과, 기록매체에 복수의 묘화영역이 설정되어 있는 경우에도 묘화영역의 증가에 따른 기록매체에 대한 화상형성시간의 증가를 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 청구항4에 기재된 노광장치는 기록매체에 있어서의 소정의 묘화영역을 화상정보에 따라서 변조된 광빔에 의해 노광하여 상기 묘화영역에 화상정보에 대응하는 화상을 형성하는 노광장치로서, 기록매체가 탑재되는 노광 스테이지; 소정의 주사방향으로 이동하면서 상기 노광 스테이지 상의 기록매체에 대향하는 판독위치에서 상기 기록매체로부터 묘화영역에 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크를 판독하는 판독부; 상기 판독부로부터의 판독정보에 기초하여 기록매체에 있어서의 묘화영역의 위치를 판단함과 아울러 이 묘화영역의 위치에 따라서 화상정보에 대한 위치변환처리를 행하는 정보처리부; 상기 주사방향을 따라서 상기 판독부의 하류측에 배치되고, 상기 주사방향으로 이동하면서 상기 노광 스테이지 상의 기록매체에 대향하는 노광위치에서 이 기록매체의 묘화영역을 상기 정보처리부로부터의 화상정보에 기초하여 변조된 광빔에 의해 노광하여 상기 묘화영역에 화상을 형성하는 노광부; 상기 정보처리부에 의해 위치가 판단된 묘화영역에 대한 노광시에 상기 노광부를 상기 주사방향으로 상기 묘화영역에 대한 화상형성속도로 이동시키는 노광부 구동수단; 및 상기 노광부에 의한 묘화영역에 대한 노광개시전에 상기 노광부에 의해 노광되는 묘화영역의 선단 및 후단, 또는, 상기 묘화영역이 상기 주사방향을 따라서 구획된 작은 영역의 선단 및 후단에 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크의 상기 판독위치를 상기 판독부가 통과하고 있도록 이 판독부를 상기 주사방향을 따라서 이동시키는 판독부 구동수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 청구항4에 기재된 노광장치에서는 노광구동수단이 정보처리부에 의해 위치가 판단된 묘화영역에 대한 노광시에 노광부를 주사방향으로 묘화영역에 대한 화상형성속도로 이동시킴과 아울러 판독부 구동수단이 노광부에 의한 묘화영역에 대한 노광개시전에 상기 노광부에 의해 노광되는 묘화영역의 선단 및 후단, 또는, 이 묘화영역이 주사방향을 따라서 구획된 작은 영역의 선단 및 후단에 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크의 판독위치를 판독부가 통과하고 있도록 판독부를 주사방향을 따라서 이동시킴으로써 기록매체에 있어서의 임의의 묘화영역 또는 작은 영역을 노광부로부터 광빔에 의해 노광개시하는 시점, 즉, 노광부가 노광대상이 되는 묘화영역 또는 작은 영역의 선단에 도달한 시점에서 상기 묘화영역 또는 작은 영역의 선단 및 후단에 대응하는 얼라인먼트 마크 상을 판독부가 각각 통과하고, 판독부에 의해 묘화영역의 선단 및 후단, 또는 작은 영역의 선단 및 후단에 각각 대응하는얼라인먼트 마크가 이미 판독되어 있으므로 판독부에 의해 얼라인먼트 마크가 판독되는 것을 기다리기 위해서 노광부를 정지시키는 일없이 기록매체에 대한 노광개시로부터 종료까지 노광부를 소정의 노광속도로 이동시킨 채로 묘화영역 또는 작은 영역의 위치 및 경사를 판단하여 화상정보에 대한 변환처리를 실행한 후, 기록매체에 복수의 묘화영역이 설정되어 있는 경우에도 묘화영역의 증가에 따른 기록매체에 대한 화상형성시간의 증가를 방지할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.
(제 1 실시형태)
[레이저 노광장치의 구성]
도 1 및 도 2에는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 레이저 노광장치가 도시되어 있다. 이 레이저 노광장치(100)는 프린트 배선기판의 재료가 되는 두꺼운 플레이트형상의 기판재료(102)를 화상정보에 의해 변조된 레이저빔(B)에 의해 노광하고, 이 기판재료(102)에 프린트 배선기판의 배선패턴에 대응하는 화상(잠상)을 형성하는 것이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 레이저 노광장치(100)에는 두꺼운 플레이트형상으로 형성된 지지 기대(104)가 설치되어 있다. 지지 기대(104)는 그 면형상이 기판재료(102)에 대한 주사방향(화살표 S방향)을 길이방향으로 하는 대략 직사각형으로 되어 있고, 지지 기대(104)의 상면부에는 주사방향과 평행한 스테이지 이동방향(화살표 M방향)으로 직선적으로 연장되는 1쌍의 가이드 레일(106)이 설치됨과 아울러 이들 1쌍의 가이드 레일(106)을 통해서 플레이트형상의 노광 스테이지(108)가 배치되어 있다. 노광 스테이지(108)는 1쌍의 가이드 레일(106)에 의해 스테이지 이동방향을 따라서 소정의 반입위치(도 1에서 실선으로 도시되는 위치)와 반출위치(도 1에서 2점쇄선으로 도시되는 위치) 사이에서 슬라이드가능하게 지지되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 지지 기대(104)의 상면부에는 1쌍의 가이드 레일(106) 간에 리니어 모터(110)가 배치되어 있다. 리니어 모터(110)에는 스테이지 이동방향을 따라서 가늘고 긴 마그네트(112), 및 이 마그네트(112)에 의해 스테이지 이동방향을 따라서 슬라이드가능하게 지지된 플레이트형상의 코일(114)이 설치되어 있다. 여기서, 코일(114)은 노광 스테이지(108)의 하면부에 설치되고, 노광 스테이지(108)와 일체로 되어서 스테이지 이동방향을 따라서 이동한다. 리니어 모터(110)는 후술하는 반송제어부(194)(도 20 참조)에 의해 코일(112)에 구동전류 및 구동펄스가 공급되면 마그네트(112)가 코일(114)에 대해서 전자기적인 구동력을 작용시켜 코일(114) 및 노광 스테이지(108)를 스테이지 이동방향을 따라서 이동(전진 또는 후진)시킨다. 또한, 리니어 모터(110)에는 리니어 인코더(116)가 설치되어 있고, 이 리니어 인코더(116)는 코일(114)의 스테이지 이동방향을 따라서 이동방향에 대응하는 극성의 펄스신호가 이동량에 비례하는 펄스수만큼 반송제어부(194)로 출력한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 노광 스테이지(108)의 상면부는 기판재료(102)가 적재되는 평면형상의 적재면(118)으로 되어 있다. 이 적재면(118)에는 기판재료 (102)를 부압에 의해 흡착하기 위한 흡착홈(도시생략)이 개구하고 있고, 이 흡착홈에는 적재면(118) 상으로의 기판재료(102)의 적재시에 진공펌프 등의 진공발생장치로부터 부압이 공급됨으로써 적재면(118) 상에 적재된 기판재료(102)가 흡착홈 내의 부압의 작용에 의해 적재면(118) 상에 밀착상태로 고정된다. 여기서, 기판재료 (102)의 상면부는 감광재료에 의해 박막형상의 감광성 도막이 성막된 피노광면 (120)으로 되어 있다. 이 피노광면(120)에는 레이저 노광장치(100)에 의한 잠상형성후에 현상, 에칭 등의 소정의 처리를 받음으로써 잠상에 대응하는 배선패턴이 형성된다.
또한, 노광 스테이지(108)의 상면부에는 중앙부 부근에 1쌍의 가이드 레일 (106)을 걸치도록 하방을 향하여 개방된 대략 コ자형상으로 형성된 지지 게이트 (122)가 설치되고, 이 지지 게이트(122)와 지지 기대(104) 사이에는 노광 스테이지 (108)가 통과할 수 있는 공간이 형성되어 있다. 지지 게이트(122)에는 반입위치측의 측단부에 복수 다이(본 실시형태에서는 3다이)의 CCD 카메라(124,126,128)가 배치되어 있고, 이들 CCD 카메라(124,126,128)는 각각 수광소자가 기판재료(102)의 폭방향을 따라서 직선적으로 배열되어 있다. 또한, CCD 카메라(124,126,128)는 촬상시의 광원으로서 1회의 발광시간이 아주 짧은 스트로브(strobe)(130)(도 20 참조)를 구비하고 있고, 이 스트로브(130)의 발광시에만 촬상이 가능하도록 각 CCD의 수광감도가 설정되어 있다.
CCD 카메라(124,126,128)는 그 바로밑의 촬상위치(P)(도 2 참조)를 노광 스테이지(108)가 통과할 때에 소정의 타이밍으로 스트로브(130)를 발광시키고, 이 스트로브로부터의 광의 반사광을 수광함으로써 기판재료(102)에 있어서의 얼라인먼트 마크(132)(도 3 참조)를 포함하는 촬상범위를 각각 촬상한다. 여기서, CCD 카메라(124,126,128)는 기판재료(102)의 폭방향(화살표 W방향)을 따라서 각각 다른 영역을 촬상범위로 하고 있다. 각 CCD 카메라(124,126,128)는 촬상대상이 되는 기판재료(102)에 형성된 얼라인먼트 마크(132)(도 3 참조)의 위치 등에 따라서 폭방향에 걸친 위치조정이 가능하게 되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 지지 게이트(122)에는 스테이지 이동방향을 따라서 CCD 카메라(124,126,128)의 상류측(도 1에서는 좌측)에 레이저 스캐너(134)가 배치되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 레이저 스캐너(134)는 노광헤드(166) 등을 수용하는 케이싱을 구비하고 있고, 그 바로밑의 노광위치(PE)(도 2 참조)를 기판재료(102)가 통과할 때에 화상정보에 기초하여 변조된 복수개의 레이저빔(B)(도 2 참조)을 기판재료(102)의 피노광면(120)에 조사하고, 기판재료(102)의 피노광면(120)에 프린트 배선기판의 배선패턴에 대응하는 화상(잠상)을 형성한다.
