JP2009031417A - Laser transfer device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、液晶表示デバイスやプラズマ表示デバイスの回路欠陥を修復する所謂レーザリペア装置等として好適なレーザ転写装置に関するものである。 The present invention relates to a laser transfer apparatus suitable as, for example, a so-called laser repair apparatus that repairs a circuit defect of a liquid crystal display device or a plasma display device.
従来、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどの表示装置において、回路パターンの欠陥修復を行うためには、レーザCVD法を利用したレーザリペア装置が採用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a display device such as a liquid crystal display or a plasma display, a laser repair device using a laser CVD method has been employed in order to repair a circuit pattern defect.
このレーザCVD法を利用するレーザリペア装置は、レーザによる化学気相成長法を利用するものであって、具体的には、レーザを原料ガス中に置かれた基板に照射し、レーザ照射面での原料ガスの化学・物理反応を促進することによって、基板上の修復箇所に原料ガスの被膜を成長させるものである。 This laser repair apparatus using the laser CVD method uses a chemical vapor deposition method using a laser, and specifically, irradiates a laser on a substrate placed in a raw material gas. By promoting the chemical / physical reaction of the source gas, a film of the source gas is grown on the repaired portion on the substrate.
しかしながら、このような従来のレーザCVD法を利用するレーザリペア装置にあっては、修復材料として、ガス化できる材料(W、Cr、Mo)しか使用できないことに加え、レーザ照射面での原料ガスの化学・物理反応を利用するため、修復速度が遅いといった問題点が指摘されている。 However, in such a laser repair apparatus using the conventional laser CVD method, only a material that can be gasified (W, Cr, Mo) can be used as a repair material, and the source gas on the laser irradiation surface is used. It has been pointed out that the repair speed is slow due to the use of chemical and physical reactions.
一方、このような問題点を解決できるレーザリペア装置としては、レーザ転写法(LMT:Laser Metal Transfer)を利用したレーザリペア装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, as a laser repair apparatus capable of solving such problems, a laser repair apparatus using a laser transfer method (LMT: Laser Metal Transfer) is known (for example, see Patent Document 1).
このレーザ転写法を利用するレーザリペア装置の原理が図30に示されている。図において、aは石英ガラス板、bは修復材料となる導電性金属の薄膜、cは基板、dは回路パターン、eはレンズ、fはレーザビーム、gは回路パターン上の欠陥箇所、b´はレーザビーム照射により飛ばされた金属薄膜である。なお、この例では、石英ガラス板aと薄膜bとが一体化されたたものが転写板に相当する。 The principle of the laser repair apparatus using this laser transfer method is shown in FIG. In the figure, a is a quartz glass plate, b is a conductive metal thin film as a restoration material, c is a substrate, d is a circuit pattern, e is a lens, f is a laser beam, g is a defective portion on the circuit pattern, b ′ Is a metal thin film blown by laser beam irradiation. In this example, the integrated quartz glass plate a and thin film b corresponds to the transfer plate.
このレーザ転写法にあっては、まず、同図(a)に示されるように、欠陥箇所gを有する基板cの上に、対物面に修復材料の薄膜bを有する石英ガラス板aを微細距離Lを隔てて対向させ、同図(b)に示されるように、レンズeを介してレーザビームfを所定のスポット形状に絞り込んで、照射する。すると、同図(c)に示されるように、レーザビームfが照射された薄膜部分b´が飛ばされて、同図(d)に示されるように、回路パターンd上の欠陥部分gの上に付着する。このとき、修復部分の線幅を2〜5μmとした場合、距離Lとしては5〜20μ程度が好ましい。
このような従来のレーザ転写法を用いるレーザリペア装置にあっては、修復材料として、Al、Ni、Ta、W、Ti、Au、Ag、Cu、Cr等の様々な金属が選定できることに加え、転写板に対してレーザで照射するのみで瞬時に修復できるため、極めて短時間で修復が完了するという利点がある。 In a laser repair apparatus using such a conventional laser transfer method, various metals such as Al, Ni, Ta, W, Ti, Au, Ag, Cu, and Cr can be selected as a repair material. Since it can be repaired instantly by simply irradiating the transfer plate with a laser, there is an advantage that the repair is completed in a very short time.
ところで、この種のレーザリペア装置において、リペア対象物となる表示デバイス等の表面に、必要な線幅の転写膜を明瞭に得るためには、転写対象物表面と転写材薄膜との距離を常にミクロンオーダ(例えば、5〜20μm)に維持することが要請される。 By the way, in this type of laser repair apparatus, in order to clearly obtain a transfer film having a necessary line width on the surface of a display device or the like as a repair target, the distance between the transfer target surface and the transfer material thin film is always set. It is required to be maintained in a micron order (for example, 5 to 20 μm).
リペア対象として、例えば、画面サイズが数十インチ乃至百インチと言った大型表示デバイスを想定すると、回路パターン上に散在するであろう複数の欠陥箇所を短時間で修復するためには、レーザビーム照射光軸を回路パターン上の欠陥箇所から欠陥箇所へと高速に移動させる水平面内の位置決め制御のみならず、移動時の高位置(例えば、転写対象物表面との距離が10mm程度)から転写時の低位置(例えば、転写対象物表面との距離が5μm〜20μm)にまで転写板を高速に降下させる高さ方向の位置決め制御も必要とされる。 As an object to be repaired, for example, assuming a large display device having a screen size of several tens of inches to one hundred inches, a laser beam is used to repair a plurality of defective portions scattered on the circuit pattern in a short time. At the time of transfer from a high position at the time of movement (for example, the distance to the surface of the transfer object is about 10 mm) as well as positioning control in the horizontal plane that moves the irradiation optical axis from the defective part on the circuit pattern to the defective part at high speed Position control in the height direction is also required to lower the transfer plate at a high speed to a low position (for example, the distance to the transfer object surface is 5 μm to 20 μm).
一般に、このような高さ方向の高精度な位置決め制御のためには、何らかの計測器を介して接近対象物との距離を実際に計測しつつ、その計測距離に応じて、パルスモータやリニアモータを速度制御して、目標対象物に接近すると言った精密な電気的サーボ制御技術を採用するのが通例である。 Generally, for such high-precision positioning control in the height direction, a pulse motor or linear motor is actually measured according to the measured distance while actually measuring the distance to the approaching object via some measuring instrument. It is customary to employ a precise electric servo control technique that approaches the target object by controlling the speed.
しかしながら、この種のレーザ転写装置における転写板のリペア対象物に対する目標接近距離はミクロンオーダー(例えば、5〜20μm)であることから、そのような精密な電気的サーボ技術によっても、接近対象物と衝突することなく、常に、正確に目標接近距離において転写板を静止させることは容易なことではない。殊に、接近対象物であるリペア対象物(表示デバイスの基板等)の表面には、そもそも、ミクロンオーダの凹凸が存在することから、リペア対象物上のどの位置においても、高位置から目標とする低位置へと転写板を接近させて、リペア対象物に衝突することなく静止させることは、サーボモータ、リニアモータ等を利用したサーボ制御技術では事実上不可能とされる。 However, since the target approach distance of the transfer plate to the repair target in this type of laser transfer apparatus is on the order of microns (for example, 5 to 20 μm), even with such precise electric servo technology, It is not easy to always stop the transfer plate exactly at the target approach distance without colliding. In particular, since the surface of the repair target (display device substrate, etc.), which is an approach target, has micron-order irregularities in the first place, the target from any position on the repair target is from a high position. Therefore, it is practically impossible to bring the transfer plate close to the low position where the transfer plate is brought to rest without colliding with the object to be repaired by a servo control technique using a servo motor, a linear motor, or the like.
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、レーザリペア装置に代表されるこの種のレーザ転写装置において、欠陥箇所から欠陥箇所への移動等のための所定の高位置から転写処理のための所定の低位置(例えば、転写対象物との接近距離が5〜20μm)へと転写板を高速かつ正確に降下させ、しかも、転写対象物と衝突することなく静止させ、さらに転写対象物の表面に正確な薄膜転写が可能となるようにしたレーザ転写装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and the object of the present invention is to transfer from a defective portion to a defective portion in this type of laser transfer device represented by a laser repair device. The transfer plate is lowered at high speed and accurately from a predetermined high position for movement or the like to a predetermined low position for transfer processing (for example, the approach distance to the transfer target is 5 to 20 μm), and the transfer target An object of the present invention is to provide a laser transfer apparatus that is stationary without colliding with an object and that enables accurate thin film transfer on the surface of an object to be transferred.
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。 Other objects and operational effects of the present invention will be easily understood by those skilled in the art by referring to the following description of the specification.
上述の技術的な課題は、以下の構成を有するレーザ転写装置によって解決することができる。 The above technical problem can be solved by a laser transfer apparatus having the following configuration.
すなわち、このレーザ転写装置は、レーザ透過性を有する板状小片の対物面に転写材薄膜を被着させてなる転写板を、転写材薄膜が対面するようにして、転写対象物の被転写面上に僅かの隙間を介して重ね合わせ、転写板の上面側からレーザビームを照射することにより、照射位置に対応する転写材薄膜を転写対象物の被転写面へと転写するためのものである。 That is, this laser transfer device is a transfer plate in which a transfer material thin film is attached to an objective surface of a plate-shaped piece having laser transparency so that the transfer material thin film faces the transfer plate. The transfer material thin film corresponding to the irradiation position is transferred to the transfer target surface of the transfer object by superimposing them on a slight gap and irradiating a laser beam from the upper surface side of the transfer plate. .
