JP2012232345A - パターンをエッチングする装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板材料上に配置されたエッチング領域内にパターンをエッチングする装置であって、基板4に対するエッチングヘッド12の位置及び向きを計測するユニットと、計測されたエッチングヘッド12の位置及び向きの関数としてエッチング地点の座標を計算し、エッチング地点について計算された座標が予め記憶されたパターンの図面内に符号化されたエッチングされるべき地点の座標と一致する場合、エッチングを開始し、一致しない場合、エッチングを自動的に停止する制御ユニット14とを備えている。
【選択図】図1
Description
−基板に対するエッチングヘッドの位置及び向きを計測するユニットと、
−制御ユニットであって、
・エッチングヘッドの計測された位置及び向きの関数として、エッチング地点の座標を計算し、
エッチング地点について計算された座標が、予め記憶されたパターンの図面において符号化されているエッチングされるべき地点の座標と一致した場合、エッチング地点におけるエッチングを開始し、一致しない場合には、エッチングを自動的に停止する制御ユニットを備えている。
■装置は、少なくとも1つの取り外し可能な基準ターミナルを備え、基準ターミナルは、手動で基板上に配置することができ、基板上における基準ターミナルの位置に依存しない所定の関係により、エッチングされるべきパターンの対応する地点に関連付けられており、計測ユニットは、基準ターミナルに対するエッチングヘッドの位置及び向きを計測可能であり、制御ユニットは、計算されたエッチング地点の座標と、パターンの地点と基準ターミナルを関連付ける所定の関係の関数としてのエッチングされるべき地点の座標との一致又は不一致を選択的に確定するようになっている。
■装置は、
−少なくとも2個の基準ターミナルを備え;
−計測ユニットは、これら2個の基準ターミナル間の距離を計測可能であり、
−制御ユニットは、計算されたエッチング地点の座標と、計測された2個の基準ターミナル間の距離の関数としてのエッチングされるべき地点の座標との一致又は不一致を選択的に確定し、この距離に比例して、パターンを拡大又は縮小する。
■装置は、基準ターミナルとは独立に手動で配置され得る少なくとも1つの中継ターミナルを備え、この中継ターミナルは、基板に対するその位置に依存しない所定の関係により、パターンの地点と関連付けられてはおらず、計測ユニットは、更に、
−中継ターミナルの座標系におけるエッチングヘッドの位置及び向きを検出するセンサと、
−基準ターミナルに対する中継ターミナルの位置及び向きを検出するセンサと、
−中継ターミナルの座標系において計測されたエッチングヘッドの位置及び向きを、基準ターミナルに対する位置及び向きに変換する変換器とを備えている。
■エッチングヘッドは、エッチング地点をエッチングするレーザー光線を放射可能である。
■装置は、テーブルを備え、テーブルは、エッチングにより飛散する破片に対する保護のための窓と、基板への載置のための脚とを備え、少なくとも1つの基準ターミナルが、このテーブルに対して自由度無しで固定されている。
■エッチングヘッドは、エッチング地点をエッチングする研磨材料からなる粒子を噴射可能である。
−予め記憶された図面のエッチングされるべき個処に関連付けられた基準ターミナルを用いることにより、パターンを基板上に簡単に配置することができる。
−中継ターミナルを用いることにより、ペンの位置を計測するために用いられる信号の出力を増大させることなく、エッチング領域の大きさを増大させることができる。
−上記のテーブルを用いることにより、単一の操作で、基準ターミナルと保護窓を配置することができる。
−エッチングが開始されたときに、エッチング地点において基板のエッチングを行い得るエッチングヘッドを備えるペンを、手動でエッチング領域上に自由に動かす工程と、
−基板に対するエッチングヘッドの位置及び向きを計測する工程と、
−計測されたエッチングヘッドの位置及び向きの関数として、エッチング地点の座標を計算する工程と、
−エッチング地点について計算された座標が、予め記憶されたパターンの図面において符号化されているエッチングされるべき地点の座標と一致する場合、エッチング地点におけるエッチングを開始させ、一致しない場合、エッチングを自動的に中止させる工程と
を備えている。
a)エッチングの開始により既にエッチングがなされたパターンの各地点をメモリに記憶する工程と、
b)既にエッチングがなされた地点のエッチングを禁止する工程と、
c)1つの地点のエッチングを、エッチングの開始後、所定時間後に自動的に停止する工程。