여기서, 레이저 스캐너(134)가 지지 게이트(122)에 의해 주사방향을 따라서 위치조정가능하게 지지되어 있음으로써 CCD 카메라(124,126,128)에 의한 촬상위치 (PI)와 레이저 스캐너(134)에 의한 노광위치(PE)의 거리인 측정간격(LM)은 소정의 범위 내에서 조정가능하게 되어 있다. 구체적으로는 측정간격(LM)은 기판재료(102)의 주사방향에 걸친 길이와 대략 일치하는 최대값에서부터 기판재료(102)에 형성된 얼라인먼트 마크(132)의 주사방향에 걸친 최소피치와 대략 일치하는 최소값의 범위 내에서 조정할 수 있게 되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 레이저 노광장치(100)에는 주사방향을 따라서 지지 기대(104)의 하류측(도 1에서는 우측)에 평판형상의 프리 얼라인먼트 테이블(136)이 설치되어 있다. 이 프리 얼라인먼트 테이블(136)은 그 상면부가 평면형상의 적재면(138)으로 되어 있고, 이 적재면(138)에는 기판재료(102)를 스테이지 이동방향 및 폭방향을 따라서 소정의 적재위치로 위치결정하기 위한 위치결정 돌기 (139)가 형성되어 있다. 레이저 노광장치(100)에서는 화상형성 완료후에 노광 스테이지(108)가 반출위치로부터 반입위치로 복귀하면 1장의 기판재료(102)가 그 선단 및 편측의 측단이 위치결정 돌기(139)에 각각 접촉하도록 프리 얼라인먼트 테이블 (136)의 적재면(138) 상에 적재됨으로써 기판재료(102)가 적재면(138)에 있어서의 적재위치에 일정한 위치결정 정밀도로 위치결정된다.
레이저 노광장치(100)에는 프리 얼라인먼트 테이블(136) 상에 적재된 기판재료(102)를 반입위치에 있는 노광 스테이지(108) 상으로 반송하기 위한 반입 리프터 (lifter)(140)가 설치되어 있다. 반입 리프터(140)는 본체부(142), 및 이 본체부 (142)에 의해 스테이지 이동방향 및 상하방향(화살표 H방향)을 따라서 이동가능하게 지지된 암부(144)를 구비하고 있고, 이 암부(144)의 하면은 복수의 흡착구멍(도시생략)이 개구한 기판재료(102)의 흡착면으로 되어 있고, 암부(144)의 흡착구멍에는 진공펌프 등의 진공발생장치가 접속되어 있다.
반입 리프터(140)는 프리 얼라인먼트 테이블(136) 상에 기판재료(102)가 적재되면 이 기판재료(102)를 암부(144)에 의해 흡착하여 프리 얼라인먼트 테이블 (136) 상으로부터 노광 스테이지(108) 상으로 반송하고, 기판재료(102)를 노광 스테이지(108)의 적재면(118) 상에 적재한다. 이 때, 반입 리프터(140)는 피노광면 (120)의 중심과 적재면(118)의 중심이 일치하고, 또한, 기판재료(102)가 스테이지이동방향에 대해서 경사가 생기지 않도록 기판재료(102)를 적재면(118)에 있어서의 소정의 기준위치에 적재한다. 단, 기판재료(102)를 프리 얼라인먼트 테이블(136) 상에 적재할 때의 위치결정오차, 노광 스테이지(108)의 반입위치에 정지시킬 때의 위치결정오차 등의 영향에 의해 기준위치에 대해서 기판재료(102)에는 약간의 위치결정오차가 불가피적으로 생긴다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 레이저 노광장치(100)에는 주사방향을 따라서 지지 기대(104)의 상류측(도 1에서는 좌측)에 롤러 컨베이어(146)가 설치되어 있다. 이 롤러 컨베이어(146)는 스테이지 이동방향을 따라서 배열된 복수개의 반송 롤러(148) 및, 이들의 반송롤러(148)를 회전시키는 구동부(도시생략)를 구비하고 있다. 롤러 컨베이어(146)는 기판재료(102)가 지지 기대(104)측의 단부에 적재되면 복수개의 반송롤러(148)에 의해 기판재료(102)를 지지 기대(104)로부터 이간하는 반출방향으로 반송하고, 이 기판재료(102)를 일시보관용 스택(stack) 다이 등으로 반송한다.
또한, 레이저 노광장치(100)에는 반출위치에 있는 노광 스테이지(108) 상에 적재된 기판재료(102)를 롤러 컨베이어(146) 상으로 반송하기 위한 반출 리프터 (150)가 설치되어 있다. 반출 리프터(150)는 반입 리프터(140)와 마찬가지로 본체부(152) 및, 이 본체부(152)에 의해 스테이지 이동방향 및 상하방향(화살표 H방향)을 따라서 이동가능하게 지지된 암부(154)를 구비하고 있고, 이 암부(154)의 하면은 복수의 흡착구멍(도시생략)이 개구한 기판재료(102)의 흡착면으로 되어 있고, 암부(154)의 흡착구멍에는 진공펌프 등의 진공발생장치가 접속되어 있다. 반출 리프터(150)는 기판재료(120)가 적재된 노광 스테이지(108)가 반출위치에 도달하면 노광 스테이지(108) 상의 기판재료(102)를 암부(154)에 의해 흡착하여 노광 스테이지(108) 상으로부터 롤러 컨베이어(146) 상으로 반송하고, 기판재료(102)를 롤러 컨베이어(146)의 단부 상에 적재한다. 이것에 연동하여 롤러 컨베이어(146)는 기판재료(102)를 반출방향으로 반출 개시한다.
도 3 각각에 도시한 바와 같이, 기판재료(102)에는 상기 피노광면(120)에 미리 배선패턴에 대응하는 잠상이 형성되는 복수의 묘화영역(131)이 설정됨과 아울러 이들 복수의 묘화영역(131)에 각각 대응하는 복수조의 얼라인먼트 마크(132)가 형성되어 있다. 도 3(A)에 도시하는 기판재료(102)에는 1장의 기판재료(102)로부터 8장의 비교적 작은 면적의 프린트 배선기판을 제조하는 경우의 묘화영역(131) 및 얼라인먼트 마크(132)의 배치가 도시되어 있다. 이 도 3(A)에 도시하는 기판재료 (102)에서는 1장의 프린트 배선기판에 각각 1대1로 대응하는 묘화영역(131)이 폭방향을 따라서 2행, 주사방향을 따라서 4열 설정되어 있고, 묘화영역(131)의 코너부의 외측에 소정의 간격을 두고서 얼라인먼트 마크(132)가 형성되어 있다.
또한, 도 3(B)에 도시하는 기판재료(102)에는 1장의 기판재료(102)로부터 2장의 비교적 큰 면적의 프린트 배선기판을 제조하는 경우의 묘화영역(131) 및 얼라인먼트 마크(132)의 배치가 도시되어 있다. 이 도 3(B)에 도시되는 기판재료(102)에서는 1장의 프린트 배선기판에 각각 1대1로 대응하는 묘화영역(131)이 폭방향을 따라서 1행, 주사방향을 따라서 2열 설정되어 있고, 묘화영역(131)의 각 코너부의 외측에 소정의 간격을 두어서 얼라인먼트 마크(132)가 형성됨과 아울러 묘화영역(131)의 주사방향에 걸친 변부 중심점의 외측에 소정의 간격을 두어서 얼라인먼트 마크(132)가 형성되어 있다.
여기서, 도 3(B)에 도시되는 묘화영역(131)은 묘화영역(131)의 변부의 외측에 형성된 얼라인먼트 마크(132)의 위치를 기준으로 하고, 주사방향을 따라서 2개의 작은 영역(131A,131B)으로 구획되어 있다. 또한, 본 실시형태의 얼라인먼트 마크(132)는 기판재료(102)의 피노광면(120)에 원형의 관통구멍 또는 오목부를 형성함으로써 형성되어 있지만 피노광면(120)에 미리 형성된 랜드(land) 등을 얼라인먼트 마크로 하여도 좋다.
이어서, 본 실시형태에 관한 레이저 노광장치(100)에 이용되는 레이저 스캐너(134)에 관해서 상세하게 설명한다. 레이저 스캐너(134)는, 도 7 및 도 8(B)에 도시하는 바와 같이, m행 n열(예컨대, 3행 5열)의 대략 매트릭스형상으로 배열된 복수(예컨대, 14개)의 노광헤드(166)를 구비하고 있다. 이 예에서는 기판재료(102)의 폭과의 관계에서 3행째에는 4개의 노광헤드(166)를 배치하였다. 또한, m행의 n열째에 배열된 개개의 노광헤드를 도시하는 경우는 노광헤드(166mn)로 표기한다.
노광헤드(166)에 의한 노광영역(168)은 주사방향(화살표)을 단변으로 하는 직사각형상으로 되어 있음으로써 노광 스테이지(108)가 스테이지 이동방향을 따라서 전진(화살표 M1방향으로 이동)하고, 기판재료(102)가 상대적으로 주사방향으로 이동함에 따라서 기판재료(120)에는 노광헤드(166)마다 띠형상의 노광종료영역 (170)이 형성된다. 또한, m행의 n열째에 배열된 개개의 노광헤드에 의한 노광영역을 도시하는 경우는 노광영역(168mn)으로 표기한다.
또한, 도 8(A) 및(B)에 도시하는 바와 같이, 띠형상의 노광종료영역(170)이 부주사방향과 직교하는 방향으로 간극없이 나열되도록 라인형상으로 배열된 각 행의 노광헤드 각각은 배열방향에 소정간격(노광영역의 장변의 자연수배, 본 실시형태에서는 2배)을 두고 배치되어 있으므로 1행째의 노광영역(16811)과 노광영역 (16812) 사이의 노광할 수 없는 부분은 2행째의 노광영역(16821)과 3행째의 노광영역 (16831)에 의해 노광할 수 있다.
