JP2006521930A - 位置決め方法、装置及びその製品 - Google Patents
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Abstract
Description
基準位置と該基準位置の周辺の加工物表面上の位置との間の距離を保持するステップと、
基準位置が加工物表面に対して固定距離で維持されるように加工物の厚さの局所的変化に対応するステップからなるステップによって特徴付けられる方法が提供される。
現在の加工基準位置と基準位置の周辺の加工物の現在の第1の表面位置との間の距離に対する位置保持手段、及び
加工基準位置を加工物の表面に対して固定した距離に保持させ、及び/又は、
キャリア及び移送システムで、水平方向に対して垂直か又は他のある角度のいずれかをなすX軸及びY軸によって決められる加工物平面で経路に沿って加工物を変位させて、加工基準位置を加工物の局所的厚さの変動量と一致させる基準位置決め手段、
によって特徴付けられる。
図1
本発明を加工関連において設定するために、加工物11のマイクロマシニングを行うレーザシステム10を概略的に説明する。システム10は、2つの光学セクション:
ビーム整形及び均質化光学セクション10A;及び
マスク投影光学系10B
を内蔵する。レーザ12は、部分13C及びエネルギ分布13Eを有する出力ビーム13を与えるマルチモード高出力固体レーザである。出力ビーム13は、ビームエキスパンダ14へ入り、その結果拡大された円部分の出力ビーム15を得てビーム整形及び均質化ユニット16に入り、そこから均一な部分エネルギのビーム17がマスク面において形成され、マスク投影セクション10B内を通過する。
本図は、紫外線エキシマレーザ81を使用する第2のマシニングプロセスを表す。レーザ81は、ビーム整形及び均質化ステージ83に供する出力ビーム82を供給し、該ステージ上でビーム82は、拡大される場合には、レンズ84を通過してビーム85を形成し、ビーム85が2重アレイホモジナイザ86へ入り複数のビーム87を生じさせる。ビーム87はフィールドレンズ88に入った後にマスク89を通過してビーム90となり、ビーム90が、投影レンズ91を通過して加工物92上に必要な像を形成する。
正確且つ再現可能な位置決めに関する本発明による2つの新しいシステムの概要を次に説明する。
本図は、キャリア32(加工物移送システムの一部を形成する)上に位置付けされた加工物31を備えるマイクロマシニングユニットの出力端30の概略図を示す。加工物31は、X軸の方向(図面の平面に垂直な方向)でレール33に沿って移動することができる。この場合、図1のビーム23に対応するレーザビーム34は、基準位置Aに合焦され、加工物31の所定領域を除去することによって加工物31の第1の表面31Sにマイクロマシニングを行う。空気パック37は、以下で説明するように、必要な時に基準位置Aの位置を自動的に制御するために設けられている。
実際には、機械加工されることになる多くの加工物は、その全長(X軸に沿って存在するものと考える)にわたって均一な(Z軸方向で)厚さではないことが判っている。図3Aは、図3の部分拡大図である。この場合、加工物31の厚さは、最小厚さTから最大厚さ(T+t)まで厚さtだけ変動し得る。厚さの変動は、加工物の実際のZ軸寸法の変化に起因するか、又はチャック水準の変化などの支持異常に起因する可能性もある。
本図は、図3Aに関連して説明した幾つかの点で類似したシステムを示す。しかしながら、本実施形態は、図3に示すような加工物に対する基準位置の移動ではなく、基準位置に対する加工物の移動を提供する。本実施形態は、レンズ調節を行う必要性がないので、パックを合焦レンズ又は像形成レンズに対して固定位置に保持することができる。本実施形態では、第2の環状空気ユニット43が、加工物44の第1の表面44Sに向かって配向されるパック45の働きを補完するように、加工物44の第2の表面44Tに配向されて設けられている。
本体部材102を備える流体装置101(又はパック)は、加工面103を有する。本体部材102は、レーザビームがマイクロマシニングプロセスのために配向されて通過する中央スロット104を備えた形態の円形である。加工面は、流体出口105、106がスロット104の周りでほぼ対称的であり、該流体出口へ向けて、基板表面上で加工面103に均一な支持を与えるように流体流を確立させることができる。本体部材102はこの場合、ポート109に沿って加工面103の下方領域の視野を得ることができるカメラを含むハウジング107に取り付けられる。このようにして通常、スロット104を用いて実施されたレーザマシニングプロセスの結果を観察することができるので、基板の局所領域を機械加工の結果を観察できる。