■工程a)〜c)は、予め記憶された図面の各層について繰り返され、予め記憶された図面は、少なくとも2つの層を備え、各層は、対応する基板の層におけるエッチングされるべき地点の座標で符号化されている。
■方法は、
−所与のエッチング地点をエッチングするために費やされた累積時間をカウントする工程と、
−カウントされたエッチング時間が所定の閾値を超えた場合、そのエッチング地点における更なるエッチングを禁止し、超えていない場合、その地点における更なるエッチングを許容する工程と
を備えている。
■本発明の方法は、計測されたエッチングヘッドの位置及び向きを用いて、ペンを基板から隔てる距離を決定する工程と、この距離が所定の閾値よりも小さい場合、基板へのパターンのエッチングを禁止するか、又は警報を発する工程とを備えている。
−所定時間後にエッチングを自動的に停止することにより、エッチング深さを制御することができる。
−予め記憶された図面の各層の地点のエッチングを自動的に停止することにより、浮彫りで彫刻模様を作成することができる。
−距離hを計測することにより、操作者がエッチングヘッドを基板から安全な距離に保つことが容易となり、本方法における安全性は向上する。
図面において、同一の構成要素には、同一の符号を付してある。
−エッチングヘッド12を制御するユニット14と、
−基板4上にエッチングされるべきパターンの図面を記憶したメモリ16と、
−インターフェース18と、
−ペンを動作させるのに必要な、電池等のエネルギー源(図示せず)とを備えている。
−ペン8に対して自由度無しで固定された加速度計34及び磁力計36と、
−ターミナル20〜23の各々に対して自由度無しで固定された加速度計38及び磁力計40とを備えている。
Cx=(Limg/L)
Cy=(Lgimg/Lg)
ここで、Limg及びLgimgは、それぞれ、エッチングされるべきパターンの図面の幅及び長さである。
−エッチングヘッドの位置及び向きの計測方法が異なっており、
−ピクセルがエッチングされるべきか否かの判定方法が異なっている。
a)クロック31によりカウントされた時間が時間Δiに達したら直ちに自動的に、又は
b)操作者が、ペン92を他の地点P上に動かした場合に停止される。
4 基板
8 ペン
10 エッチング領域
12 エッチングヘッド
14 制御ユニット
16 メモリ
18 インターフェース
20〜23 基準ターミナル
34 加速度計
36 磁力計
40 磁力計
90 エッチング装置
92 ペン
94 三軸磁界センサ
96〜99 基準ターミナル
102 三軸磁界源
110 エッチング装置
112 中継ターミナル
122 変換器
140 エッチング装置
142 テーブル
144 窓
146〜149 脚
Claims (14)
- 物理基板上に配置されたエッチング領域内にパターンをエッチングする装置において、
前記エッチング領域に対して、手で自由に動かし得る少なくとも1つのペン(8、92)であって、エッチングが開始されたとき、エッチング地点において前記基板をエッチングすることができるエッチングヘッド(12)を備えるペン(8、92)と、
前記基板に対する前記エッチングヘッドの位置及び向きを計測する計測ユニットと、
制御ユニット(14)とを備え、
前記制御ユニット(14)は、
前記エッチングヘッドの計測された位置及び向きの関数として、前記エッチング地点の座標を計算し、
前記エッチング地点の計算された座標が、予め記憶されたパターンの図面に符号化されたエッチングされるべき地点の座標と一致したときには、前記エッチング地点におけるエッチングを開始し、一致しないときには、エッチングを自動的に禁止することを特徴とする装置。 - 前記装置は、少なくとも1つの取り外し可能な基準ターミナル(20〜23;96〜99)を備え、前記基準ターミナル(20〜23:96〜99)は、前記基板上に手動で配置されることができ、基板上における前記基準ターミナルの位置に依存しない所定の関係により、エッチングされるべきパターンの対応する地点に関連付けられており、
前記計測ユニットは、前記基準ターミナルに対する前記エッチングヘッドの位置と向きを計測することができ、
前記制御ユニット(14)は、前記エッチング地点の計算された座標と、パターンの地点を前記基準ターミナルに関連付ける所定の関係の関数としてのエッチングされるべき地点の座標との一致又は不一致を確定することができる請求項1に記載の装置。 - 前記装置は、少なくとも2個の基準ターミナル(20〜23:96〜99)を備え、
前記計測ユニットは、前記2個の基準ターミナル間の距離を計測可能であり、