노광헤드(16611~166mn) 각각은, 도 9, 도 10(A) 및(B)에 도시하는 바와 같이, 입사된 광빔을 화상정보에 따라서 각 화소마다 변조하는 공간변조소자로서 디지털ㆍ마이크로 미러ㆍ장치(DMD)(50)를 구비하고있다.
도 20에 도시하는 바와 같이, 레이저 스캐너(134)를 구동제어하는 스캐너 제어부(192)에는 화상정보 처리부와 미러 구동제어부가 조립되어 있고, 화상정보 처리부에서는 컨트롤러(190)로부터 입력된 화상정보에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 DMD(50)의 제어해야할 영역 내의 각 마이크로 미러를 구동제어하는 제어신호를 생성한다. 또한, 제어해야할 영역에 관해서는 후술한다. 또한, 미러 구동제어부에서는 화상정보 처리부에서 생성한 제어신호에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 DMD (50)의 각 마이크로 미러의 각도를 제어한다. 또한, 반사면의 각도의 제어에 관해서는 후술한다.
도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, DMD(50)의 광입사측에는 광섬유의 출사단부(발광점)가 노광영역(168)의 장변방향과 대응하는 방향을 따라서 1열로 배열된 레이저 출사부를 구비한 파이버 어레이 광원(66), 파이버 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광을 보정하여 DMD(50) 상에 집광시키는 렌즈시스템(67), 렌즈시스템(67)을 투과한 레이저광을 DMD(50)를 향하여 반사하는 미러(69)가 순서대로 배치되어 있다.
렌즈시스템(67)은 파이버 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광을 평행광화(平行光化)하는 1쌍의 조합 렌즈(71), 평행광화된 레이저광의 광량분포가 균일하도록 보정하는 1쌍의 조합 렌즈(73), 및 광량분포가 보정된 레이저광을 DMD 상에 집광하는 집광 렌즈(75)로 구성되어 있다. 조합 렌즈(73)는 레이저 출사단의 배열방향에 대해서는 렌즈의 광축에 가까운 부분은 광속(光束)을 넓히고 또한 광축으로부터 떨어진 부분은 광속을 축소하고, 또한, 이 배열방향과 직교하는 방향에 대해서는 광을 그대로 통과시키는 기능을 구비하고 있고, 광량분포가 균일하도록 레이저광을 보정한다.
또한, DMD(50)의 광반사측에는 DMD(50)에 의해 반사된 레이저광을 기판재료 (102)의 피노광면(120) 상에 결상하는 렌즈시스템(54,58)이 배치되어 있다. 렌즈시스템(54 및 58)은 DMD(50)와 피노광면(56)이 공역(共役)의 관계가 되도록 배치되어 있다.
DMD(50)는, 도 11에 도시하는 바와 같이, SRAM 셀(메로리 셀)(60) 상에 미소 미러(마이크로 미러)(62)가 지주에 의해 지지되어 배치된 것이고, 화소(픽셀)를 구성하는 다수의(예컨대, 600개×800개)의 미소 미러를 격자형상으로 배열하여 구성한 미러 장치이다. 각 픽셀에는 최상부에 지주에 지지된 마이크로 미러(62)가 설치되어 있고, 마이크로 미러(62)의 표면에는 알루미늄 등의 반사율이 높은 재료가 증착되어 있다. 또한, 마이크로 미러(62)의 반사율은 90%이상이다. 또한, 마이크로 미러(62)의 바로밑에는 힌지 및 요크를 포함하는 지주를 통해서 통상의 반도체 메모리의 제조라인으로 제조되는 실리콘 게이트의 CMOS의 SRAM 셀(60)이 배치되어 있고, 전체는 일체식(일체형)으로 구성되어 있다.
DMD(50)의 SRAM셀(60)에 디지털 신호가 기록되면 지주에 지지된 마이크로 미러(62)가 대상각을 중심으로 하여 DMD(50)가 배치된 기판측에 대해서 ±α도(예컨대, ±10도)의 범위에서 경사진다. 도 12(A)는 마이크로 미러(62)가 온상태인 +α도로 경사진 상태를 나타내고, 도 12(B)는 마이크로 미러(62)가 오프상태인 -α도로 경사진 상태를 나타낸다. 따라서, 화상신호에 따라서 DMD(50)의 각 픽셀에 있어서의 마이크로 미러(62)의 경사를, 도 11에 도시하는 바와 같이, 제어함으로써 DMD (50)에 입사된 광은 각각의 마이크로 미러(62)의 경사방향으로 반사된다.
또한, 도 11에는 DMD(50)의 일부를 확대하고, 마이크로 미러(62)가 +α도 또는 -α도로 제어되어 있는 상태의 일예를 나타낸다. 각각의 마이크로 미러(62)의 온오프제어는 컨트롤러(190)로부터의 지령을 받아서 스캐너 제어부(192)에 의해 행해진다. 또한, 오프상태의 마이크로 미러(62)에 의해 광빔이 반사되는 방향에는 광흡수체(도시안함)가 배치되어 있다.
또한, DMD(50)는 단변이 부주사방향과 소정각도(θ)(예컨대, 1°~5°)를 이루도록 약간 경사지게 배치하는 것이 바람직하다. 도 13(A)는 DMD(50)를 경사지게 하지 않는 경우의 각 마이크로 미러에 의한 반사광상(노광빔)(53)의 주사궤적을 나타내고, 도 13(B)는 DMD(50)를 경사지게 한 경우의 노광빔(53)의 주사궤적을 나타내고 있다.
DMD(50)에는 길이방향으로 마이크로 미러가 다수개(예컨대, 800개) 배열된 마이크로 미러열이 두께방향으로 다수조(예컨대, 600조) 배열되어 있지만, 도 13(B)에 도시하는 바와 같이, DMD(50)를 경사지게 함으로써 각 마이크로 미러에 의한 노광빔(53)의 주사궤적(주사선)의 피치(P2)가 DMD(50)를 경사지지 않게 하는 경우의 주사선의 피치(P1)보다 좁게 되고, 해상도를 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 한편, DMD(50)의 경사각은 미소하므로 DMD(50)를 경사지게 한 경우의 주사폭(W2)과, DMD(50)를 경사지지 않게 하는 경우의 주사폭(W1)은 대략 동일하다.
또한, 다른 마이크로 미러열에 의해 동일 주사선 상에 대략 겹쳐서 노광되게 된다. 이와 같이 겹쳐서 노광됨으로써 노광위치의 미소량을 컨트롤할 수 있고, 고해상도의 노광을 실현할 수 있다. 또한, 주주사방향으로 배열된 복수의 노광헤드 간의 이음매를 미소량의 노광위치제어에 의해 단차없이 연결할 수 있다.
또한, DMD(50)를 경사지게 하는 대신에 각 마이크로 미러열을 부주사방향과 직교하는 방향으로 소정간격을 두고 지그재그형상으로 배치하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
파이버 어레이 광원(66)은, 도 14(A)에 도시하는 바와 같이, 복수(예컨대, 6개)의 레이저 모듈(64)을 구비하고 있고, 각 레이저 모듈(64)에는 멀티모드 광섬유 (30)의 일단이 결합되어 있다. 멀티모드 광섬유(30)의 타단에는 코어지름이 멀티모드 광섬유(30)와 동일하고, 또한, 클래드(clad)지름이 멀티모드 광섬유(30)보다 작은 광섬유(31)가 결합되고, 도 14(C)에 도시하는 바와 같이, 광섬유(31)의 출사 단부(발광점)가 부주사방향과 직교하는 주주사방향을 따라서 1열로 배열되어서 레이저 출사부(68)가 구성되어 있다. 또한, 도 14(D)에 도시하는 바와 같이, 발광점을 주주사방향을 따라서 2열로 배열할 수도 있다.
광섬유(31)의 출사 단부는, 도 14(B)에 도시하는 바와 같이, 표면이 평탄한 2장의 지지판(65)에 끼워넣여져 고정되어 있다. 또한, 광섬유(31)의 광출사측에는 광섬유(31)의 끝면을 보호하기 위하여 유리 등의 투명한 보호판(63)이 배치되어 있다. 보호판(63)은 광섬유(31)의 끝면과 밀착시켜서 배치하여도 좋고, 광섬유(31)의 끝면이 밀봉되도록 배치하여도 좋다. 광섬유(31)의 출사 단부는 광밀도가 높고 집진하기 쉽고 열화하기 쉽지만 보호판(63)을 배치함으로써 끝면으로의 진애의 부착을 방지할 수 있음과 아울러 열화를 지연시킬 수 있다.
이 예에서는 클래드 지름이 작은 광섬유(31)의 출사단을 간극없이 1열로 배열하기 위해서 클래드 지름이 큰 부분에서 인접하는 2개의 멀티모드 광섬유(30) 간에 멀티모드 광섬유(30)를 겹쳐쌓고, 겹쳐쌓아진 멀티모드 광섬유(30)에 결합된 광섬유(31)의 출사단이 클래드 지름이 큰 부분에서 인접하는 2개의 멀티모드 광섬유 (30)에 결합된 2개의 광섬유(31)의 출사단 간에 개재되도록 배열되어 있다.
이와 같은 광섬유는, 예컨대, 도 15에 도시하는 바와 같이, 클래드 지름이큰 멀티모드 광섬유(30)의 레이저광 출사측의 선단부분에 길이 1~30㎝의 클래드 지름이 작은 광섬유(31)를 동축으로 결합함으로써 얻을 수 있다. 2개의 광섬유는 광섬유(31)의 입사 끝면이 멀티모드 광섬유(30)의 출사 끝면에 양 광섬유의 중심축이 일치하도록 융착되어 결합되어 있다. 상기한 바와 같이 광섬유(31)의 코어(31a)의 지름은 멀티모드 광섬유(30)의 코어(30a)의 지름과 동일 크기이다.