そして、このレーザ転写装置には、レーザ源から入射されたレーザビームを転写対象物の被転写面上の目標位置へと垂直下向きに照射するための対物レンズを含むレーザ照射用光学系と、ヘッド機体と、下面側には転写板が保持されかつ上面側には下面側の転写板を臨ませる転写窓が開口されさらに下向きに圧気を噴射する圧気噴射機能が備えられた転写板ホルダと、ヘッド機体に対して転写板ホルダを水平姿勢で上下動自在に支持する支持機構と、任意の上下位置において転写板ホルダの上下動を停止させると共に、その位置に保持させるホルダ保持機構とを有し、転写対象物の被転写面から所定距離まで機体が降下接近した状態では、被転写面への気体噴射による自力浮上作用により、転写板下面の転写材薄膜と転写対象物上面の被転写面との間に転写に必要な微少間隙が保持されるように仕組まれた転写ヘッドと、転写ヘッドを少なくとも垂直方向へと上下移動可能なヘッド位置決め機構と、所定の基準高さから転写対象物の被転写面までの降下距離(A)を計測する第1の降下距離計測手段と、所定の基準高さから転写板下面の転写材薄膜までの降下距離(B)を計測するための第2の降下距離計測手段と、被転写面までの降下距離(A)と転写材薄膜までの降下距離(B)とから被転写面と転写材薄膜との距離(A−B)を算出する距離算出手段と、ヘッド位置決め機構を駆動制御することにより、降下距離を積算しつつ、その積算距離が第1の目標高さ(H1)までの降下距離{(A−B)−H1)}に達するまで、転写ヘッドを所定の高速度で降下させる第1の転写ヘッド降下制御手段と、ヘッド位置決め機構を駆動制御することにより、降下距離を積算しつつ、その積算距離が自力浮上作用が機能する第2の目標高さ(H2)までの降下距離{(A−B)−H1−H2}に達するまで、転写ヘッドを圧気噴射を行いつつ所定の低速度で降下させ、第2の目標高さに達するのを待って、圧気噴射を停止させると共にホルダ保持機構を作動させて転写板ホルダの上下位置を保持させる第2の転写ヘッド降下制御手段と、転写板ホルダの上下位置が保持されかつ圧気噴射が停止された状態において、レーザ源を駆動してレーザビームを転写板に集光照射することにより、転写対象物の被転写面に転写材薄膜を転写するレーザ転写手段とを含んでいる。 The laser transfer apparatus includes a laser irradiation optical system including an objective lens for irradiating a laser beam incident from a laser source onto a target position on a transfer target surface of a transfer target vertically downward, and a head. A transfer plate holder having a pressure air injection function for holding a transfer plate that holds the transfer plate on the lower surface side and opens a transfer window that faces the lower surface transfer plate on the upper surface side; A support mechanism that supports the transfer plate holder in a horizontal posture so as to be movable up and down with respect to the machine body, and a holder holding mechanism that stops the transfer plate holder in an arbitrary vertical position and holds the transfer plate holder in that position. When the machine is descending and approaching a predetermined distance from the transfer target surface of the transfer target object, the transfer material thin film on the lower surface of the transfer plate and the transfer target surface of the upper surface of the transfer target object are caused by self-levitation by gas injection onto the transfer target surface. A transfer head that is structured so that a minute gap necessary for transfer is held between the head, a head positioning mechanism that can move the transfer head up and down at least in the vertical direction, and a transfer target from a predetermined reference height. First descent distance measuring means for measuring the descent distance (A) to the transfer surface, and a second descent distance (B) for measuring the descent distance (B) from the predetermined reference height to the transfer material thin film on the lower surface of the transfer plate. Distance calculating means for calculating the distance (A−B) between the transfer surface and the transfer material thin film from the drop distance measuring means and the drop distance (A) to the transfer surface and the drop distance (B) to the transfer material thin film. Then, by driving and controlling the head positioning mechanism, while integrating the descending distance, the accumulated distance reaches the descending distance {(AB) -H1)} to the first target height (H1). First transfer that lowers the transfer head at a predetermined high speed By controlling the head descent control means and the head positioning mechanism, the descent distance is integrated, and the integrated distance is the descent distance {(A2) to the second target height (H2) where the self-levitation function functions. -B) -H1-H2} until the transfer head is lowered at a predetermined low speed while performing pressurized air injection, waits for the second target height to be reached, stops the compressed air injection, and holds the holder. And a second transfer head lowering control means for holding the transfer plate holder in a vertical position, and a laser beam is driven by driving the laser source in a state where the vertical position of the transfer plate holder is held and the pressurized air injection is stopped. And a laser transfer means for transferring the transfer material thin film onto the transfer surface of the transfer object by focusing and irradiating the transfer plate.
そして、このようなレーザ転写装置によれば、転写対象物の被転写面から所定距離まで機体が降下接近した状態では、被転写面への気体噴射による自力浮上作用により、転写板下面の転写材薄膜と転写対象物上面の被転写面との間に転写に必要な微少間隙が保持されるように仕組まれた転写ヘッドを採用していることから、例えば、第2の目標高さ(H2)までの機体降下距離が予定をオーバーして、転写板が転写対象物に衝突しそうになったとしても、転写板は上下動自在に支持されていることに加えて、自力浮上作用が機能するように仕組まれているため、転写ヘッド機体は降下しても、転写板は上昇することから、転写板と転写対象物との衝突は自動的に回避され、転写板が転写対象物である回路パターンに衝突してこれを損壊させる等の虞を未然に防止することができる。したがつて、レーザビームの照射に先立ち、転写に必要な微細間隙を有する高さへと転写板をオープンループ制御で誘導することができるのである。加えて、誘導完了後にあっては、ホルダ保持機構の作用を利用して、転写板の高さを維持する一方、圧気噴射を停止した静寂状態においてレーザ照射による薄膜転写を行うようにしているため、圧気噴射による転写板ホルダの微振動や圧気噴射による気流の乱れにより、転写薄膜片が本来の転写予定位置からずれてしまったり、転写線がぼやけてしまうと言った不都合を回避して、鮮明な転写結果を得ることができる。 According to such a laser transfer device, the transfer material on the lower surface of the transfer plate is caused by self-levitation by gas injection onto the transfer target surface when the machine body is lowered and approached from the transfer target surface of the transfer target object to a predetermined distance. For example, the second target height (H2) is adopted because the transfer head is configured so that a minute gap necessary for transfer is maintained between the thin film and the transfer target surface of the transfer target. Even if the aircraft descent distance exceeds the schedule and the transfer plate is about to collide with the transfer object, the transfer plate is supported so that it can move up and down, and the self-levitation function will function. Therefore, even if the transfer head is lowered, the transfer plate will rise, so the collision between the transfer plate and the transfer object is automatically avoided, and the circuit pattern where the transfer plate is the transfer object Collide with and destroy this It is possible to prevent the risk from occurring. Therefore, prior to the laser beam irradiation, the transfer plate can be guided to a height having a fine gap necessary for transfer by open loop control. In addition, after the induction is completed, the height of the transfer plate is maintained by using the action of the holder holding mechanism, while thin film transfer by laser irradiation is performed in a quiet state where the pressurized air injection is stopped. It avoids inconveniences such as the transfer film holder being displaced from the original planned transfer position or the transfer line being blurred due to micro vibrations of the transfer plate holder caused by pressurized air jet or turbulence of the air flow caused by pressurized air jet. Transfer results can be obtained.
好ましい実施の形態においては、レーザ照射光学系には、レーザ集光点の高さを調整するための集光点高さ調整機構と、常にレーザ集光点高さに位置する被写体にピント合わせされ、かつ映像出力に基づいてピントが合った状態か否かを判定する機能を有する電子カメラとが含まれる。 In a preferred embodiment, the laser irradiation optical system is focused on a subject for adjusting the height of the laser focusing point and a subject that is always located at the laser focusing point height. And an electronic camera having a function of determining whether or not the subject is in focus based on the video output.
そして、第1の降下距離計測手段は、レーザ照射光学系の照射光軸を遮るものがなにもないように、ヘッド位置決め機構を介して転写ヘッドを所定の待機位置へと待避させた状態において、集光点高さ調整機構を制御することにより、降下距離を加算しつつかつカメラを介してピントがあったか否かを監視つつ、レーザ集光点の高さを降下させ、ピントがあったときの加算結果としての距離を、所定の基準高さから転写対象物の被転写面までの降下距離(A)として記憶するように仕組まれ、また第2の降下距離計測手段は、第1の降下距離計測手段による計測に続いて、レーザ照射光学系の光軸が転写板により遮られるように、ヘッド位置決め機構を介して転写ヘッドを所定の運用位置へと復帰させた状態において、集光点高さ調整機構を制御することにより、上昇距離を減算しつつかつカメラを介してピントがあったか否かを監視しつつ、レーザ集光点の高さを上昇させ、ピントがあったときの減算結果としての距離を、所定の基準高さから転写材薄膜までの降下距離(B)として記憶するように仕組まれる。 The first descent distance measuring means is in a state in which the transfer head is retracted to a predetermined standby position via the head positioning mechanism so that nothing interrupts the irradiation optical axis of the laser irradiation optical system. By controlling the focal point height adjustment mechanism, the height of the laser focal point is lowered and the focus is lowered while monitoring whether or not there is a focus while adding the descent distance Is stored as a descending distance (A) from a predetermined reference height to the transfer target surface of the transfer object, and the second descending distance measuring means is configured to store the first descending distance. Following the measurement by the distance measuring means, in the state where the transfer head is returned to the predetermined operating position via the head positioning mechanism so that the optical axis of the laser irradiation optical system is blocked by the transfer plate, Adjustment mechanism By controlling the height of the laser focusing point while subtracting the ascent distance and monitoring whether or not there was focus through the camera, the distance as the subtraction result when there was focus, It is structured so as to be stored as a descending distance (B) from a predetermined reference height to the transfer material thin film.
このような構成によれば、レーザ照射系それ自体が距離計測手段として機能することから、別途専用の処理計測手段が不要となる利点がある。 According to such a configuration, since the laser irradiation system itself functions as a distance measuring unit, there is an advantage that a separate processing measuring unit is not required.
本発明によれば、転写対象物の被転写面から所定距離まで機体が降下接近した状態では、被転写面への気体噴射による自力浮上作用により、転写板下面の転写材薄膜と転写対象物上面の被転写面との間に転写に必要な微少間隙が保持されるように仕組まれた転写ヘッドを採用していることから、例えば、第2の目標高さ(H2)までの機体降下距離が予定をオーバーして、転写板が転写対象物に衝突しそうになったとしても、転写板は昇降動自在に支持されていることに加えて、自力浮上作用が機能するように仕組まれているため、転写ヘッド機体は降下しても、転写板は上昇することから、転写板と転写対象物との衝突は自動的に回避され、転写板が転写対象物である回路パターンに衝突してこれを損壊させる等の虞を未然に防止することができる。加えて、接近完了後にあっては、ホルダ保持機構の作用を利用して、転写板の高さを維持する一方、圧気噴射を停止した静寂状態においてレーザ照射による薄膜転写を行うようにしているため、圧気噴射による転写板ホルダの微振動や圧気噴射による気流の乱れにより、転写薄膜片が本来の転写予定位置からずれてしまったり、転写線がぼやけてしまうと言った不都合を回避して、鮮明な転写結果を得ることができる。 According to the present invention, in a state where the machine body descends and approaches from the transfer target surface of the transfer object to a predetermined distance, the transfer material thin film on the lower surface of the transfer plate and the upper surface of the transfer object are generated by self-levitation by gas injection onto the transfer target surface. Since a transfer head that is structured so that a minute gap necessary for transfer is maintained between the transfer target surface and the surface to be transferred, for example, the airframe descending distance to the second target height (H2) is Even if the transfer plate is about to collide with the object to be transferred, the transfer plate is supported so that it can move up and down, and the floating function is designed to function by itself. Even if the transfer head unit is lowered, the transfer plate is raised, so the collision between the transfer plate and the transfer object is automatically avoided, and the transfer plate collides with the circuit pattern that is the transfer object. Preventing the risk of damage etc. It can be. In addition, after the completion of the approach, the height of the transfer plate is maintained by utilizing the action of the holder holding mechanism, while thin film transfer is performed by laser irradiation in a quiet state in which pressurized air injection is stopped. It avoids inconveniences such as the transfer film holder being displaced from the original planned transfer position or the transfer line being blurred due to micro vibrations of the transfer plate holder caused by pressurized air jet or turbulence of the air flow caused by pressurized air jet. Transfer results can be obtained.