前記制御ユニット(14)は、前記エッチング地点の計算された座標と、前記2個の基準ターミナル間の計測された距離の関数としてのエッチングされるべき地点の座標との一致又は不一致を確定することができ、前記距離に比例して前記パターンを拡大又は縮小する請求項2に記載の装置。 - 前記装置は、前記基準ターミナルとは独立して手で配置し得る少なくとも1つの中継ターミナル(112)を備え、前記中継ターミナルは、前記基板に対するその位置に依存しない所定の関係により前記パターンの地点と関連付けられてはおらず、
前記計測ユニットは、更に、
前記中継ターミナルの座標系における前記エッチングヘッドの位置及び向きを検出するセンサ(94)と、
前記基準ターミナルに対する前記中継ターミナルの位置及び向きを検出するセンサ(120)と、
前記中継ターミナルの座標系において計測されたエッチングヘッドの位置及び向きを、前記基準ターミナルに対する位置及び向きに変換する変換器(122)とを備えることを特徴とする請求項2又は3に記載の装置。 - 前記エッチングヘッド(12)は、前記エッチング地点をエッチングするレーザー光線を放射可能である請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置は、窓(144)を有するテーブル(142)を備え、前記窓(144)は、エッチングの破片の飛散を防止するものであり、また前記基板上に載置されるための脚を有しており、
前記少なくとも1つの基準ターミナルは、前記テーブルに対して自由度を持たないように固定されている請求項2〜4のいずれか1項または請求項5に記載の装置。 - 前記エッチングヘッド(12)は、前記エッチング地点をエッチングする研磨材料からなる粒子を噴射することができる請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 基板材料上に配置されたエッチング領域内にパターンをエッチングする方法であって、
エッチングが開始されたときエッチング地点において、前記基板をエッチングすることができるエッチングヘッドを備えたペンを、前記エッチング領域上に手動で自由に動かす工程を有する方法において、
前記基板に対する前記エッチングヘッドの位置及び向きを計測する工程(56、58)と、
前記エッチングヘッドの計測された位置及び向きの関数として、前記エッチング地点の座標を計算する工程(66)と、
前記エッチング地点について計算された座標が、予め記憶されているパターンの図面において符号化されたエッチングされるべき地点の座標と一致する場合、エッチングを開始し、一致しない場合、エッチングを自動的に禁止する工程(77)とを有する方法。 - a)開始されたエッチングにより、既にエッチングがなされたパターンの各地点をメモリ内に記憶する工程と、
b)既にエッチングがなされたいずれの地点のエッチングも禁止する工程と、
c)1つの地点のエッチングを、開始後、所定時間後に自動的に停止する工程(74)とを備える請求項8に記載の方法。 - 前記工程a)〜c)は、予め記憶された図面の各層について繰り返され、前記予め記憶された図面は、少なくとも1つの層を備え、前記少なくとも1つの層の各々は、対応する前記基板の層において、エッチングされるべき地点の座標で符号化されている請求項9に記載の方法。
- 所与のエッチング地点のエッチングにおいて費やされた累積時間をカウントする工程(77)と、
カウントされたエッチング時間が所定の閾値を超えた場合、そのエッチング地点における更なるエッチングを禁止し、超えていない場合、そのエッチング地点における更なるエッチングを許容する工程とを備える請求項8に記載の方法。 - 前記ペンを前記基板から隔てる距離を、前記エッチングヘッドの計測された位置及び向きを用いて決定し(60)、前記距離が所定の閾値よりも小さければ、前記基板における前記パターンのエッチングを禁止し(64)、または警報を発する請求項8〜11のいずれか1項に記載の方法。
- データ記憶媒体(16)において、請求項8〜12のいずれか1項に記載の方法を行うための命令を有し、前記命令は、電子処理装置により実行されることを特徴とするデータ記憶媒体(16)。
- 前記エッチング領域上に手動で動かし得るエッチングヘッド(12)を備えたペン(8、91)において、前記ペンは、前記基板に対する前記エッチングヘッドの位置を計測可能な計測ユニットの少なくとも幾つかの構成要素(30、94)を備えていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置において用いられるペン(8、92)。
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