또한, 길이가 짧은 클래드 지름이 큰 광섬유에 클래드 지름이 작은 광섬유를 융착시킨 짧은 길이의 광섬유를 페룰(ferrule)이나 광커넥터 등을 통해서 멀티모드 광섬유(30)의 출사단에 결합하여도 좋다. 커넥터 등을 이용하여 착탈가능하게 결합함으로써 클래드 지름이 작은 광섬유가 파손된 경우 등에 선단부분의 교환이 용이하게 되고, 노광헤드의 보수관리에 요하는 비용을 저감할 수 있다. 또한, 이하에서는 광섬유(31)를 멀티모드 광섬유(30)의 출사 단부로 칭하는 경우가 있다.
멀티모드 광섬유(30) 및 광섬유(31)로서는 스텝 인덱스(step index)형 광섬유, 그레디드 인덱스(graded index)형 광섬유, 및 복합형 광섬유 중 어느 하나이여도 좋다. 예컨대, 미쯔비시덴센고교 가부시키가이샤 제작의 스텝 인덱스형 광섬유를 이용할 수 있다. 본 실시형태에서는 멀티모드 광섬유(30) 및 광섬유(31)는 스텝 인덱스형 광섬유이고, 멀티모드 광섬유(30)는 클래드 지름= 125㎛, 코어지름= 25㎛, NA= 0.2, 입사 끝면 코트(coat)의 투과율= 99.5% 이상이고, 광섬유(31)는 클래드 지름= 60㎛, 코어지름= 25㎛, NA= 0.2이다.
레이저 모듈(64)은 도 16에 도시되는 합파 레이저광원(섬유 광원)으로 구성되어 있다. 이 합파 레이저광원은 히트 블록(10) 상에 배열 고정된 복수(예컨대, 7개)의 칩형상의 횡멀티모드 또는 싱글모드의 UV계 반도체 레이저 (LD1,LD2,LD3,LD4,LD5,LD6 및 LD7)와, UV계 반도체 레이저(LD1~LD7) 각각에 대응해서 설치된 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(11,12,13,14,15,16 및 17)와, 1개의 집광렌즈(20)와, 1개의 멀티모드 광섬유(30)로 구성되어 있다. UV계 반도체 레이저(LD1~LD7)는 발진파장 및 최대출력이 모두 동일하다. 또한, 반도체 레이저의 개수는 7개로는 한정되지 않는다.
상기 합파 레이저광원은, 도 17 및 도 18에 도시하는 바와 같이, 다른 광학요소와 함께 상방이 개구한 상자형상의 패키지(40) 내에 수납되어 있다. 패키지 (40)는 개구를 폐쇄하도록 제작된 패키지 덮개(41)를 구비하고 있고, 탈기처리 후에 밀봉가스를 도입하고, 패키지(40)의 개구를 패키지 덮개(41)로 폐쇄함으로써 패키지(40)와 패키지 덮개(41)에 의해 형성되는 폐쇄공간(밀봉공간) 내에 상기 합파 레이저광원이 기밀하게 밀봉되어 있다.
패키지(40)의 저면에는 베이스판(42)이 고정되어 있고, 이 베이스판(42)의 상면에는 상기 히트 블록(10)과, 집광렌즈(20)를 유지하는 집광렌즈 홀더(45)와, 멀티모드 광섬유(30)의 입사 단부를 유지하는 섬유홀더(46)가 설치되어 있다. 멀티모드 광섬유(30)의 출사 단부는 패키지(40)의 벽면에 형성된 개구로부터 패키지 밖으로 인출되어 있다.
또한, 히트 블록(10)의 측면에는 콜리메이터 홀더(44)가 설치되어 있고, 콜리메이터(11~17)가 유지되어 있다. 패키지(40)의 횡벽면에는 개구가 형성되고, 이 개구를 통해서 UV계 반도체 레이저(LD1~LD7)에 구동전류를 공급하는 배선(47)이 패키지 밖으로 인출되어 있다.
또한, 도 18에 있어서는 도면의 번잡화를 피하기 위하여 복수의 UV계 반도체 레이저 중 UV계 반도체 레이저(LD7)에만 번호를 붙이고, 복수의 콜리메이터 렌즈 중 콜리메이터 렌즈(17)에만 번호를 붙이고 있다.
도 19는 상기 콜리메이터 렌즈(11~17)의 설치부분의 정면형상을 도시하는 것이다. 콜리메이터 렌즈(11~17) 각각은 비구면을 구비한 원형 렌즈의 광축을 포함하는 영역을 평행한 평면에서 가늘고 길게 잘라낸 형상으로 형성되어 있다. 이 가늘고 긴 형상의 콜리메이터 렌즈는, 예컨대, 수지 또는 광학유리를 몰드성형함으로써 형성할 수 있다. 콜리메이터 렌즈(11~17)는 길이방향이 UV계 반도체 레이저 (LD1~LD7)의 발광점의 배열방향(도 19의 좌우방향)과 직교하도록 상기 발광점의 배열방향에 밀접하게 배치되어 있다.
한편, UV계 반도체 레이저(LD1~LD7)로서는 발광폭이 2㎛의 활성층을 구비하고, 활성층과 평행한 방향, 직각인 방향의 넓힘각이 각각, 예컨대, 10°, 30°인 상태로 각각 레이저빔(B1~B7)을 발하는 레이저가 이용되고 있다. 이들 UV계 반도체 레이저(LD1~LD7)는 활성층과 평행한 방향으로 발광점이 1열로 나열되도록 배치되어 있다.
따라서, 각 발광점으로부터 발해진 레이저빔(B1~B7)은 상기와 같이 가늘고 긴 형상의 각 콜리메이터 렌즈(11~17)에 대해서 넓힘각도가 큰 방향이 길이방향과 일치하고, 넓힘각도가 작은 방향이 폭방향(길이방향과 직교하는 방향)과 일치하는 상태로 입사하게 된다. 즉, 각 콜리메이터 렌즈(11~17)의 폭이 1.1mm, 길이가4.6mm이고, 이들에 입사하는 레이저빔(B1~B7)의 수평방향, 수직방향의 빔지름은 각각 0.9mm, 2.6mm이다. 또한, 콜리메이터 렌즈(11~17) 각각은 집점거리(f1)= 3mm, NA= 0.6, 렌즈배치피치= 1.25mm이다.
집광렌즈(20)는 비구면을 구비한 원형렌즈의 광축을 포함하는 영역을 평행한 평면에서 가늘고 길게 잘라내서 콜리메이터 렌즈(11~17)의 배열방향, 즉, 수평방향으로 길고, 이것과 직각인 방향으로 짧은 형상으로 형성되어 있다. 이 집광렌즈 (20)는 집점거리(f1)= 23mm, NA= 0.2이다. 이 집광렌즈(20)도, 예컨대, 수지 또는 광학렌즈를 몰드성형함으로써 형성된다.
이어서, 레이저 노광장치(100)에 있어서의 제어시스템의 구성에 관해서 설명한다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 레이저 노광장치(100)는 장치 전체를 제어하기 위한 컨트롤러(190)를 구비하고 있고, 이 컨트롤러(190)에는 반송제어부(194), 화상처리부(194) 및 스캐너 제어부(192)가 각각 접속되어 있다.
여기서, 반송제어부(194)는 노광 스테이지(108)에 연결된 리니어 모터(110) 및 리니어 인코더(116)에 접속되고, 노광 스테이지(108)의 이동시에 리니어 모터 (110)에 구동펄스신호를 출력한다. 이 때, 반송제어부(194)는 리니어 인코더(116)로부터의 펄스신호에 기초하여 리니어 모터(110)를 피드백 제어한다. 화상처리부 (194)는 CCD 카메라(124,126,128)로부터의 화상신호를 처리하고, 각 CCD 카메라 (124,126,128)에 의해 촬상범위된 얼라인먼트 마크(132)의 위치에 대응하는 위치정보를 컨트롤러(190)로 출력한다. 또한, 스캐너 제어부(192)는 컨트롤러(190)로부터의 스캐너 구동신호 및, 배선패턴에 대응하는 화상신호에 기초하여 레이저 스캐너 (134)를 제어한다.
이어서, 이와 같이 구성된 본 실시형태에 관한 레이저 노광장치(100)의 동작에 관해서 설명한다.
레이저 스캐너(134)의 각 노광헤드(166)에 있어서, 도 16 및 도 17에 도시하는 바와 같이, 파이버 어레이 광원(66)의 합파 레이저 광원을 구성하는 UV계 반도체 레이저(LD1~LD7) 각각으로부터 발산광 상태로 출사한 레이저빔 (B1,B2,B3,B4,B5,B6, 및 B7) 각각은 대응하는 콜리메이터 렌즈(11~17)에 의해서 평행광화된다. 평행광화된 레이저빔(B1~B7)은 집광렌즈(20)에 의해서 집광되고, 멀티모드 광섬유(30)의 코어(30a)의 입사 끝면에 모아진다.
본 실시형태에서는 콜리메이터 렌즈(11~17) 및 집광렌즈(20)에 의해서 집광광학계가 구성되고, 이 집광광학계와 멀티모드 광섬유(30)에 의해서 합파 광학계가 구성되어 있다. 즉, 집광렌즈(20)에 의해서 상기와 같이 집광된 레이저빔(B1~B7)이 상기 멀티모드 광섬유(30)의 코어(30a)에 입사하여 광섬유 내를 전달하고, 1개의 레이저빔(B)에 합파되어서 멀티모드 광섬유(30)의 출사 단부에 결합된 광섬유(31)로부터 출사한다.