以下に、本発明に係るレーザ転写装置の一実施形態である配線パターン修復装置(「レーザリペア装置」とも言う)を添付図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a wiring pattern repair device (also referred to as a “laser repair device”), which is an embodiment of a laser transfer device according to the present invention, will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明が適用された配線パターン修復装置全体の外観斜視図が図1に、同配線パターン修復装置に含まれるレーザ転写ユニットの外観斜視図が図2に、同レーザ転写ユニットに含まれるビーム整形機構の一例を示す説明図が図3にそれぞれ示されている。 FIG. 1 is an external perspective view of an entire wiring pattern repair apparatus to which the present invention is applied, FIG. 2 is an external perspective view of a laser transfer unit included in the wiring pattern repair apparatus, and FIG. 2 shows a beam shaping mechanism included in the laser transfer unit. An explanatory diagram showing an example is shown in FIG.
図1に示されるように、配線パターン修復装置100は、例えば液晶表示デバイスやプラズマ表示デバイス等の修復対象物(転写対象物)110を、修復対象となる回路パターン面を上に向けて載置するためのステージ120と、このステージ120の上方にあって、水平面内の任意のXY座標に位置決め可能となされたユニット位置決め機構130と、このユニット位置決め機構130により吊り下げ支持されるレーザ転写ユニット140とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the wiring
ユニット位置決め機構130は、互いに平行なX方向ガイドレール131,131と、それらと直交するY方向ガイドレール132とを備え、図示しないパルスモータやリニアモータ等の駆動源により、レーザ転写ユニット140を水平面内における任意のXY座標位置に移動して位置決め可能となされている。
The
レーザ転写ユニット140は、上述のユニット位置決め機構130によりステージ120の上方に吊り下げ支持されるユニット機枠140aと、ユニット機枠140aに対して取り付けられるヘッド位置決め機構2と、このヘッド位置決め機構2により三次元的に位置決めされる転写ヘッド1と、ユニット機枠140aに対して集光点高さ位置決め機構5を介して昇降自在に取り付けられるレーザ照射光学系3とを含んで構成されている。なお、図において、51,51は集光点高さ位置決め機構を構成する左右のZ方向ガイドレールである。
The
ヘッド位置決め機構2は、図1及び図2に示されるように、X方向(前後方向)駆動部21と、X方向駆動部21を支持するY方向(左右方向)駆動部22と、Y方向駆動部22を支持するZ方向(上下方向)駆動部23とを含んで構成され、転写ヘッド1(詳細は後述)はX方向駆動部21に取り付けられている。そして、それらの駆動部21,22,23を適宜に駆動制御することにより、対物レンズ31に対する任意の位置へと転写ヘッド1を移動乃至位置決め可能となされている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
レーザ照射光学系3は、図1及び図2に示されるように、上方のレーザ源4から到来するレーザビーム41をビーム整形機構(図示せず)を介して入射口36aから鏡筒36へと導入すると共に、導入されたレーザビームを垂直下向きにビーム分離器34へと案内するレーザ照射用光路C2と、ビーム分離器34で分離された対物レンズ31からの撮影光を水平に向け、鏡筒37を介して電子カメラ38へと案内する撮影用光路C3と、レーザ照射用光路C2を介して到来するレーザビームをビーム分離器34から対物レンズ31へと垂直下向きに案内すると共に、対物レンズ31から到来する撮影光を垂直上向きにビーム分離器34へと案内する共用光路C1とを含んでいる。なお、35は電子カメラ38の視野を照明するためのLED照明器である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the laser irradiation
換言すれば、図4に示されるように、レーザ照射光学系3は、垂直なレーザ照射用光路C2と、水平な撮影用光路C3と、それらの光路の一部として共用される垂直な共用光路C1とを有する同軸落射型光学系を構成している。
In other words, as shown in FIG. 4, the laser irradiation
対物レンズ31から垂直下向きに出射されるレーザビームは、対物レンズ31の集光作用により、出射光路C21上の所定距離だけ離れた位置において集光されて集光点Pが生ずる。レーザ照射による薄膜転写処理は、この出射光路上の所定距離に生ずるレーザ集光点Pにおいて行われる。
The laser beam emitted vertically downward from the
一方、電子カメラ38は、常に、このレーザ集光点に位置する物体にピントが合うようにピント合わせが行われている。加えて、電子カメラ38には、映像信号に基づいてピントが合った状態か否かを外部へ判定出力する機能が内蔵されている。また、レーザ照射光学系3の全体は、のちに図4を参照して説明するように、駆動モータ52とボールネジ機構53とZ方向ガイドレール51とで構成される集光点高さ位置決め機構5によって、任意距離だけ垂直方向へと上下動可能になされている。
On the other hand, the
したがって、レーザ照射光学系3の全体を上昇又は下降させながら、電子カメラ38のピント判定出力を監視すれば、レーザ照射対象物に集光点が合致しているか否かを知ることができる。また、ある基準高さからの降下距離を計測しつつ、電子カメラ38のピント判定出力を監視すれば、ピントがあったときまでの降下距離計測値に基づいて、基準高さからそのレーザ照射対象物までの降下距離を知ることができる。後述するように、この実施形態においては、上述のレーザ照射光学系3及び集光点高さ位置決め機構5の作用を利用することで、転写板の高さ方向位置決め制御を実現している。
Therefore, if the focus determination output of the
なお、図2において、32は複数の対物レンズを円周上に保持して任意角度ずつ回転するレボルバ、33はレボルバ32の回転角度制御に使用されるロータリエンコーダであり、これらにより対物レンズの自動選択を可能としている。
In FIG. 2, 32 is a revolver that holds a plurality of objective lenses on the circumference and rotates by an arbitrary angle, and 33 is a rotary encoder that is used to control the rotation angle of the
ビーム整形機構の一例を示す説明図が図3に示されている。同図に示されるように、ビーム整形機構39は鏡筒36(図2参照)の入射口36aの直前に配置され、レーザ源4から到来するレーザビームの断面を、X方向に延びる互いに平行な2本のマスクプレートとY方向に延びる互いに平行な2本のマスクプレートによって、任意長さの長辺と短辺とを有する長方形状に整形する機能を有する。
An explanatory view showing an example of the beam shaping mechanism is shown in FIG. As shown in the figure, the
すなわち、図3から明らかなように、このビーム整形機構39は、Y(左右)方向に延びる互いに平行な2本の細長長方形状のマスクプレート(第1のマスクプレート391aと第2のマスクプレート391b)と、X(前後)方向に延びる互いに平行な2本のマスクプレート(第1のマスクプレート395aと第2のマスクプレート395b)とを有する。
That is, as is apparent from FIG. 3, the
Y(左右)方向へ延びる第1のマスクプレート391a及び第2のマスクプレート391bは、それぞれ、第1スライドブロック392a及び第2スライドブロック392bにより支持されており、それらのスライドブロック392a,392bは、互いに接近する方向へとバネ付勢されてX(前後)方向へとスライド自在に支持されている。
A
それらのスライドブロック392a,392bには、第1ローラ393a及び第2ローラ393bが対向配置されており、それらのローラ393a,393bとの間には、断面V字状の案内面を有する楔ブロック394が上下動自在に支持されている。
A
したがって、この楔ブロック394の下降距離(ローラ間への挿入距離)を調整することにより、第1のマスクプレート391aと第2のマスクプレート391bとの間隔を任意に調整することにより、レーザビームの断面のX方向幅(前後方向幅)を設定可能になされている。
Accordingly, by adjusting the descending distance (insertion distance between the rollers) of the
同様にして、X(前後)方向へ延びる第1のマスクプレート395a及び第2のマスクプレート395bは、それぞれ、第1スライドブロック396a及び第2スライドブロック396bにより支持されており、それらのスライドブロック396a,396bは、互いに接近する方向へとバネ付勢されてY(左右)方向へスライド自在に支持されている。
Similarly, the
それらのスライドブロック396a,396bには第1ローラ397a及び第2ローラ397bが対向配置されており、それらのローラ397a,397bとの間には、断面V字状の案内面を有する楔ブロック398が上下動自在に支持されている。
A
したがって、この楔ブロック398の下降距離(ローラ間への挿入距離)を調整することにより、第1のマスクプレート395aと第2のマスクプレート395bとの間隔を任意に調整することにより、レーザビームの断面のY方向幅(左右方向幅)を設定可能になされている。
Therefore, by adjusting the descending distance (insertion distance between the rollers) of the
図2に戻って、レーザビーム41の光路上にあって、前述したビーム整形機構39の手前には、レーザ源4から到来するレーザビーム41とピント合せ用光源6から到来するマーク用ビーム61とを合流させるためのビーム合流器7(例えば、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ等)が介在されている。
Returning to FIG. 2, the
そして、このビーム合流器7を介することにより、ピント合せ用光源6からのマーク用ビーム61をビーム整形機構39へと送り込み、マーク用ビーム61の断面をビーム整形機構39を介して適宜に整形することにより、レーザ照射対象物の表面に、ピント合せ用のマークに相当する明瞭なコントラストの高い光像を表示可能とされている。
Then, by passing through the
以上具体的な機構を中心として説明したレーザ転写ユニット140を、レーザ照射光学系3を中心として示す模式図が図4に示されている。同図に示されるように、このレーザ照射光学系3は、レーザ源4とビーム分離器34とを結ぶ垂直なレーザ照射用光路C2と、ビーム分離器34と電子カメラ38とを結ぶ水平な撮影用光路C3と、ビーム分離器34と対物レンズ31とを結び、かつレーザ照射とカメラ撮影とに共用される垂直な共用光路C1とを有する。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the
そして、レーザ源4とビーム分離器34とを結ぶ垂直なレーザ照射用光路C2には、ピント合せ用光源6から到来するマーク用ビーム61とレーザビーム41との合流のためのビーム合流器7と、レーザビーム41又はマーク用ビームの断面整形のためのビーム整形器39が介在されている。
A
レーザ源4が駆動されてレーザビームが送出されると、対物レンズ31からは垂直下向きにレーザビームが出射される。このとき、対物レンズ31の集光作用のために、対物レンズ31の出射光軸C21上にあって、対物レンズ31から所定距離だけ離れた位置にレーザビームが集光されて、集光点Pが生ずる。この発明の基本原理であるレーザ転写を有効に実施させるためには、図30を参照して先に説明したように、この集光点Pを転写板下面の転写材薄膜(b)の高さに正確に一致させねばならない。
When the laser source 4 is driven to emit a laser beam, the laser beam is emitted from the
一方、電子カメラ38にあっては、内蔵される撮像素子(図示せず)の受光面上には、被写体が集光点Pの位置に存在するときに限り、鮮明な被写体の光像が結像され、いわゆるピントが合った状態となるように光学系の設計が行われている。また、電子カメラ38内には、内蔵される撮像素子(図示せず)の受光面上の光像の状態(例えば、鮮明度、輝度等々)に基づいて、ピントが合った状態か否かを自動的に判定し、その判定結果を外部に出力する機能が組み込まれている。このようなピント自動判定処理については、既に、各種の文献にて公知であるから、具体的なピント自動判定処理の詳細開示は省略する。
On the other hand, in the
そして、以上説明したレーザ照射光学系3の全体は、集光点高さ位置決め機構5を介して上下動可能とされている。先に説明したように、この例にあっては、集光点高さ位置決め機構5は、モータ52の回転駆動力を受けて、レーザ照射光学系3をZ方向ガイドレール51,51(図1参照)に沿って上下動させるボールネジ機構53により構成されている。したがって、この集光点高さ位置決め機構5を駆動制御することにより、集光点Pの高さを任意に調整可能とされている。
The entire laser irradiation
次に、転写ヘッドの外観斜視図(その1)が図5に、同分解斜視図(その1)が図6に、同平面図(その1)が図7に、上下反転状態の外観斜視図(その1)が図8にそれぞれ示されている。 Next, FIG. 5 is an external perspective view (part 1) of the transfer head, FIG. 6 is an exploded perspective view (part 1) thereof, and FIG. 7 is a plan view (part 1) of the transfer head. (Part 1) is shown in FIG.