これらの図は、これまでボウタイ方式(Bow Tie Scheme)と呼ばれたものの主要な特徴を概略的に示している。この場合、加工物73を一定の速度でX軸方向に移動させながらガルバノメータ駆動偏向を用いて、レーザビーム70によって照射された開口の縮小像をユニット71によって基板加工物73の部分72にわたり直線的に高速にスキャンする。各横軸スキャンの後に、ガルバノメータミラーを減速させ、方向を反転させて、反対方向にスキャンを行う。図6に示すように、加工物73上に描かれたラインLは、平行であり、所要ピッチpによって分離される。加工物73の移動を追跡するために、スキャナユニット71は、ステージの移動と平行な方向でビーム70Aを偏向させる第2のミラーユニットを有する。両方のガルバノメータ軸の合成移動は、図6Aに示すようなボウタイに類似する交差したビーム軌跡を生じる。その結果、ダイオード励起Nd:YAGレーザを用い、且つステージ及びスキャナ制御システムによる加工物上のビーム位置決めと共にパルスを発射する正確に同期されたQ−スイッチを内蔵した最大10KHzの繰り返し率を備える高出力レーザ(300ワット程度)を使用して、プラズマディスプレイパネル(「PDP」)のパターン形成用BTS構成を提供することが実施可能であることが判明した。ビーム均質化及び整形技術を使用することによって、マスク平面及び加工物上で準一様なトップハット矩形エネルギ強度分布を生成することができる。堅牢な自立マスクを備えるスキャナ及び光学系を組み込んだマスク投影技術を用いて、T字形又は他の複雑な電極幾何形状を備える個々のPDPパネルを製作することができる。
本発明は、所望の結果を得るために多様な方法で具現化することができる。説明した例示的な実施形態では、加工物の移動は、X軸だけに関係している。しかしながら、移送システムは、X軸に沿った移動の代わり、或いはこれに加えてY軸に対する移動を容易に提供することができる。実施形態において、加工物は、水平取り付けに比べて実際の加工面の利点をもたらすことができる垂直取り付けが示されている。代替的に、取り付けは、水平方向に対してある角度をなしていても良い。
Claims (13)
- 加工物のX軸に平行な経路と、該経路を横切って位置するY軸と、前記経路を横切って位置するZ軸とに沿って、移送システムの一部を形成するキャリアを変位させることができる前記キャリア上に前記加工物を位置付けするステップと、最初の基準位置を横切るように、前記移送システムによって確立された前記経路に相対的に定められた加工基準位置に、前記レーザからの出力ビームにより生成された像を合焦させるステップと、前記出力ビームに実質的に垂直な位置にある前記X軸及びY軸により定められる平面と、前記レーザによって前記加工物がマイクロマシニングを受けることができるように前記移送システムによって前記加工物を前記経路に沿って変位させるステップと、によって特徴付けられる、レーザを用いて加工物をレーザマイクロマシニングする方法において、
前記基準位置と該基準位置の周辺の前記加工物の現在の第1の表面位置との間の距離を保持するステップと、
前記加工基準位置が前記加工物表面に対して固定距離で維持されるように前記加工物の厚さの局所的変動量と一致して前記加工基準位置を変化させるステップと、
によって特徴付けられる方法。 - 前記加工基準位置を変化させるステップが、合焦又は結像レンズを前記加工物に対して変位させるステップによって達成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記加工基準位置を変化させるステップが、前記加工物を合焦又は結像レンズに対して変位させるステップによって達成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記加工物の第1の表面上で流体クッション上に浮かぶ本体部材を含む距離感知装置を用いて感知するステップを行い、前記流体クッションは、前記本体部材を前記第1の表面から所定距離で保持するように前記本体部材から供給される流体流によって達成され