각 레이저 모듈에 있어서 레이저빔(B1~B7)의 멀티모드 광섬유(30)로의 결합효율이 0.85이고, UV계 반도체 레이저(LD1~LD7)의 각 출력이 30mW인 경우에는 어레이 형상으로 배열된 광섬유(31)의 각각에 관해서 출력 180mW(=30mW×0.85×7)의 합파 레이저빔(B)을 얻을 수 있음으로써 6개의 광섬유(31)가 어레이 형상으로 배열된레이저 출사부(68)에서의 출력은 약 1W(=180mW×6)이다.
파이버 어레이 광원(66)의 레이저 출사부(68)에는 고휘도의 발광점이 주주사방향을 따라서 1열로 배열되어 있다. 단일한 반도체 레이저로부터의 레이저광을 1개의 광섬유에 결합시키는 종래의 섬유광원은 저출력이므로 다수열 배열하지 않으면 원하는 출력을 얻을 수 없었지만 본 실시형태에서는 사용하는 합파 레이저광원은 고출력이므로 소수열, 예컨대, 1열이여도 원하는 출력을 얻을 수 있다.
배선 패턴에 따른 화상정보가 컨트롤러(190)에 입력되면 컨트롤러(190) 내의 프레임 메모리에 일단 기억된다. 상기 화상정보는 화상을 구성하는 각 화소의 농도를 2값(도트의 기록의 유무)으로 표시한 데이터이다.
레이저 노광장치(100)에서는 반입 리프터(140)에 의해 기판재료(102)가 프리 얼라인먼트 테이블(136) 상으로부터 노광 스테이지(108) 상에 반송되면 리니어 모터(110)에 의해 노광 스테이지(108)가 반입위치로부터 반출위치측으로 이동 개시한다. 이 때, 반송제어부(194)는 노광 스테이지(108)가 레이저 스캐너(134)에 의한 노광속도로 정밀도 좋게 이동하도록 리니어 모터(110)를 피드백 제어한다. 또한, 레이저 노광장치(100)에서는 노광개시전에 CCD 카메라(124,126,128)와 레이저 스캐너(134)의 측정간격(LM)이 묘화영역(131)의 선단 및 후단에 각각 대응하는 얼라인먼트 마크(132)의 피치(PT)에 따라서 조정되어 있다. 구체적으로는 측정간격(LM)은 묘화영역(131)의 선단 및 후단에 각각 대응하는 얼라인먼트 마크(132)의 피치(PT)(도 3 참조)에 10mm~50mm정도를 가산한 값으로 조정되어 있다.
컨트롤러(190)는 리니어 인코더(116)로부터의 펄스신호에 의해 노광 스테이지(108) 상의 기판재료(102)의 위치를 판단함과 아울러 화상정보에 기초하여 기판재료(102)에 있어서의 각 얼라인먼트 마크(132)의 위치를 판단하고, 얼라인먼트 마크(132)가 CCD 카메라(124,126,128)의 촬상위치(PI)에 도달하면 스트로브(130)를 발광시켜서 CCD 카메라(124,126,128)에 의해 피노광면(120)에 있어서의 얼라인먼트 마크(132)를 포함하는 촬상영역을 촬상시킨다. 이 때, CCD 카메라(124,126,128)에 의해 얻어진 촬상정보는 화상처리부(194)에 출력된다. 화상처리부(194)는 촬상정보를 얼라인먼트 마크(132)의 주사방향 및 폭방향에 걸친 위치에 대응하는 위치정보로 변환하고, 이 위치정보를 컨트롤러(190)에 출력한다.
컨트롤러(190)는 화상처리부(194)로부터의 얼라인먼트 마크(132)의 위치정보에 기초하여 1개의 묘화영역(131)에 대응하여 설치된 복수개의 얼라인먼트 마크(132)의 위치를 각각 판단하고, 이들 얼라인먼트 마크(132)의 위치로부터 묘화영역(131)의 주사방향 및 폭방향에 걸친 위치 및 묘화영역(131)의 주사방향에 대한 경사량을 각각 판단한다.
이 후, 컨트롤러(190)는 묘화영역(131)의 주사방향을 따른 위치에 기초하여 묘화영역(131)에 대한 노광개시의 타이밍을 산출함과 아울러 묘화영역(131)의 폭방향에 걸친 위치 및 주사방향에 대한 경사량에 기초하여 배선패턴에 대응하는 화상정보에 대한 변환처리를 실행하고, 변환처리한 화상정보를 프레임 메모리 내에 격납한다. 여기서, 변환처리의 내용으로서는 좌표원점을 중심으로 하여 화상정보를 회전시키는 좌표변환처리, 폭방향에 대응하는 좌표축을 따라서 화상정보를 평행이동시키는 좌표변환처리가 포함된다. 또한 필요에 따라서 컨트롤러(190)는 묘화영역(131)의 폭방향 및 주사방향을 따른 신장량 및 축장(縮長)량에 대응시켜서 화상정보를 신장 또는 축장시키는 변환처리를 실행한다.
또한, 도 3(B)에 도시하는 바와 같이, 묘화영역(131)이 얼라인먼트 마크 (132)에 의해 주사방향을 따라서 복수의 작은 영역(131A,131B)으로 분할되어 있는 경우에는 컨트롤러(190)는 각 작은 영역(131A,131B)마다 위치 및 경사를 판단하고, 각각의 작은 영역(131A,131B)에 대응하는 화상정보마다 상기 변환처리를 실행한다.
컨트롤러(190)는 묘화영역(131)의 후단에 대응하는 얼라인먼트 마크(132)가 촬상위치를 통과한 후, 묘화영역(131)의 선단이 노광위치(PE)에 도달하는 타이밍에 동기하고, 노광개시신호를 스캐너 제어부(192)에 출력함으로서 스캐너 제어부(192)는 프레임 메모리에 기억된 화상정보를 복수 라인분씩 순차 판독하고, 데이터 처리부에 의해 판독된 화상정보에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 제어신호를 생성함과 아울러 미러 구동제어부에 의해 생성된 제어신호에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 DMD(50)의 마이크로 미러 각각이 온오프제어한다.
파이버 어레이 광원(66)으로부터 DMD(50)에 레이저광이 조사되면 DMD(50)의 마이크로 미러가 온상태일 때에 반사된 레이저광은 렌즈시스템(54,58)에 의해 기판재료(102)의 피노광면(56) 상에 결상된다. 이와 같이 하여 파이버 어레이 광원(66)으로부터 출사된 레이저광이 화소마다 온오프되어서 기판재료(102)이 묘화영역 (131)이 DMD(50)의 사용화소수와 대략 동일한 수의 화소단위[노광영역(168)]로 노광된다. 또한, 기판재료(102)[기판재료(102)]가 노광 스테이지(108)와 함께 일정속도로 이동됨으로서 기판재료(102)가 레이저 스캐너(134)에 의해 스캐너 이동방향과반대의 방향으로 부주사되고, 각 노광헤드(166)마다 띠형상의 노광종료영역(170)(도 7 및 도 8 참조)이 형성된다.
도 21(A) 및(B)에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서는 DMD(50)에는 주주사방향으로 마이크로 미러가 800개 배열된 마이크로 미러열이 부주사방향으로 600조 배열되어 있지만 본 실시형태에서는 컨트롤러에 의해 일부의 마이크로 미러열(예컨대, 800개×100열)만큼이 구동되도록 제어한다.
도 21(A)에 도시하는 바와 같이, DMD(50)의 중앙부에 배치된 마이크로 미러열을 사용하여도 좋고, 도 21(B)에 도시하는 바와 같이, DMD(50)의 단부에 배치된 마이크로 미러열을 사용하여도 좋다. 또한, 일부의 마이크로 미러에 결함이 발생한 경우에는 결함이 발생하지 않은 마이크로 미러열을 사용하는 등, 상황에 따라서 사용하는 마이크로 미러열을 적절하게 변경하여도 좋다.
DMD(50)의 데이터 처리속도에는 한계가 있고, 사용하는 화소수에 비례하여 1라인당 변조속도가 결정되므로 일부의 마이크로 미러열만큼을 사용함으로써 1라인당 변조속도가 빠르게 된다. 한편, 연속적으로 노광헤드를 노광면에 대해서 상대 이동시키는 노광방식의 경우에는 부주사방향의 화소를 전부 사용할 필요는 없다.
예컨대, 600조의 마이크로 미러열의 내, 300조만큼 사용하는 경우에는 600조 전부 사용하는 경우와 비교하면 1라인당 2배 빠르게 변조할 수 있다. 또한, 600조의 마이크로 미러열의 내, 200조만큼 사용하는 경우에는 600조 전부 사용하는 경우와 비교하면 1라인당 3배 빠르게 변조할 수 있다. 즉, 부주사방향으로 500mm의 영역을 17초로 노광할 수 있다. 또한, 100조만큼 사용하는 경우에는 1라인당 6배 빠르게 변조할 수 있다. 즉, 부주사방향으로 500mm의 영역을 9초로 노광할 수 있다.
사용하는 마이크로 미러열의 수, 즉, 부주사방향으로 배열된 마이크로 미러의 개수는 10이상에서 또한 200이하가 바람직하다. 10이상에서 또한 100이하가 보다 바람직하다. 1화소에 상당하는 마이크로 미러 1개당 면적은 15㎛×15㎛이므로 DMD(50)의 사용영역으로 환산하면 12mm×150㎛이상에서 또한 12mm×3mm이하의 영역이 바람직하고, 12mm×150㎛이상에서 또한 12mm×1.5mm의 영역이 보다 바람직하다.