図5及び図6から明らかなように、転写ヘッド1は、転写ヘッド機体11を主体として構成されている。この転写ヘッド機体11は、X方向駆動部21(図2参照)に対して取り付けるための取付部11aと、転写板ホルダ(詳細は後述)13を支持するための支持部11bとを有している。
As is apparent from FIGS. 5 and 6, the
図6に示されるように、支持部11bの中央には略円形状の内周形状を有する空所11cが形成され、この空所11c内には空所11cの内周より径の小さい略円形状の外周形状を有する転写板ホルダ13が収容され、所定の許容範囲内において上下動可能となるようにして、転写ヘッド基体11に対して支持されている。転写板ホルダ13を空所11c内に、所定の許容範囲内において上下動可能となるようにして、支持するためには、この例では、板バネ12が使用されている。
As shown in FIG. 6, a
板バネ12は略正方形状を有し、その中央には対物レンズ31から出射されたレーザビームを受け入れるための開口12aが形成されると共に、開口12aの外周には打ち抜き孔12b,12c及びネジ孔12d,12eが形成されている。これらの打ち抜き孔のうちで、全体的に弧状の打ち抜き孔12bは局部的なバネ性を付与するためのものであり、中央に略円形の大径孔12c’を有する弧状の打ち抜き孔12cは局部的なバネ性付与の目的のほかに、後述するように、大径孔12c’の部分は、転写ヘッド1の下方に位置する転写対象物110の上面を電子カメラ38で覗くための覗き窓としても機能するものである。
The
すなわち、図5に示される組み付け状態においては、板バネ12の弧状打ち抜き孔12cの大径孔部分12c’は、図6に示されるように、その下面側においては、転写板ホルダ13の外周面凹部13dと転写ヘッド機体11の空所11cの内周面との間の間隙部と整合するように位置合わせが行われている。そのため、図5に示される組み付け状態においては、大径孔部12c’からはその下方に位置するリペア対象物(転写対象物)110の上面(被転写面)が透視可能となり、これにより、大径孔部12c’は電子カメラ38のための覗き孔として機能するように構成されている。
That is, in the assembled state shown in FIG. 5, the large-
また、この覗き孔(大径孔部12c’)の径は、そこを通過するレーザビームの径に比べて十分に大きく設定されているために、単なる覗き孔にとどまらず、レーザ出射光軸C21をこれに合わせてレーザ源を適宜に駆動(ワンショット駆動、ウォブリング駆動等々)すれば、レーザ転写処理ではなくて、リペア対象物表面に生じた回路パターンの一部を除去するためのレーザカット処理にも供することが可能となる。
Further, since the diameter of the peep hole (large-
板バネ12と転写板ホルダ13との結合は、板バネ12側のネジ孔12eと転写板ホルダ13側のネジ孔13bとを介して行われる。また、板バネ12と支持部11bとの結合は、板バネ12側のネジ孔12dと支持部11b側のネジ孔11dとを介して行われる。これにより、転写板ホルダ13は、空所11c内において水平方向への移動を規制されかつ上下方向への移動については、水平姿勢を維持したままで、板バネ12の弾性範囲内においてのみ許容されるように構成されている。
The
転写板ホルダ13の中央部には、図6に示されるように、対物レンズ31から出射されるレーザビームを受け入れるための転写窓13aが開口されており、この転写窓13aからは、下面側に保持された円形の転写板14(図8及び図9参照)の上面が露出される。先に、図30を参照して説明したように、転写板13とは、レーザ透過性を有する板状小片(この例では、石英ガラス板の小片)の対物面(この例では、下面)に、転写材料(この例ではクロム等の回路パターンの修復に適した導電性金属)の薄膜を被着させたものである。
As shown in FIG. 6, a
のちに図8を参照して詳述するように、転写板ホルダ13の裏面には、円形の転写板14を取り巻くようにして、複数の圧気噴射孔13c,13c・・・が環状に配列されている。これらの圧気噴射孔13c,13c・・・から窒素ガス等の不活性ガスの圧気をリペア対象物(転写対象物)110に向けて下方へと吹き出すことにより、転写板14は、水平姿勢を維持したままで、転写板ホルダ13と共に、リペア対象物(転写対象物)110の表面に対して微少浮上距離だけ自力浮上するように構成されている。勿論、この微少浮上距離は、転写板14に設けられる圧気噴射孔の数や配置、圧気の吹き出し流量、ホルダ支持機構における上下動抵抗、転写板ホルダ及び転写板の重量等々を適正に設計することで実現される。
As will be described in detail later with reference to FIG. 8, a plurality of pressurized
転写板14は、この例にあっては、転写板ホルダ13の下面に接着剤で固定されるが、図示しない吸引管路を転写板ホルダ13の内部に形成し、外部吸気源からの可撓性チューブと転写板ホルダ下面の吸引孔とを連通することで、転写板14を転写板ホルダ13の下面に吸着保持するようにしてもよい。その他、転写板14を転写板ホルダ13の下面側に保持するための機構としては、そのような保持機能を満足する公知の機構を適宜採用することができる。
In this example, the
なお、転写板ホルダ13を、空所11c内において、水平方向への移動は規制しつつも、上下方向の動については、水平姿勢を維持したままで、所定の上下限範囲内においてのみ許容する為の機構は、勿論、板バネ支持構造に限られるものではなく、同様な目的を達成する公知の種々の機構を採用することができる。
The
板バネ支持構造以外の別の一例としては、転写板ホルダ13が収容される転写ヘッド機体11の空所11cの内周面と、空所11c内に収容される転写板ホルダ13の外周面との間に、水平姿勢を維持しつつ転写板ホルダ13が滑らかに上下動することを許容する鋼球軸受け機構、樹脂軸受け機構、流体軸受け(ニューマチック軸受け)、圧縮バネ等々を介在させると共に、それらの軸受けによる上下動を適当な上下限ストッパ機構を介して規制するような構造を挙げることができる。
As another example other than the leaf spring support structure, the inner peripheral surface of the void 11c of the
転写板ホルダ13の外周面上の2箇所には、圧気入口孔(図示せず)が設けられ、転写板ホルダ13の下面には、図8に示されるように、円形の転写板14を取り巻くようにして、複数の圧気出口孔13c,13c・・・が環状に整列配置されている。これら入口孔と出口孔との間には円環状の内部通路が形成されている。また、転写板ホルダ13の外周面に存在するコネクタ15e,15fは、転写板ホルダ13側の圧気入口に固定されている。
Pressure air inlet holes (not shown) are provided at two locations on the outer peripheral surface of the
支持部11bに設けられた空所11cの内周面には、2個のコネクタ15c,15dが固定され、支持部11bの外周面には2個のコネクタ15a,15bが固定されている。ここで、コネクタ15aとコネクタ15cとが連通し、コネクタ15bとコネクタ15dとが連通する。コネクタ15eとコネクタ15cとは可撓性チューブ16aを介して連結され、コネクタ15fとコネクタ15dとは同様に可撓性チューブ16bを介して連結される。コネクタ15aとコネクタ15bにはそれぞれチューブ接続用のプラグが形成されているから、ここに図示しない圧気源からの可撓性チューブを差し込むことによって、支持部11bから転写板ホルダ13の内部へと圧気を供給することが可能となる。
Two
コネクタ15a,15bから圧気を供給すると、この供給された圧気は、転写板ホルダ13内の通路を通ったのち、転写板ホルダ13の下面の噴射孔13c,13c・・・から転写対象物110へ向けて下向きに噴射され、これにより、転写板14は転写板ホルダ13と共に転写対象物に対して自立浮上する。このとき、噴射される圧気の圧力は、転写板下面と転写対象物との間に、微細間隙が生ずるように設定されている。
When pressurized air is supplied from the
なお、転写板14を転写板ホルダ13と共に転写対象物110に対して自立浮上させるためには、圧気噴射孔は、転写板ホルダ13の下面ではなくて、転写板14下面に設け、転写板14下面の圧気噴射孔(図示せず)から下向きに噴射されるようにしてもよい。
In order to make the
すなわち、この場合、転写板14の下面には、複数の圧気噴射孔が環状に配列され、それらの圧気噴射孔は、コネクタ15e,15fに連通している。そのため、図8の例と同様にして、コネクタ15a,15bから圧気を供給することにより、転写板下面の圧気噴射孔から圧気を噴射して、転写板ホルダ13ごと転写板14を浮上させることが可能とされている。なお、転写板ホルダ13の下面又は転写板14の下面の圧気噴射孔から噴射される圧気のオンオフ制御は、転写ヘッド1へ至る圧気配管の途中に介在された圧気噴射制御弁74(図15参照)を介して適宜に行われる。
That is, in this case, a plurality of pressurized air injection holes are annularly arranged on the lower surface of the
さらに、図6及び図7に示されるように、転写ヘッド機体11の空所11c内の側部には、転写板ホルダ13の上下動を停止させると共に、その位置に保持するためのホルダ保持機構19として機能するホルダ把持装置(通称「エアハンド」)17が装着されている。このホルダ把持装置17は、軸方向の両端から対称的にプランジャが出没するエアシリンダ部17cと、それぞれ一端が上記のプランジャに固定されると共に、転写板ホルダ13の両脇に沿って平行に延びる左右一対のアーム17a、17bを備えている。そして、図示しない圧気配管を介してエアシリンダ部17cに対して圧気(制御用圧縮空気)を送り込んだ状態において、外部から所定の指示を与えることにより、両プランジャが没入して左右のアーム17a,17bにより転写板ホルダ13をその両脇から挟み込むホルダ保持状態と、両プランジャ17a,17bが突出して左右のアーム17a,17bが互いに離脱する方向へと移動して転写板ホルダ13を開放するホルダ開放状態とを選択的にとることができるように構成されている。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a holder holding mechanism for stopping the vertical movement of the