、前記加工物の厚さの変化に起因して前記本体部材が該本体部材の現在の位置から変位する場合には、前記第1の表面と垂直な前記本体部材の位置の任意の変化を用いて、現在の基準位置の対応する変化が前記加工基準位置を前記加工物の第1の表面に対する固定距離まで復元するように前記レンズの位置を修正することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記本体部材が前記加工物の第1の側面と相対的に位置付けされ、更なる本体部材が前記第1の側面に対して前記加工物の反対側にある前記加工物の第2の側面に相対的に位置付けられて設けられ、前記更なる本体部材は、前記加工物の局所的厚さが減少すると前記加工物を前記本体部材に向けて付勢する役割を果たすことを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記加工物を前記キャリア上に位置付けするステップが、X軸及びY軸によって決められた前記加工物平面が水平方向に対して垂直又は他のある角度をなすようにすることを特徴とする先出のいずれかの請求項に記載の方法。
- 前記加工物のX軸に平行な経路と、該経路を横切って位置するY軸と、前記経路を横切って位置するZ軸とに沿って変位させることができる、移送システムの一部を形成するキャリアと、最初の基準位置を横断するように、前記移送システムによって確立された前記経路に相対的に定められた所定加工基準位置に、前記レーザからの出力ビームを合焦又は結像させることができる手段と、前記出力ビームに実質的に垂直に位置する前記X軸及びY軸により定められる平面と、前記レーザを使用して前記基準位置において前記加工物がマイクロマシニングを受けることができるように、前記移送システムによって前記加工物を前記経路に沿って変位させる駆動手段と、
によって特徴付けられるレーザを用いて加工物をレーザマイクロマシニングするための装置であって、
現在の加工基準位置と前記基準位置の周辺の前記加工物の現在の第1の表面位置との間の距離を調整する保持手段、及び
前記加工基準位置が前記加工物表面に対して固定距離で維持されるように前記加工基準位置を前記加工物の厚さの局所的変動量と一致させ、及び/又は、
キャリア及び移送システムで、水平方向に対して垂直又は他のある角度のいずれかをなすX軸及びY軸によって決められる加工物平面で前記経路に沿って前記加工物を変位させることを可能にする焦点調節手段、
とからなるステップによって特徴付けられる装置。 - 前記焦点調節手段が、合焦又は結像レンズを前記加工物に対して変位させる役目を果たすことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記保持手段が、前記加工物を前記合焦されたビーム又は像に対して変位させる役目を果たすことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記加工物の第1の表面上で流体クッション上に浮かぶ本体部材を含む距離感知装置によって特徴付けられ、前記流体クッションが、前記本体部材を前記第1の表面から所定距離で保持するように前記本体部材から供給される流体流によって達成され、前記本体部材が前記加工物の厚さの変化に起因して前記本体部材の現在の位置から変位する場合には、前記第1の表面と垂直な前記本体部材の任意の位置変化を用いて、現在の基準位置の対応する変化が前記加工基準位置を前記加工物の第1の表面に対する固定距離まで復元するように前記合焦又は結像ステップを修正する請求項7に記載の装置。
- 前記本体部材が前記加工物の第1の側面と相対的に位置付けされ、更なる流体放出本体部材が、前記加工物の反対側にある前記加工物の第2の側面と前記第1の側面への前記経路に相対的に位置付けされ、前記更なる本体部材からの流体出力は、前記加工物の局所的厚さが減少すると前記加工物を前記本体部材に向けて付勢する役割を果たすことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 請求項1から6までの1つ又はそれ以上の方法によってマイクロマシニングされることを特徴とする基板形態の製品。
- 請求項7から11までの1つ又はそれ以上の装置によってマイクロマシニングされることを特徴とする基板形態の製品。
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