컨트롤러(190)는 기판재료(102)의 최선단에 위치하는 묘화영역(131)에 대한 노광을 완료하면 상기 최선단의 묘화영역(131)에 대한 경우와 마찬가지로 2번째의 묘화영역(131)에 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크(132)를 촬상위치(PI)에서 촬상하고, 이 촬상에 의해 얻어진 촬상정보에 기초하여 2번째의 묘화영역(131)의 위치 및 경사를 판단한 후, 이 위치 및 경사에 기초하여 변환처리된 화상정보에 기초하여 2번째의 묘화영역(131)에 대한 노광을 실행하고, 이 동작을 최후단에 위치하는 묘화영역(131)에 대한 노광이 완료하기까지 반복한다.
컨트롤러(190)는 기판재료(102)의 모든 묘화영역(131)에 대한 노광완료후, 노광 스테이지(108)가 반출위치에 도달하면 리니어 모터(110)에 의해 노광 스테이지(108)를 반출위치에 정지시키고, 반출 리프터(150)에 의해 기판재료(102)를 노광 스테이지(108) 상으로부터 롤러 컨베이어(146) 상으로 반송한다. 또한, 컨트롤러 (190)는 반출 리프터(150)에 의해 기판재료(102)가 노광 스테이지(108) 상으로부터 잡아올려지면 리니어 모터(110)에 의해 노광 스테이지(108)를 반입위치측으로 노광속도보다 고속(노광속도의 10배~20배정도)으로 이동개시시키고, 노광 스테이지(108)를 반입위치에 복귀시킨다.
이어서, 컨트롤러(190)는 반입 리프터(140)에 의해 기판재료(102)를 프리 얼라인먼트 테이블(136) 상으로부터 노광 스테이지(108) 상으로 반송한다. 이 때, 노광 스테이지(108)가 반입위치로 복귀하기 전에 미리 암부(144)에 의해 기판재료 (102)를 흡착하고, 상기 암부(144)를 반입위치의 상방에서 대기시켜 둠으로써 기판재료(102)를 노광 스테이지(108) 상으로 반송하기 때문에 소요 시간을 짧게 할 수 있다. 레이저 노광장치(100)에서는 반입위치에 있는 노광 스테이지(108) 상에 적재된 기판재료(102)를 순차 스테이지 이동방향을 따라서 반출위치측으로 이동시키면서 기판재료(102)에 있어서의 묘화영역(131)을 레이저광에 의해 노광하고, 묘화영역(131)에 배선패턴에 대응하는 잠상을 형성한다. 단, 컨트롤러(190)는 화상정보가 갱신된 경우에는 이 화상정보로부터 판단되는 얼라인먼트 마크(132)의 피치(PT)에 따라서 CCD 카메라(124,126,128)와 레이저 스캐너(134)의 측정간격(LM)이 조정된 후에 기판재료(102)에 대한 노광동작을 개시시킨다.
이상 설명한 본 실시형태의 레이저 노광장치(100)에서는 주사방향을 따른 CCD 카메라(124,126,128)로부터 레이저 스캐너(134)까지의 측정거리(LM)를 묘화영역(131)의 선단 및 후단에 각각 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크(132)의 피치(PT)이상의 길이로 함으로써 기판재료(102)에 있어서의 임의의 묘화영역(131)을 레이저 스캐너(134)로부터의 레이저빔(B)에 의해 노광할 때에 상기 묘화영역(131)의 선단에 대응하는 얼라인먼트 마크(132)가 노광위치에 도달한 시점에서 상기 묘화영역 (131)의 후단에 대응하는 얼라인먼트 마크(132)가 반드시 촬상위치(PI)를 통과하고, CCD 카메라(124,126,128)에 의해 묘화영역(131)의 선단 및 후단에 각각 대응하는 얼라인먼트 마크(132)가 이미 판독되어 있으므로 얼라인먼트 마크(132)를 판독하기 위해서 기판재료(102)를 정지시키거나 또는 기판재료(102)를 주사방향과는 반대의 방향으로 상대적으로 되돌리는 일없이 임의의 묘화영역(131)에 대한 노광개시로부터 종료까지 기판재료(102)의 주사방향으로의 상대이동을 계속하면서 묘화영역 (131)의 위치 및 경사를 판단한 후, 레이저 스캐너(134)가 노광대상이 되는 묘화영역(131)을 화상정보에 기초하여 변조된 광빔에 의해 노광할 수 있다. 이 결과, 1쌍의 기판재료(102)에 복수의 묘화영역(131)이 설정되어 있는 경우에도 묘화영역 (131)의 증가에 수반하는 기판재료(102)에 대한 노광(화상형성)시간의 증가를 방지할 수 있다.
(제 2 실시형태)
도 4~도 6에는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 레이저 노광장치가 도시되어 있다. 이 레이저 노광장치(200)는 제 1 실시형태에 관한 레이저 노광장치(100)와 마찬가지로 기판재료(102)를 화상정보에 의해 변조된 레이저빔(B)에 의해 노광하고, 상기 기판재료(102)에 프린트 배선기판의 배선패턴에 대응하는 화상(잠상)을 형성하는 것이다. 또한, 상기 제 2 실시형태에 관한 레이저 노광장치(200)에서는 제 1 실시형태에 관한 레이저 노광장치(100)와 공통의 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 레이저 노광장치(200)에는 두꺼운 플레이트형상으로 형성된 지지 기대(202)가 설치되어 있다. 지지 기대(202)는 그 면형상이 기판재료(102)에 대한 주사방향(화살표 S방향)을 길이방향으로 하는 대략 직사각형으로 되어 있고, 지지 기대(202)의 상면 양단부에는 각각 주사방향과 평행한 스테이지 이동방향(화살표 M방향)으로 직선적으로 연장되는 1쌍의 가이드홈(204)이 형성되어 있다. 지지 기대(202) 상에는 스테이지 이동방향의 중앙 부근으로서 폭방향(화살표 W방향)으로는 1쌍의 가이드홈(204)의 사이에 플레이트형상의 노광 스테이지(206)가 배치되어 있다.
지지 기대(202) 상에는 노광 스테이지(206)를 걸치도록 하방을 향하여 개구한 대략 コ자형상으로 형성된 지지 게이트(208) 및 지지 게이트(210)가 설치되어 있다. 이들 지지 게이트(208,210)는 그 양측의 하단부가 각각 가이드홈(204)에 삽입되어 있고, 이 가이드홈(204)을 통해서 지지 기대(202) 내에 배치된 리니어 모터 (212,210)(도 23 참조)에 연결되어 있다. 이들 리니어 모터(212,210)는 지지 게이트(208,210)를 각각 스테이지 이동방향을 따라서 구동한다.
여기서, 복수 다이(본 실시형태에서는 3다이)의 CCD 카메라(124,126,128)가 탑재되고, 또한, 상류측(도 4에서는 우측)에 배치된 지지 게이트(210)에는 레이저 스캐너(134)가 탑재되어 있다. 주사방향을 따라서 하류측(도 4에서는 좌측)에 배치된 지지 게이트(208)에는 복수 다이(본 실시형태에서는 3다이)의 CCD 카메라 (124,126,128)가 탑재되고, 도한, 상류측(도 4에서는 우측)에 배치된 지지 게이트 (210)에는 레이저 스캐너(134)가 탑재되어 있다. 여기서, CCD 카메라(124,126,128) 및 레이저 스캐너(134)는 각각 제 1 실시형태의 레이저 노광장치(100)에서 이용되고 있는 것과 구조가 공통화되어 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 노광 스테이지(206)의 상면부는 기판재료(102)가 적재되는 평면형상의 적재면(216)으로 되어 있다. 이 적재면(216)에는 기판재료 (102)를 부압에 의해 흡착하기 위한 흡착홈(도시생략)이 개구하고 있고, 이 흡착홈에는 적재면(216) 상으로의 기판재료(102)의 적재시에 진공펌프 등의 진공발생장치로부터 부압이 공급됨으로써 적재면(216) 상에 적재된 기판재료(102)가 흡착홈 내의 부압의 작용에 의해 적재면(216) 상에 밀착상태로 고정된다. 여기서, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, CCD 카메라(124,126,128)가 탑재된 지지 게이트(208)는 노광 스테이지(206)에 대해서 주사방향 상측의 촬상대기위치로부터 주사방향 하류측의 촬상완료위치까지의 범위에서 이동가능하게 되고, 또한, 레이저 스캐너 (134)가 탑재된 지지 게이트(210)도 노광 스테이지(206)에 대해서 주사방향 상측의 노광대기위치로부터 주사방향 하류측의 노광완료위치까지의 범위에서 이동가능하게 되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 레이저 노광장치(200)에는 주사방향을 따라서 지지 기대(104)의 상류측(도 4에서는 우측)에 평판형상의 프리 얼라인먼트 테이블 (218)이 설치되어 있다. 이 프리 얼라인먼트 테이블(218)은 그 상면부가 평면형상의 적재면(220)으로 되어 있다. 이 적재면(220)에는 기판재료(102)를 스테이지 이동방향 및 폭방향을 따라서 소정의 적재위치로 위치결정하기 위한 위치결정 돌기 (221)가 형성되어 있다. 레이저 노광장치(200)에서는 화상형성완료후에 노광 스테이지(108)가 반출위치로부터 반입위치로 복귀하면 1장의 기판재료(102)가 그 선단 및 편측의 측단이 위치결정 돌기(139)에 각각 접촉하도록 프리 얼라인먼트 테이블(218)의 적재면(220) 상에 적재됨으로써 기판재료(102)가 적재면(138)에 있어서의 적재위치에 일정한 위치결정 정밀도로 위치결정된다.
레이저 노광장치(200)에는 프리 얼라인먼트 테이블(218) 상에 적재된 기판재료(102)를 반입위치에 있는 노광 스테이지(108) 상으로 반송하기 위한 반입 리프터 (140)가 설치되어 있다. 반입 리프터(140)는 프리 얼라인먼트 테이블(218)의 상류측에 배치된 본체부(도시생략)로부터 주사방향을 따라서 하류측으로 연장되고, 또한, 본체부에 의해 스테이지 이동방향 및 상하방향(화살표 H방향)을 따라서 이동가능하게 지지된 1쌍의 암부(224)를 구비하고 있고, 이 암부(224)의 선단측의 하면은 복수의 흡착구멍(도시생략)이 개구한 기판재료(102)의 흡착면으로 되어 있고, 암부 (224)의 흡착구멍에는 진공펌프 등의 진공발생장치가 접속되어 있다.