ホルダ開放状態の説明図が図13に、ホルダ保持状態の説明図が図14にそれぞれ示されている。両図において、1は転写ヘッド、101は転写板、101aは転写材片、102は転写対象物、102aは被転写面、103は転写板ホルダ、103aは転写窓、103bは圧気入口孔、103cは圧気出口孔、103dはホルダ内圧気通路、104は転写ヘッド機体、104aは転写板ホルダ収容用空所、105は圧気、106は板バネ、107はホルダ把持装置(エアハンド)、107a,bはアーム、107cはエアシリンダ部、108は可撓性チューブ、112は圧気制御弁である。図13に示されるホルダ開放状態時には、ホルダ把持装置107のアーム107a,bは転写板ホルダ103に接触せず静止しており、転写板ホルダ103は板バネ106の許容する範囲で上下動が可能である。これに対して、図14に示されるホルダ保持状態時には、転写板ホルダ103はホルダ把持装置107のアーム107a,bにて両端から挟み込まれ固定されており、この場合は転写板ホルダ103の上下動は不可となる。
FIG. 13 is an explanatory diagram of the holder open state, and FIG. 14 is an explanatory diagram of the holder holding state. In both figures, 1 is a transfer head, 101 is a transfer plate, 101a is a transfer material piece, 102 is a transfer object, 102a is a surface to be transferred, 103 is a transfer plate holder, 103a is a transfer window, 103b is a pressurized air inlet hole, 103c Is a pressurized air outlet hole, 103d is a pressure air passage inside the holder, 104 is a transfer head body, 104a is a space for accommodating a transfer plate holder, 105 is pressurized air, 106 is a leaf spring, 107 is a holder gripping device (air hand), 107a and b are The
ホルダ保持機構19の他の一例が図9〜図12に示されている。この例にあっては、ホルダ保持機構19としては、真空吸着機構18が採用されている。この真空吸着機構18は、転写ヘッド機体11の空所11c内へと突出する吸引管18aと、この吸引管18aの先端に形成された吸盤18bとから構成されている。この吸引管18aは、コネクタ15gを介して図示しない真空源へと接続されており、その途中の弁を適宜に開閉制御することにより、転写板ホルダ13に吸い付いてその上下動を停止させて、その状態を保持するホルダ保持状態と、転写板ホルダ13に吸い付くことなくその上下動を許容するホルダ開放状態とを選択的にとることができるように構成されている。
Another example of the
次に、この配線パターン修復装置の動作を制御するための制御部の構成について説明する。制御部の構成を概略的に示すブロック図が図15に示されている。 Next, the configuration of the control unit for controlling the operation of the wiring pattern repairing apparatus will be described. FIG. 15 is a block diagram schematically showing the configuration of the control unit.
同図に示されるように、この制御部はマイクロコンピュータを主体として構成されている。当業者にはよく知られているように、マイクロコンピュータ7は、装置全体を統括するマイクプロセッサ(MPU)と、各種の制御機能を実現するためのシステムプログラムが格納されたROMと、マイクロプロセッサがシステムプログラムを実行する際のワークエリア等を提供するためのRAMと、その他、種々の必要な外部サポート回路を含んで構成される。
As shown in the figure, this control unit is mainly composed of a microcomputer. As is well known to those skilled in the art, the
このマイクロコンピュータ7には、既に図1〜図4を参照して説明したように、転写ヘッドの三次元的な位置決めが可能なヘッド位置決め機構2と、転写用のレーザビームを発するレーザ源4と、レーザ照射光学系3の垂直方向における位置決めを行うための集光点高さ位置決め機構5と、電子カメラ38による撮影に際して自動的なピント合わせ判定を行うためのピント合せ用光源6と、レーザビーム照射点にピント合わせされた電子カメラ38と、レーザビーム41又はマーク用ビーム61のビーム断面を整形するためのビーム整形機構39と、外部からリペア箇所相当の座標データ等を受信するための通信制御部71と、各種の入出力操作を行うためのテンキーやファンクションキー等で構成される操作部72と、操作部72における入力操作に際する各種のガイド表示等を行うための表示部73と、転写ヘッド1へ至る圧気配管の途中に介在された圧気噴射制御弁74と、レーザ転写ユニット100の水平面内における位置決め制御を行うためのユニット位置決め機構130と、転写板ホルダ13の上下位置を保持するためのホルダ保持機構19とが接続されている。
As already described with reference to FIGS. 1 to 4, the
次に、配線パターン修復装置を構成するマイクロコンピュータ7の処理全体を示すゼネラルフローチャートが図16に示されている。同図において、処理が開始されると、まずステップ101では、通信制御部21を介して、図示しない上位装置等から、ユニット位置決め機構130における原点のXY座標を受信する。ユニット位置決め機構130の側では、公知のリセット処理を行うことによって独自の座標系を保持する。これに対して、上位装置の側でも独自の座標系を有するため、それらの座標系を整合させる必要があり、この整合処理のために、上位装置からの原点のXY座標情報が利用される。
Next, a general flowchart showing the entire processing of the
続くステップ102では、同様に上位装置等からリペア位置のXY座標を受信する。このXY座標は、上位装置側の座標系を前提として決められているが、先ほどの座標系の校正処理が完了しているため、受信したリペア位置のXY座標は校正後の座標系のXY座標に変換される。
In the
続くステップ103では、対物レンズ31が校正後のXY座標で指定されるリペア位置の真上にくるように、レーザ転写ユニット140を位置決めする。この位置決め操作は、ユニット位置決め機構130を介して行われる。
In the
このようにして、対物レンズ31がリペア位置の真上にくるようにレーザ転写ユニット140を位置決めしたならば、リペア対象物を計測すべき第1の面、転写板を計測すべき第2の面とする2面計測処理への移行が行われる。
Thus, if the
この2面計測処理においては、まず、ステップ104において、基準高さ(Href)とリペア対象物(転写対象物)110との距離(A)を計測する。距離(A)の計測処理の詳細が図17のフローチャートに、また2面計測処理における距離(A)の計測処理の概要が図22〜図24の説明図に示されている。
In this two-surface measurement process, first, in
図17において処理が開始されると、まず初めに、ステップ201では、図22に示されるように、転写ヘッド1を転写位置から矢印に示されるように待避位置へと例えば水平に距離Laだけ移動させる処理が実行される。この転写ヘッド1の移動処理は、マイクロコンピュータ7により、ヘッド位置決め機構2を駆動制御することにより行われる。
When processing is started in FIG. 17, first, in
続くステップ202〜204では、図23に矢印で示されるように、対物レンズ31ごと、照射光学系3を単位距離だけ降下させては(ステップ202)、その単位距離を加算する処理(ステップ203)及びカメラのピント判定出力を読み込む処理(ステップ204)といった一連の処理を、繰り返し実行しながら、カメラのピント判定出力に基づいて、ピントが合ったか否かの判定処理(ステップ205)が繰り返し実行される。以上を繰り返す間に、ピントが合った旨の判定が行われると(ステップ205YES)、図24に示されるように、加算結果を基準高さ(Href)とリペア対象物110との距離(A)として記憶する処理が実行される(ステップ206)。
In
このように、本発明の第1の降下距離計測手段に相当する距離(A)の計測処理(ステップ104)においては、図17のフローチャート及び図22〜図24の工程説明図に示されるように、レーザ照射光学系3の照射光軸を遮るものがなにもないように、ヘッド位置決め機構2を介して転写ヘッド1を所定の待機位置へと待避させた状態(図23参照)において、集光点高さ調整機構3を制御することにより、降下距離を加算しつつ(ステップ203)かつ電子カメラ38を介してピントがあったか否かを監視つつ(ステップ204,205)、レーザ集光点Pの高さを降下させ(ステップ202)、ピントがあった状態(図24参照)のときの加算結果としての距離を、所定の基準高(Href)さから転写対象物110の被転写面までの降下距離(A)として記憶する(ステップ206)、と言った一連の処理が実行されるのである。
Thus, in the distance (A) measurement process (step 104) corresponding to the first descent distance measuring means of the present invention, as shown in the flowchart of FIG. 17 and the process explanatory diagrams of FIGS. In the state in which the
続いて、図16に戻って、第2面の計測処理として、基準高さ(Href)と転写板との距離(B)を計測処理が計測する処理が実行される(ステップ105)。距離(B)の計測処理の詳細が図18のフローチャートに、また2面計測処理における距離(B)の計測処理の概要が図25及び図26の説明図に示されている。 Subsequently, returning to FIG. 16, as the second surface measurement process, a process in which the measurement process measures the distance (B) between the reference height (Href) and the transfer plate is executed (step 105). The details of the distance (B) measurement process are shown in the flowchart of FIG. 18, and the outline of the distance (B) measurement process in the two-surface measurement process is shown in the explanatory diagrams of FIGS. 25 and 26.