반입 리프터(222)는 프리 얼라인먼트 테이블(218) 상에 기판재료(102)가 적재되면 이 기판재료(102)를 암부(224)에 의해 흡착하여 프리 얼라인먼트 테이블 (218) 상으로부터 노광 스테이지(206) 상으로 반송하고, 기판재료(102)를 노광 스테이지(206)의 적재면(216) 상에 적재된다. 이 때, 반입 리프터(222)는 피노광면 (120)의 중심과 적재면(216)의 중심이 일치하고, 또한, 기판재료(102)가 스테이지 이동방향에 대해서 경사가 생기지 않도록 기판재료(102)를 적재면(216)에 있어서의 소정의 기준위치에 적재한다. 단, 기판재료(102)를 프리 얼라인먼트 테이블(218) 상에 적재되었을 때의 위치결정오차, 암부(224)를 노광 스테이지(206) 상에 정지시킬 때의 위치결정오차 등의 영향에 의해 기준위치에 대해서 기판재료(102)에는 약간의 위치결정오차가 불가피적으로 생긴다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 레이저 노광장치(200)에는 주사방향을 따라서 지지 기대(202)의 하류측(도 4에서는 좌측)에 롤러 컨베이어(226)가 설치되어 있다. 이 롤러 컨베이어(226)는 스테이지 이동방향을 따라서 배열된 복수개의 반송 롤러(228) 및 이들 반송롤러(228)를 회전시키는 구동부(도시생략)를 구비하고 있다. 롤러 컨베이어(226)는 기판재료(102)가 지지 기대(202)측의 단부에 적재되면 복수개의 반송 롤러(228)에 의해 기판재료(102)를 지지 기대(202)로부터 이간하는 반출방향으로 반송하고, 상기 기판재료(102)를 일시 보관용 스택 다이 등에 반송한다.
또한, 레이저 노광장치(200)에는 반출위치에 있는 노광 스테이지(206) 상에 적재된 기판재료(102)를 롤러 컨베이어(226) 상으로 반송하기 위한 반출 리프터 (230)가 설치되어 있다. 반출 리프터(230)는 롤러 컨베이어(226)의 주사방향 하류측에 배치된 본체부(도시생략)로부터 주사방향을 따라서 상류측으로 연장되고, 또한, 본체부에 의해 스테이지 이동방향 및 상하방향(화살표 H방향)을 따라서 이동가능하게 지지된 1쌍의 암부(232)를 구비하고 있고, 이 암부(232)의 선단측의 하면은 복수의 흡착구멍(도시생략)이 개구한 기판재료(102)의 흡착면으로 되어 있고, 암부 (232)의 흡착구멍에는 진공펌프 등의 진공발생장치가 접속되어 있다.
반출 리프터(230)는 노광 스테이지(206) 상의 기판재료(102)에 대한 노광이 완료하면 노광 스테이지(206) 상의 기판재료(102)를 암부(232)에 의해 흡착하여 노광 스테이지(206) 상으로부터 롤러 컨베이어(226) 상으로 반송하고, 기판재료(102)를 롤러 컨베이어(226)의 단부 상에 적재한다. 이것에 연동하여 롤러 컨베이어(226)는 기판재료(102)를 반출방향으로 반송 개시한다.
이어서, 레이저 노광장치(200)에 있어서의 제어시스템의 구성에 관해서 설명한다. 도 23에 도시하는 바와 같이, 레이저 노광장치(200)는 장치 전체를 제어하기 위한 컨트롤러(234)를 구비하고 있고, 이 컨트롤러(234)에는 반송제어부(236), 화상처리부(194) 및 스캐너 제어부(192)가 각각 접속되어 있다.
여기서, 반송제어부(236)는 지지 게이트(208)에 연결된 리니어 모터(212) 및 리니어 인코더(213)에 접속되고, 지지 게이트(208)의 이동시에 리니어 모터(212)에 구동펄스신호를 출력하여 리니어 모터(212)의 구동을 제어한다. 이 때, 반송제어부 (236)는 리니어 인코더(213)로부터의 펄스신호에 기초하여 리니어 모터(212)를 피드백 제어한다. 또한, 반송제어부(236)는 지지 게이트(210)에 연결된 리니어 모터 (214) 및 리니어 인코더(215)에 접속되고, 지지 게이트(210)의 이동시에 리니어 모터(214)에 구동펄스신호를 출력하여 리니어 모터(214)의 구동을 제어한다. 이 때, 반송제어부(236)는 리니어 인코더(215)로부터의 펄스신호에 기초하여 리니어 모터(214)를 피드백 제어한다.
이어서, 상기와 같이 구성된 본 실시형태에 관한 레이저 노광장치(200)의 동작에 관해서 설명한다.
레이저 노광장치(200)에서는 반입 리프터(222)에 의해 기판재료(102)가 프리 얼라인먼트 테이블(136) 상으로부터 노광 스테이지(108) 상에 반송되면 리니어 모터(212)에 의해 지지 게이트(208)가 촬상대기위치로부터 촬상완료위치측으로 이동 개시한다. 이 때, 반송제어부(236)는 지지 게이트(208)에 탑재된 CCD 카메라(124,126,128)가 기판재료(102)의 얼라인먼트 마크(132)에 대한 촬상위치(PI)에서 일시 정지하도록 지지 게이트(208)를 간헐적으로 이동시키고, 이 때의 지지 게이트 (208), 즉, CCD 카메라(124,126,128)의 주사방향으로의 평균적인 이동속도가 레이저 스캐너(134)에 의한 노광속도보다 고속으로 되도록 촬상위치(PI) 간에 있어서의 이동속도를 설정한다.
또한, CCD 카메라(124,126,128)는 노광속도보다 고속이면 얼라인먼트 마크 (132) 상에서 정지시키는 일없이 일정속도로 주사방향으로 이동시켜도 좋고, 또한, 레이저 스캐너(134)로부터 항상 소정의 간격을 둘 수 있는 경우에는 제 1 실시형태에 관한 레이저 노광장치(100)의 경우와 마찬가지로 노광속도와 등속도로 주사방향으로 이동시켜도 좋다.
컨트롤러(190)는 지지 게이트(208)에 의해 CCD 카메라(124,126,128)가 얼라인먼트 마크(132)에 대한 촬상위치(PI)에 정지하면 스트로브(130)를 발광시켜서 CCD 카메라(124,126,128)에 의해 기판재료(102)에 있어서의 얼라인먼트 마크(132)를 포함하는 촬상영역을 촬상시킨다. 이 때, CCD 카메라(124,126,128)에 의해 얻어진 촬상정보는 화상처리(194)로 출력된다. 화상처리부(194)는 촬상정보를 얼라인먼트 마크(132)의 주사방향 및 폭방향에 걸친 위치에 대응하는 위치정보로 변환하고, 이 위치정보를 컨트롤러(234)에 출력한다.
컨트롤러(234)는 화상처리부(194)로부터의 얼라인먼트 마크(132)의 위치정보에 기초하여 1개의 묘화영역(131)에 대응하여 설치된 복수개의 얼라인먼트 마크 (132)의 위치를 각각 판단하고, 이들 얼라인먼트 마크(132)의 위치로부터 묘화영역(131)의 주사방향과 폭방향에 걸친 위치 및 묘화영역(131)의 주사방향에 대한 경사량을 각각 판단한다.
컨트롤러(234)는 적어도 지지 게이트(208)가 최상류측에 위치하는 묘화영역 (131)의 후단에 대응하는 얼라인먼트 마크(132) 상을 통과한 후, 리니어 모터(214)에 의해 지지 게이트(210)를 노광대기위치로부터 노광완료위치측으로 이동 개시시킨다. 이 때, 반송제어부(236)는 지지 게이트(210)가 정확하게 레이저 스캐너(134)에 의한 노광속도로 이동하도록 리니어 인코더(215)로부터의 펄스신호에 기초하여 리니어 모터(214)를 구동 제어한다.
컨트롤러(234)는 묘화영역(131)의 위치에 기초하여 묘화영역(131)에 대한 노광개시의 타이밍을 산출함과 아울러 묘화영역(131)의 폭방향에 걸친 위치 및 주사방향에 대한 경사량에 기초하여 배선패턴에 대응하는 화상정보에 대한 변환처리를 실행하고, 변환처리한 화상정보를 프레임 메모리 내에 격납한다. 여기서 변환처리의 내용으로서는 좌표원점을 중심으로 하여 화상정보를 회전시키는 좌표변환처리, 폭방향에 대응하는 좌표축을 따라서 화상정보를 평행이동시키는 좌표변환처리가 포함된다. 또한 필요에 따라서 컨트롤러(234)는 묘화영역(131)의 폭방향 및 주사방향을 따른 신장량 및 축장량에 대응시켜서 화상정보를 신장 또는 축장시키는 변환처리를 실행한다.
또한, 도 3(B)에 도시하는 바와 같이, 묘화영역(131)이 얼라인먼트 마크 (132)에 의해 주사방향을 따라서 복수의 작은 영역(131A,131B)으로 분할되어 있는 경우에는 컨트롤러(190)는 각 작은 영역(131A,131B)마다 위치 및 경사를 판단하고,각각의 작은 영역(131A,131B)에 대응하는 화상정보마다 상기 변환처리를 실행한다.