図18において処理が開始されると、まずステップ301では、図24に矢印で示されるように、転写ヘッド1を待避位置から転写位置へと移動(復帰)させる処理が実行される(ステップ301)。この処理についても、マイクロコンピュータ7により、ヘッド位置決め機構2を駆動制御することにより行われる。続くステップ302〜305では、図25に矢印で示されるように、対物レンズ31ごと、照射光学系3を単位距離だけ上昇させては(ステップ302)、その単位距離を減算する処理(ステップ303)及びカメラのピント判定出力を読み込む処理(ステップ304)といった一連の処理を、繰り返し実行しながら、電子カメラ38のピント判定出力に基づいて、ピントが合ったか否かの判定処理(ステップ305)が繰り返し実行される。以上を繰り返す間に、ピントが合った旨の判定が行われると(ステップ305YES)、図26に示されるように、減算結果を基準高さ(Href)とリペア対象物110との距離(B)として記憶する処理が実行される(ステップ306)。
When the process is started in FIG. 18, first, in
このように、本発明の第2の降下距離計測手段に相当する距離(B)の計測処理(ステップ105)においては、第1の降下距離計測手段による計測に続いて、レーザ照射光学系3の出射光軸C21が転写板14により遮られるように、ヘッド位置決め機構2を介して転写ヘッド1を所定の運用位置へと復帰させた状態(図25参照)において、集光点高さ調整機構5を制御することにより、上昇距離を減算しつつ(ステップ303)かつ電子カメラ38を介してピントがあったか否かを監視しつつ(ステップ304,305)、レーザ集光点Pの高さを上昇させ(ステップ302)、ピントがあったときの減算結果としての距離を、所定の基準高さ(Href)から転写材薄膜までの降下距離(B)として記憶する(ステップ306)、と言った一連の処理が実行されるのである。
Thus, in the measurement process (step 105) of the distance (B) corresponding to the second descent distance measuring means of the present invention, the measurement of the laser irradiation
図16に戻って、上述の手順で、所定の基準高さ(Href)から転写対象物110の被転写面までの降下距離(A)、及び所定の基準高さ(Href)から転写材薄膜までの降下距離(B)がそれぞれ計測されたならば、続いて、転写板14の高さ方向位置決め処理が開始される。
Returning to FIG. 16, in accordance with the above-described procedure, the descending distance (A) from the predetermined reference height (Href) to the transfer target surface of the
転写板14の高さ方向位置決め処理においては、先ず、計測された基準高さ(Href)からの降下距離(A)と降下距離(B)とに基づいて、図27(a)に示されるように、転写板14とリペア対象物110との距離(X)を次式(1)により算出する処理が実行される(ステップ106)。
X = A − B ・・・・式(1)
In the height direction positioning process of the
X = A−B (1)
このようにして、転写板とリペア対象物との距離(X)が算出されたならば、続いて、図27(b)に示されるように、転写板14の下面が第1目標高さ(H1)に達するまでの降下距離分(X−H1)だけ、転写ヘッド機体11を高速で降下させる処理が実行される(ステップ107)。
If the distance (X) between the transfer plate and the repair target is calculated in this way, then, as shown in FIG. 27B, the lower surface of the
第1目標高さ(H1)への高速降下処理の詳細が図19に示されている。同図において、処理が開始されると、まず、ステップ401においては、降下目標距離に(X−H1)をセットすると共に、降下距離を0リセットする処理が実行される。その後、転写ヘッド機体を単位距離だけ高速で降下させては(ステップ402)、降下距離を単位距離だけ加算し(ステップ403)、その都度降下距離が目標距離(X−H1)に到達したか否かを判定する処理(ステップ404)が、降下距離が目標距離(X−H1)に到達したと判定されるまで繰り返し実行される。この間に、降下距離が目標距離(X−H1)に到達したと判定されると(ステップ404YES)、図27(b)に示されるように、降下を停止させる(ステップ405)。 Details of the high-speed descent process to the first target height (H1) are shown in FIG. In the figure, when the process is started, first, in step 401, (X-H1) is set as the descent target distance, and the descent distance is reset to zero. Thereafter, when the transfer head body is lowered at a high speed by a unit distance (step 402), the descent distance is added by the unit distance (step 403), and each time the descent distance reaches the target distance (X-H1). The process of determining whether or not (step 404) is repeatedly executed until it is determined that the descent distance has reached the target distance (X-H1). During this time, if it is determined that the descent distance has reached the target distance (X−H1) (step 404 YES), the descent is stopped as shown in FIG. 27B (step 405).
このように、第1の転写ヘッド降下制御手段に相当する第1目標高さ(H1)への高速降下処理(ステップ107)においては、図19に示されるように、ヘッド位置決め機構2を駆動制御することにより、降下距離を積算しつつ(ステップ403)、その積算距離が第1の目標高さ(H1)までの降下距離{(A−B)−H1)}に達するまで、転写ヘッド1を所定の高速度で降下させる処理(ステップ402)が実行される。
Thus, in the high speed descent process (step 107) to the first target height (H1) corresponding to the first transfer head descent control means, the
図16に戻って、第1目標高さ(H1)への高速降下処理(ステップ107)が完了すると、続いて、図28に示されるように、転写板14の下面が第2目標高さ(H2)に達するまでの降下距離分(X−H1−H2)だけ、転写ヘッド機体11を低速で降下させる処理が実行される(ステップ108)。
Returning to FIG. 16, when the high-speed descent process (step 107) to the first target height (H1) is completed, subsequently, as shown in FIG. 28, the lower surface of the
第2目標高さ(H2)への低速降下処理の詳細が図20に示されている。同図において、処理が開始されると、まず、ステップ501においては、降下目標距離に(X−H1−H2)をセットする処理が実行される。続いて、ホルダ保持機構19を解除し転写板ホルダ13を上下動可能にし圧気噴射制御弁74をオフ状態からオン状態へと切り換えて圧気噴射を開始したのち(ステップ502)、転写ヘッド機体11を単位距離だけ低速で降下させては(ステップ503)、降下距離を単位距離だけ加算し(ステップ504)、その都度、降下距離が目標距離(X−H1−H2)到達したか否かを判定する処理(ステップ505)が、降下距離が目標距離(X−H1−H2)に到達したと判定されるまで繰り返し実行される。この間に、降下距離が目標距離(X−H1−H2)に到達したと判定されると(ステップ505YES)、図28(b)に示されるように、降下を停止させ(ステップ506)、ホルダ保持機構19を復帰し転写板ホルダ13を固定し圧気噴射制御弁74をオン状態からオフ状態へと切り換えて圧気噴射を停止する(ステップ507)。
Details of the low-speed descent process to the second target height (H2) are shown in FIG. In the figure, when the processing is started, first, in
ここで、第2目標高さ(H2)の値は、圧気噴射による転写板の自力浮上作用が機能する高さ(例えば、リペア対象物(転写対象物)110の上面から100μm程度)に設定されている。そのため、図28(b)に示されるように、転写板14の下面高さが所定高さHx(H2<Hx<H1)に達した時点以降、転写ヘッド機体11は降下するものの、転写板14は転写板ホルダ13と共に浮上するため、図28(b)に示されるように、リペア対象物(転写対象物)110と転写板14との間には、レーザ転写に必要な微細間隙が確保されることとなる。
Here, the value of the second target height (H2) is set to a height (for example, about 100 μm from the upper surface of the repair object (transfer object) 110) at which the self-lifting action of the transfer plate by the pressure air jet functions. ing. Therefore, as shown in FIG. 28B, the
先に説明したように、リペア対象物110である液晶表示デバイスやプラズマ表示デバイスのパターン面にはミクロンオーダーの凹凸が存在することに加え、図17及び図18の処理にて電子カメラ38により光学的に計測される距離(A),(B)についても、計測原理上の理由から、ミクロン乃至数十ミクロンの誤差は避けがたい。しかし、転写板14は転写板ホルダ13と共に転写ヘッド機体11に対して所定の上下限範囲内において昇降動自在に支持され、しかも転写板14は転写ホルダ13と共に圧気噴射により自力浮上するものであるから、想定される誤差を吸収できるように、転写板ホルダ13の昇降動許容範囲を設定しておけば、仮に、目標高さ(H1),(H2)に対応する目標降下距離(X−H1),(X−H1−H2)に比較的に大きな誤差が存在し、そのため、オープンループ制御による目標降下距離(X−H1−H2)が大きすぎて、転写板14がリペア対象物110の表面に衝突しようとしても、圧気噴射による自力浮上作用によって、図28(b)に示されるように、転写ヘッド機体11は降下を継続する一方、転写板14は浮上することにより、転写板14がリペア対象物110の表面に衝突して、表面の回路パターンを損壊すると言った問題が生ずることはない。
As described above, the pattern surface of the liquid crystal display device or plasma display device that is the
また、目標距離(X−H1−H2)到達後にはホルダ保持機構19にて転写板ホルダ13を保持固定し圧気噴射を停止することにより、転写板の高さを維持する一方、圧気噴射を停止した静寂状態においてレーザ照射による薄膜転写を行うことが可能となる。このため、レーザ照射により飛ばされた転写材片が、転写板と転写対象物との間に入り込んだ圧気の吹き出しにより影響(例えば、転写材が圧気の吹き出しにより目標転写位置からずれてしまう等)を受けることなく転写作業をスムーズに行うことができ、転写性能への影響を防ぐことができ、目標位置への正確な転写が可能となる。また、圧気の噴射による転写板ホルダの振動もなくなるため、転写板ホルダが安定し、転写作業時の精度が向上する。また、転写板ホルダ13が保持機構19にて保持され安定していることにより、リペア対象の修復箇所が端部であっても、転写板を安定的に配置できる。
Further, after reaching the target distance (X-H1-H2), the
図16に戻って、続くステップ109では、レーザ集光点Pの高さを転写板14の下面転写材薄膜の高さに位置決めする処理が実行される。転写板14へのレーザ集光点位置決め処理の詳細が図21に示されている。
Returning to FIG. 16, in the
同図において処理が開始されると、対物レンズごと、レーザ照射光学系3を単位距離だけ降下させては(ステップ601)、カメラのピント判定出力の読み込み処理を行い(ステップ602)、ピントが合ったか否かを判定する処理(ステップ603)が繰り返し実行される。その間に、ピントが合った旨の判定が行われると(ステップ603YES)、レーザ照射光学系3の降下は停止される(ステップ604)。
When the process is started in the figure, the laser irradiation
その後、再び、図16に戻って、ビーム整形処理及びレーザ源のワンショット駆動処理を実行することによって、リペア対象物110に向けて、転写材薄膜の転写処理が実行される(ステップ110)。このとき、レーザビームの断面は、修復対象となる回路パターンを構成する線幅と所定線長とを有する細長い長方形状に整形され、これが転写板14上に照射されることにより、リペア箇所には所定の膜厚を有しかつ細長い長方形状の転写材薄膜が被着されることとなる。
Then, returning to FIG. 16 again, the transfer material thin film transfer process is executed toward the
このとき、1回のレーザショットでは転写材薄膜の膜厚が不足する場合には、転写板14の高さを維持したまま、転写ヘッド1の全体を1ピッチ水平にずらせては、再度のレーザショットを行う処理を必要回数だけ繰り返すことにより、リペア箇所には必要な膜厚の転写膜が形成される。転写ヘッド1の全体を1ピッチ水平にずらせるときも、自力浮上作用が働いて、転写板14とリペア対象物110との距離は必要な間隙に維持されるから、水平移動の際に、転写板14がリペア対象物110の表面に衝突してこれを損壊する虞はない。
At this time, if the film thickness of the transfer material thin film is insufficient in one laser shot, the
さらに、転写ヘッド1には上述したように圧気噴射による自力浮上機能が組み込まれいるため、例えば図29に示されるように、リペア対象物110の表面が大きく波打つような場合にも、以上説明した図16〜図21の処理を実行することにより、リペア対象物110上のいずれの箇所においても、転写板14とリペア対象物110との間にレーザ転写に必要な間隙を維持することができる。
Furthermore, as described above, since the self-lifting function by the pressure air jet is incorporated in the
以上の処理(図16〜図21)をまとめて説明すると、配線パターン修復装置によって、修復作業を行う場合には、まず、ユニット位置決め機構130を作動して、レーザ転写ユニット140に含まれる対物レンズ31をリペア箇所の真上に位置決めする(ステップ101〜103)。この位置決めには、リペア箇所のXY座標と対物レンズ31の光軸のXY座標とに基づくオープンループの位置決め制御、並びに、電子カメラ38の映像を画像処理して得られるリペア箇所の位置と電子カメラ視野内の基準点との距離を計測しつつ行うサーボループの位置決め制御が併用される。
The above processing (FIGS. 16 to 21) will be described collectively. When performing a repairing operation by the wiring pattern repairing apparatus, first, the
リペア箇所の真上に対物レンズ31の光軸が位置決めされたならば、次に、ヘッド位置決め機構2を作動して、対物レンズ31の光軸を遮る転写位置から同光軸を遮らない待避位置へと転写ヘッド1を待避させたのち(ステップ201)、レーザ照射光学系3の全体を降下させつつ(ステップ202)、電子カメラ38のピント判定出力を監視し(ステップ204,205)、ピントが合った時点までの降下距離から、所定の基準高さ(Href)からリペア対象物上面までの距離(A)を計測する(ステップ203,206)。
If the optical axis of the
次に、ヘッド位置決め機構2を再び作動して、対物レンズ31の光軸を遮らない待避位置から対物レンズ31の光軸を遮る転写位置へと転写ヘッド1を復帰させた後(ステップ301)、先ほどと同様にして、レーザ照射光学系3の全体を上昇させつつ(ステップ302)、電子カメラ38のピント判定出力を監視し(ステップ304,305)、ピントが合った時点までの上昇距離から、所定の基準高さ(Href)からリペア対象物上面までの距離(B)を計測する(ステップ303,306)。
Next, after the
次に、距離(A)と距離(B)とに基づいて、転写板とリペア対象物との距離(X){(A)−(B)}を算出した後(ステップ106)、リペア対象物表面からの転写板14までの高さ(H1:約5mm程度)を第1の目標高さとして(ステップ401)、それまでの降下距離(X−H1)だけ転写ヘッド機体11をオープンループ制御で降下させる(ステップ402)。
Next, after calculating the distance (X) {(A)-(B)} between the transfer plate and the repair object based on the distance (A) and the distance (B) (step 106), the repair object The height from the surface to the transfer plate 14 (H1: about 5 mm) is set as the first target height (step 401), and the
降下距離(X−H1)だけ転写ヘッド機体11をオープンループ制御で降下させたならば(ステップ404YES,405)、続いて、リペア対象物表面からの転写板14までの高さ(H2:約100μm程度)を第2の目標高さとして(ステップ501)、圧気を噴射させながら(ステップ502)、それまでの降下距離(X−H1−H2)だけ(ステップ504,505)、転写ヘッド機体11をオープンループ制御で降下させる(ステップ503,506)。
If the
このとき、第2の目標高さ(H2)は、圧気噴射による自力浮上作用が作動し始める高さ領域(例えば、100μm程度)内に設定されているため、転写ヘッド機体11が第2の目標高さ(H2)まで降下する途中で、転写板ホルダ13は転写ヘッド機体11に対して自力浮上する。そのため、第1及び第2の目標高さへ接近するためのオープンループ制御に多少の誤差があったり、リペア対象物側の理由で表面高さが変動したりしても、転写ヘッド1の降下する過程で、転写板14がリペア対象物に衝突して表面を損壊するなどの虞れを確実に回避することができる。目標高さ到達後には、ホルダ保持機構19にて転写板ホルダ13を保持固定し、圧気制御弁にて圧気噴射を停止することにより、転写板14とリペア対象物との距離は最適範囲に維持され、また、圧気噴射が停止された静寂状態にて、圧気の吹き出しによる影響を受けることなく転写作業が行われる。
At this time, since the second target height (H2) is set within a height region (for example, about 100 μm) where the self-lifting action by the pressurized air injection starts to operate, the
その後、レーザ源4を駆動することによって(ステップ110)、レーザビームをワンショット照射すると、照射スポット(例えばライン状)に対応する転写材料の薄膜がリペア対象箇所へと転写され、必要であれば、その近接距離を維持したまま、転写ヘッド1を所定ピッチ水平方向へシフトさせては、以上のワンショット照射を複数繰り返す。
Thereafter, by driving the laser source 4 (step 110), when the laser beam is irradiated by one shot, a thin film of a transfer material corresponding to the irradiation spot (for example, a line shape) is transferred to a repair target portion, and if necessary While the proximity distance is maintained, the
すると、修復対象箇所には、転写材料の薄膜が複数層積層されて、必要な積層厚が得られる。この水平方向へのシフト中にあっては、窒素ガス等の圧気の噴射が行われているため、転写箇所の冷却作用と間隙保持作用とが同時になされ、転写板が不用意に修復対象物に衝突してこれを損壊させるといった事態を未然に防止することができる。 Then, a plurality of thin films of the transfer material are laminated at the repair target portion, and a necessary lamination thickness is obtained. During this horizontal shift, pressure air such as nitrogen gas is injected, so that the transfer portion is cooled and the gap is maintained at the same time. It is possible to prevent a situation in which a collision occurs and this is destroyed.
このように、本発明の転写ヘッド1によれば、圧気を噴射することによって、転写板14と転写対象物110との距離を向こう合わせで所定の微細距離に保持することができるため、Z方向駆動部23を介する電気的な制御については、転写板が転写対象物まである程度近づくまでのおおよその制御をするだけでよく、以後は気体の噴射による向こう合わせの浮上作用が作用して、転写板を安全に転写対象物に近接させることができるため、修復対象となる表示デバイスなどの上に多数の欠陥箇所が存在するような場合でも、それらの箇所に順次高速で移動しては、転写ヘッド1を降下させる処理を高速に繰り返すことができ、この種の作業のタクトタイムを大幅に短縮できる利点がある。
As described above, according to the
また、圧気によって転写板ホルダが均衡状態となったときに、転写板ホルダを保持機構にて保持し、圧気を停止させた後で転写処理を行うことにより、転写時にレーザにより飛ばされた転写材片が圧気の吹き出しによる影響を受けることがなく、また、圧気の吹き出しによる転写台ホルダの振動も抑えられる。このため、レーザにより飛ばされた転写材片が目標位置からずれることなく、転写作業を正確に行うことが可能となる。 In addition, when the transfer plate holder is brought into an equilibrium state by the pressure air, the transfer plate holder is held by the holding mechanism, and the transfer material is transferred after the pressure air is stopped, so that the transfer material blown by the laser at the time of transfer. The piece is not affected by the blowing of pressurized air, and the vibration of the transfer table holder due to the blowing of pressurized air is also suppressed. For this reason, it is possible to accurately perform the transfer operation without the transfer material piece blown by the laser being displaced from the target position.
なお、上記の例においては、圧気の噴射開始タイミングを転写ヘッド機体の低速切替後としたが、低速下降開始前の高速下降時から圧気噴射が行われるように構成してもよい。 In the above example, the start timing of the pressure air injection is after the low-speed switching of the transfer head body. However, the configuration may be such that the pressure air injection is performed from the time of the high speed descent before the low speed descent start.
本発明によれば、レーザリペア装置に代表されるこの種のレーザ転写装置において、欠陥箇所から欠陥箇所への移動等のための所定の高位置から転写処理のための所定の低位置へと転写板を高速かつ正確に降下させ、しかも、転写対象物と衝突することなく静止させることができる。また、転写作業時にはホルダを保持機構にて固定して圧気を停止することにより、圧気の吹き出しによる影響を受けず転写作業を正確に行えるという利点がある。 According to the present invention, in this type of laser transfer apparatus represented by a laser repair apparatus, transfer is performed from a predetermined high position for movement from a defective part to a defective part to a predetermined low position for transfer processing. The plate can be lowered accurately at high speed, and can be kept stationary without colliding with the transfer object. In addition, there is an advantage that the transfer operation can be performed accurately without being affected by the blowing of the pressure air by fixing the holder with the holding mechanism and stopping the pressure air during the transfer operation.