컨트롤러(234)는 CCD 카메라(124,126,128)에 의한 촬상위치(PI)가 묘화영역 (131)의 후단에 대응하는 얼라인먼트 마크(132)를 통과한 후, 레이저 스캐너(134)에 의한 노광위치가 묘화영역(131)의 선단이 노광위치(PE)에 도달하는 타이밍에 동기하고, 노광개시신호를 스캐너 제어부(192)에 출력함으로써 스캐너 제어부(192)는 프레임 메모리에 기억된 화상정보를 복수 라인분씩 순차 판독하고, 데이터 처리부에 의해 판독된 화상정보에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 제어신호를 생성함과 아울러 미러 구동제어부에 의해 생성된 제어신호에 기초하여 각 노광헤드(166)마다 DMD(50)의 마이크로 미러 각각을 온오프제어함으로써 기판재료(102)의 최선단에 위치하는 묘화영역(131)에 대한 노광이 행해져 간다.
이 때, 지지 게이트(208)에 탑재된 CCD 카메라(124,126,128)의 평균적인 이동속도가 레이저 스캐너(134)의 노광속도보다도 고속인 것때문에 최선단의 묘화영역(131)에 대한 노광완료시에는 CCD 카메라(124,126,128)에 의해 2번째에 위치하는 묘화영역(131)에 대응하는 모든 얼라인먼트 마크(132)의 촬상이 완료하고, 컨트롤러(234)에 의해 2번째의 묘화영역(131)의 위치 및 경사가 각각 판단되고 있다. 컨트롤러(234)는 기판재료(102)의 최선단에 위치하는 묘화영역(131)에 대한 노광을 완료하면 2번째의 묘화영역(131)의 위치 및 경사에 기초하여 변환처리된 화상정보에 기초하여 2번째의 묘화영역(131)에 대한 노광을 실행하고, 이 동작을 최후단에 위치하는 묘화영역(131)에 대한 노광이 완료하기까지 반복한다.
컨트롤러(234)는 지지 게이트(208)가 도 6에 도시되는 촬상완료위치에 도달한 후, 지지 게이트(210)가 도 6에 도시되는 노광완료위치에 도달하면 지지 게이트 (208,210)를 각각 주사방향 상류측으로 이동시켜서 촬상개시위치 및 노광개시위치로 복귀시킴과 아울러 반출 리프터(230)에 의해 기판재료(102)를 노광 스테이지 (206) 상으로부터 롤러 컨베이어(226) 상으로 반송한다. 이 때, 컨트롤러(234)는 지지 게이트(208,210)를 노광속도보다도 고속(노광속도의 10배~20배정도)으로 이동시키는 주사방향 상류측으로 이동시킨다.
이어서, 컨트롤러(234)는 반입 리프터(222)에 의해 기판재료(102)를 프리 얼라인먼트 테이블(218) 상으로부터 노광 스테이지(206) 상으로 반송한다. 레이저 노광장치(200)에서는 노광 스테이지(206) 상에 기판재료(102)가 적재되면 지지 게이트(208,210)를 주사방향으로 이동시키면서 기판재료(102)에 있어서의 묘화영역 (131)을 레이저광에 의해 노광하고, 묘화영역(131)에 배선패턴에 대응하는 잠상을 형성한다. 단, 컨트롤러(234)는 화상정보가 갱신된 경우에는 상기 화상정보로부터 판단되는 얼라인먼트 마크(132)의 피치(PT)에 따라서 지지 게이트(208)의 정지위치를 재설정한다.
이상 설명한 본 실시형태의 레이저 노광장치(200)에서는 컨트롤러(234)가 화상처리(194)에 의해 위치가 판단된 묘화영역(131)에 대한 노광시에 레이저 스캐너 (134)를 주사방향으로 묘화영역(131)에 대한 노광속도로 이동시킴과 아울러 레이저 스캐너에 의한 묘화영역(131)에 대한 노광개시전에 상기 레이저 스캐너(134)에 의해 노광되는 묘화영역(131)의 선단 및 후단에 각각 대응하는 얼라인먼트 마크(132) 상을 CCD 카메라(124,126,128)가 통과하고 있도록 CCD 카메라(124,126,128)를 주사방향을 따라서 이동시킴으로써 기판재료(102)에 있어서의 임의의 묘화영역(131)을 레이저 스캐너(134)로부터의 레이저빔(B)에 의해 노광개시하는 시점, 즉, 노광대상이 되는 묘화영역(131)의 선단이 노광위치에 도달한 시점에서 상기 묘화영역의 선단 및 후단에 대응하는 얼라인먼트 마크가 각각 판독위치를 통과하고, 판독부에 의해 묘화영역의 선단 및 후단에 각각 대응하는 얼라인먼트 마크가 이미 판독되어 있으므로 얼라인먼트 마크를 판독하기 위하여 노광부를 정지시키는 일없이 기록매체에 대한 노광개시로부터 종료까지 노광부를 소정의 노광속도로 이동시킨 채, 노광부가 노광대상이 되는 묘화영역을 정보처리부로부터의 화상정보로 변조된 광빔에 의해 노광할 수 있다. 이 결과, 기록매체에 복수의 묘화영역이 설치되어 있는 경우에도 묘화영역의 증가에 수반되는 기록매체에 대한 화상형성시간의 증가를 방지할 수 있다.
또한, 이상의 설명의 제1 및 제 2 실시형태에 관한 설명에서는 레이저 노광장치(100,200)에 의해 프린트 배선기판의 소재가 되는 기판재료(102)를 노광하는 경우에 관해서만 설명하였지만 본 발명에 관한 구성을 갖는 노광장치는 기판재료 (102) 이외에도 PS판, CT쇄판 등의 감광성 인쇄판, 감광지 등의 감광재료에 대한 직접 노광에 이용할 수 있고, 이들을 노광하기 위한 광빔으로서는 레이저빔 이외에도 가시광선, X선 등도 이용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 노광장치에 의하면 기록매체에 복수의 묘화영역이 설정되어 있는 경우에도 묘화영역의 증가에 수반하여 기록매체에 대한 화상형성시간이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 기록매체를 소정의 주사방향으로 상대적으로 이동시키면서 이 기록매체에 있어서의 소정의 묘화영역을 화상정보에 기초하여 변조된 광빔에 의해 노광하여 상기 묘화영역에 화상정보에 대응하는 화상을 형성하는 노광장치로서,
    상기 주사방향으로 상대적으로 이동하는 기록매체에 대향하는 판독위치에서 이 기록매체로부터 묘화영역에 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크를 판독하는 판독부;
    상기 판독부로부터의 판독정보에 기초하여 기록매체에 있어서의 묘화영역의 위치를 판단함과 아울러 이 묘화영역의 위치에 따라서 화상정보에 대한 위치변환처리를 행하는 정보처리부; 및
    상기 주사방향을 따라서 상기 판독부의 하류측에 배치되고, 상기 주사방향으로 상대적으로 이동하는 기록매체에 대향하는 노광위치에서 이 기록매체의 묘화영역을 상기 정보처리부로부터의 화상정보에 기초하여 변조된 광빔에 의해 노광하여 상기 묘화영역에 화상을 형성하는 노광부를 갖고:
    상기 주사방향에 걸친 상기 판독부로부터 상기 노광부까지의 거리를 이 노광부에 의해 노광되는 묘화영역의 선단 및 후단, 또는 이 묘화영역이 상기 주사방향을 따라서 구획된 작은 영역의 선단 및 후단에 각각 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크의 피치이상의 길이로 한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기록매체가 탑재되는 노광 스테이지; 및
    상기 판독부에 의한 얼라인먼트 마크의 판독시 및 상기 노광부에 의한 묘화영역에의 노광시에 상기 노광 스테이지를 상기 주사방향을 따라서 이동시켜 상기 노광 스테이지 상에 탑재된 기록매체를 상기 주사방향으로 상기 노광부에 의한 노광속도로 이동시키는 스테이지 구동수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주사방향에 걸친 상기 판독부로부터 상기 노광부까지의 거리를, 상기 정보처리부에 의해 위치가 판단되는 묘화영역에 대응한 얼라인먼트 마크의 피치에 따라서 변화시키는 노광위치 조정수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 기록매체에 있어서의 소정의 묘화영역을 화상정보에 따라서 변조된 광빔에 의해 노광하여 상기 묘화영역에 화상정보에 대응하는 화상을 형성하는 노광장치로서,
    기록매체가 탑재되는 노광 스테이지;
    소정의 주사방향으로 이동하면서 상기 노광 스테이지 상의 기록매체에 대향하는 판독위치에서 상기 기록매체로부터 묘화영역에 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크를 판독하는 판독부;
    상기 판독부로부터의 판독정보에 기초하여 기록매체에 있어서의 묘화영역의위치를 판단함과 아울러 이 묘화영역의 위치에 따라서 화상정보에 대한 위치변환처리를 행하는 정보처리부;
    상기 주사방향을 따라서 상기 판독부의 하류측에 배치되고, 상기 주사방향으로 이동하면서 상기 노광 스테이지 상의 기록매체에 대향하는 노광위치에서 이 기록매체의 묘화영역을 상기 정보처리부로부터의 화상정보에 기초하여 변조된 광빔에 의해 노광하여 상기 묘화영역에 화상을 형성하는 노광부;
    상기 정보처리부에 의해 위치가 판단된 묘화영역에 대한 노광시에 상기 노광부를 상기 주사방향으로 상기 묘화영역에 대한 화상형성속도로 이동시키는 노광부 구동수단; 및
    상기 노광부에 의한 묘화영역에 대한 노광개시전에 상기 노광부에 의해 노광되는 묘화영역의 선단 및 후단, 또는, 상기 묘화영역이 상기 주사방향을 따라서 구획된 작은 영역의 선단 및 후단에 대응하여 형성된 얼라인먼트 마크의 상기 판독위치를 상기 판독부가 통과하고 있도록 이 판독부를 상기 주사방향을 따라서 이동시키는 판독부 구동수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
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