1 転写ヘッド
2 ヘッド位置決め機構
4 レーザ源
5 集光点高さ位置決め機構
6 ピント合せ用光源
7 ビーム合流器
11 転写ヘッド機体
11a 取付部
11b 支持部
11c 空所
12 板ばね
12a 開口
12b 打ち抜き孔
12c 打ち抜き孔
12c’ 大径孔部
12d ねじ孔
12e ねじ孔
13 転写板ホルダ
13a 転写窓
13b ねじ孔
14 転写板
14a 噴射孔
15a コネクタ
15b コネクタ
15c コネクタ
15d コネクタ
15e コネクタ
15f コネクタ
16a 可撓性チューブ
16b 可撓性チューブ
17 ホルダ把持装置(エアハンド)
17a アーム
17b アーム
17c エアシリンダ部
18 真空吸着機構
19 ホルダ保持機構
21 X方向駆動部
22 Y方向駆動部
23 Z方向駆動部
31 対物レンズ
32 レボルバ
33 ロータリエンコーダ
34 ビーム分離器
35 LED照明器
36a 入射口
37 鏡筒
38 電子カメラ
39 ビーム整形機構
41 レーザビーム
51 Z方向ガイドレール
52 駆動モータ
53 ボールねじ機構
61 マーク用ビーム
100 配線パターン修復装置
101 転写板
101a 転写材片
102 転写対象物
102a 被転写面
103 転写板ホルダ
103a 転写窓
103b 圧気入口孔
103c 圧気出口孔
103d ホルダ内圧気通路
104 転写ヘッド機体
104a 転写板ホルダ収容用空所
105 圧気
106 板バネ
107 ホルダ把持装置(エアハンド)
107a アーム
107b アーム
107c エアシリンダ部
108 可撓性チューブ
110 リペア対象物(転写対象物)
112 圧気制御弁
120 ステージ
130 ユニット位置決め機構
131 X方向ガイドレール
132 Y方向ガイドレール
140 レーザ転写ユニット
140a ユニット機枠
391a,391b 第1,第2マスクプレート(X方向)
392a,392b 第1,第2スライドブロック(X方向)
393a,393b 第1,第2ローラ(X方向)
394 楔ブロック(X方向)
395a,395b 第1,第2マスクプレート(Y方向)
396a,396b 第1,第2スライドブロック(Y方向)
397a,397b 第1,第2ローラ(Y方向)
398 楔ブロック(Y方向)
C1 共用光軸
C2 レーザ照射用光軸
C3 撮影用光軸
C21 出射光軸
DESCRIPTION OF
112
392a, 392b First and second slide blocks (X direction)
393a, 393b First and second rollers (X direction)
394 wedge block (X direction)
395a, 395b First and second mask plates (Y direction)
396a, 396b First and second slide blocks (Y direction)
397a, 397b First and second rollers (Y direction)
398 Wedge block (Y direction)
C1 common optical axis C2 laser irradiation optical axis C3 imaging optical axis C21 outgoing optical axis
Claims (2)
レーザ源から入射されたレーザビームを転写対象物の被転写面上の目標位置へと垂直下向きに照射するための対物レンズを含むレーザ照射用光学系と、
ヘッド機体と、下面側には転写板が保持されかつ上面側には下面側の転写板を臨ませる転写窓が開口されさらに下向きに圧気を噴射する圧気噴射機能が備えられた転写板ホルダと、ヘッド機体に対して転写板ホルダを水平姿勢で上下動自在に支持する支持機構と、任意の上下位置において転写板ホルダの上下動を停止させると共に、その位置に保持させるホルダ保持機構とを有し、転写対象物の被転写面から所定距離まで機体が降下接近した状態では、被転写面への気体噴射による自力浮上作用により、転写板下面の転写材薄膜と転写対象物上面の被転写面との間に転写に必要な微少間隙が保持されるように仕組まれた転写ヘッドと、
転写ヘッドを少なくとも垂直方向へと上下移動可能なヘッド位置決め機構と、
所定の基準高さから転写対象物の被転写面までの降下距離(A)を計測する第1の降下距離計測手段と、
所定の基準高さから転写板下面の転写材薄膜までの降下距離(B)を計測するための第2の降下距離計測手段と、
被転写面までの降下距離(A)と転写材薄膜までの降下距離(B)とから被転写面と転写材薄膜との距離(A−B)を算出する距離算出手段と、
ヘッド位置決め機構を駆動制御することにより、降下距離を積算しつつ、その積算距離が第1の目標高さ(H1)までの降下距離{(A−B)−H1)}に達するまで、転写ヘッドを所定の高速度で降下させる第1の転写ヘッド降下制御手段と、
ヘッド位置決め機構を駆動制御することにより、降下距離を積算しつつ、その積算距離が自力浮上作用が機能する第2の目標高さ(H2)までの降下距離{(A−B)−H1−H2}に達するまで、転写ヘッドを圧気噴射を行いつつ所定の低速度で降下させ、第2の目標高さに達するのを待って、圧気噴射を停止させると共にホルダ保持機構を作動させて転写板ホルダの上下位置を保持させる第2の転写ヘッド降下制御手段と、
転写板ホルダの上下位置が保持されかつ圧気噴射が停止された状態において、レーザ源を駆動してレーザビームを転写板に集光照射することにより、転写対象物の被転写面に転写材薄膜を転写するレーザ転写手段とを含み、
それにより、レーザビームの照射に先立ち、圧気噴射による自力浮上作用を利用して、転写に必要な微細間隙を有する高さへと転写板をオープンループ制御で誘導する共に、誘導完了後にあっては、ホルダ保持機構の作用を利用して、転写板の高さを維持する一方、圧気噴射を停止した静寂状態においてレーザ照射による薄膜転写を行う、ことを特徴とするレーザ転写装置。 A transfer plate formed by depositing a transfer material thin film on the objective surface of a plate-like piece having laser transparency is arranged with a slight gap on the transfer target surface of the transfer object so that the transfer material thin film faces. A laser transfer apparatus for transferring a transfer material thin film corresponding to an irradiation position onto a transfer target surface of a transfer object by irradiating a laser beam from the upper surface side of the superposition and transfer plate,
A laser irradiation optical system including an objective lens for irradiating a laser beam incident from a laser source vertically to a target position on a transfer target surface of a transfer object;
A head plate, a transfer plate holder that has a transfer plate holding a transfer plate on the lower surface side and a transfer window that opens the transfer plate on the lower surface side on the upper surface side, and is further provided with a pressure air injection function for injecting pressure downward; A support mechanism that supports the transfer plate holder so that it can move up and down in a horizontal position relative to the head body, and a holder holding mechanism that stops the transfer plate holder from moving up and down at an arbitrary vertical position and holds the transfer plate holder at that position. In a state where the machine body descends and approaches from the transfer target surface of the transfer target object to a predetermined distance, the transfer material thin film on the lower surface of the transfer plate and the transfer target surface of the upper surface of the transfer target object due to self-levitation by gas injection onto the transfer target surface A transfer head structured so that a minute gap necessary for transfer is maintained between
A head positioning mechanism capable of moving the transfer head up and down at least vertically;
First descent distance measuring means for measuring a descent distance (A) from a predetermined reference height to the transfer target surface of the transfer object;
A second descending distance measuring means for measuring a descending distance (B) from a predetermined reference height to the transfer material thin film on the lower surface of the transfer plate;
A distance calculating means for calculating a distance (A−B) between the transfer surface and the transfer material thin film from a drop distance (A) to the transfer surface and a drop distance (B) to the transfer material thin film;
By driving and controlling the head positioning mechanism, the transfer head is accumulated until the accumulated distance reaches the lowered distance {(AB) -H1)} to the first target height (H1). First transfer head lowering control means for lowering at a predetermined high speed;
By driving and controlling the head positioning mechanism, the descent distance is accumulated, and the accumulated distance is the descent distance {(AB) -H1-H2 to the second target height (H2) at which the self-levitation function functions. }, The transfer head is lowered at a predetermined low speed while performing pressurized air jetting, waits for the second target height to be reached, stops the pressurized air jetting, and operates the holder holding mechanism to move the transfer plate holder Second transfer head lowering control means for maintaining the vertical position of
In a state where the upper and lower positions of the transfer plate holder are held and the pressurized air injection is stopped, the transfer source thin film is applied to the transfer target surface of the transfer object by driving the laser source and condensing and irradiating the laser beam onto the transfer plate. Laser transfer means for transferring,
As a result, prior to the laser beam irradiation, the transfer plate is guided to the height having the fine gap necessary for the transfer by open-loop control using the self-lifting action by the pressure air jet, and after the induction is completed A laser transfer apparatus characterized in that, by utilizing the action of the holder holding mechanism, thin film transfer is performed by laser irradiation in a silent state in which the height of the transfer plate is maintained and the pressurized air injection is stopped.
レーザ集光点の高さを調整するための集光点高さ調整機構と、
常にレーザ集光点高さに位置する被写体にピント合わせされ、かつ映像出力に基づいてピントが合った状態か否かを判定する機能を有する電子カメラと、を含み、
第1の降下距離計測手段は、
レーザ照射光学系の照射光軸を遮るものがなにもないように、ヘッド位置決め機構を介して転写ヘッドを所定の待機位置へと待避させた状態において、集光点高さ調整機構を制御することにより、降下距離を加算しつつかつカメラを介してピントがあったか否かを監視つつ、レーザ集光点の高さを降下させ、ピントがあったときの加算結果としての距離を、所定の基準高さから転写対象物の被転写面までの降下距離(A)として記憶するように仕組まれており、
第2の降下距離計測手段は、
第1の降下距離計測手段による計測に続いて、レーザ照射光学系の光軸が転写板により遮られるように、ヘッド位置決め機構を介して転写ヘッドを所定の運用位置へと復帰させた状態において、集光点高さ調整機構を制御することにより、上昇距離を減算しつつかつカメラを介してピントがあったか否かを監視しつつ、レーザ集光点の高さを上昇させ、ピントがあったときの減算結果としての距離を、所定の基準高さから転写材薄膜までの降下距離(B)として記憶するように仕組まれている、ことを特徴とする請求項2に記載のレーザ転写装置。 For laser irradiation optics,
A condensing point height adjusting mechanism for adjusting the height of the laser condensing point;
Including an electronic camera that is always focused on a subject positioned at the height of the laser condensing point and has a function of determining whether or not it is in focus based on video output;
The first descent distance measuring means is:
Control the condensing point height adjustment mechanism in a state where the transfer head is retracted to a predetermined standby position via the head positioning mechanism so that there is nothing to block the irradiation optical axis of the laser irradiation optical system. Therefore, while adding the descent distance and monitoring whether or not there is focus through the camera, the height of the laser condensing point is lowered, and the distance as the addition result when there is a focus is determined according to a predetermined standard. It is structured to memorize as the descent distance (A) from the height to the transfer surface of the transfer object,
The second descent distance measuring means is
In a state where the transfer head is returned to a predetermined operation position via the head positioning mechanism so that the optical axis of the laser irradiation optical system is interrupted by the transfer plate following the measurement by the first descending distance measuring means. By controlling the focal point height adjustment mechanism, the height of the laser focal point is raised while focusing while subtracting the ascending distance and monitoring whether or not the focal point has passed through the camera. 3. The laser transfer apparatus according to claim 2, wherein the distance as a subtraction result is stored as a descending distance (B) from a predetermined reference height to the transfer material thin film.
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