JP5089827B1 - レーザ加工方法およびレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

レーザ加工の対象とする材料基板（４）を加工ステージに載置し、材料基板に形成されている位置決め用マーク（１１）を撮像することで、位置決め用マークの位置を測定するマーク位置測定工程と、マーク位置測定工程における測定結果から、材料基板の歪みに関する歪み情報を取得する歪み情報取得工程と、材料基板の歪みによるレーザ加工の位置ずれを補正するために、材料基板の加工領域へ入射させるレーザ光の進行方向を歪み情報に応じて調整する位置調整工程と、を含み、歪み情報取得工程では、加工領域（１０）を複数に分割することにより設定された個片領域（１２−１〜１２−４）を単位として、歪み情報を取得し、位置調整工程では、個片領域ごとに、進行方向を調整可能とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。

樹脂からなる層間絶縁層と導体金属からなる導体回路層とが交互に積層された、いわゆる多層プリント配線板は、層間絶縁層にビアホールと呼ばれる開口穴が形成される。ビアホールの壁面には、上層および下層の電気的な接続のための導電膜が形成される。ビアホールは、レーザ加工により形成されることが多い。

従来、レーザ加工装置は、ＸＹテーブルに材料基板を配置し、材料基板の四隅に設けられたアライメントマークをカメラで読み取り、材料基板の位置、回転角および伸縮等のずれ量を測定する。レーザ加工装置は、その測定結果を基に、材料基板のずれ量を補正する加工データを作成し、ガルバノスキャナ、ＸＹテーブルを駆動することで、ビアホールの加工位置の精度を高めている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１６２５５９号公報

材料基板は、配線パターン、ロットの違い、積層の際の加圧のばらつき等に応じた変形のために、伸縮により生じた歪みに、領域ごとの差が現れる場合がある。従来の加工方法では、材料基板の全体について、四隅のアライメントマークにより歪みを観測していることから、領域ごとの歪みの差を検出することが困難である。領域ごとに現れた歪みの差を正確に検出できないまま、材料基板のずれ量を補正する加工データが作成されることで、加工位置の精度が悪化することになる。近年、プリント配線板は、商品の小型化に伴い、高密度化が要請される傾向にあることから、加工位置の精度の向上が望まれている。また、材料基板が大型であるほど、材料基板には伸縮が複雑に生じることとなる。生産性を向上させるために材料基板を大型化させる場合、四隅のアライメントマークを用いて、材料基板の全体について歪みによるずれを補正することは困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工位置の精度の向上を可能とするレーザ加工方法およびレーザ加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザ加工の対象とする材料基板を加工ステージに載置し、前記材料基板に形成されている位置決め用マークを撮像することで、前記位置決め用マークの位置を測定するマーク位置測定工程と、前記マーク位置測定工程における測定結果から、前記材料基板の歪みに関する歪み情報を取得する歪み情報取得工程と、前記材料基板の歪みによる前記レーザ加工の位置ずれを補正するために、前記材料基板の加工領域へ入射させるレーザ光の進行方向を前記歪み情報に応じて調整する位置調整工程と、を含み、前記歪み情報取得工程では、前記加工領域を複数に分割することにより設定された個片領域を単位として、前記歪み情報を取得し、前記位置調整工程では、前記個片領域ごとに、前記進行方向を調整可能とすることを特徴とする。

本発明にかかるレーザ加工方法では、個片領域を単位として歪み情報を取得することで、領域ごとの歪みを正確に検出し、加工領域全体について歪みを観測可能とする。個片領域ごとにレーザ光の進行方向を調整することで、高い精度で加工位置を補正することができる。これにより、加工位置の精度を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の概略構成を示す図である。 図２は、レーザ加工の位置ずれを補正するための構成を示すブロック図である。 図３は、ワークの加工領域に設定された個片領域とアライメントマークとを表した図である。 図４は、実施の形態１の比較例として、加工領域の四隅に形成されたアライメントマークのみを使用する歪み情報の取得について説明する図である。 図５は、実施の形態１による歪み情報の取得について説明する図である。 図６は、レーザ加工の手順を説明するフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工方法において、ワークの加工領域に設定された個片領域とスキャン領域とを表した図である。 図８は、第２の実施形態の比較例における、スキャン領域の設定例を説明する図である。 図９は、スキャン領域を設定するまでの手順を説明するフローチャートである。 図１０は、テーブル座標について説明する図である。 図１１は、ガルバノ座標について説明する図である。 図１２は、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工方法により、レーザ加工の位置ずれを補正するための構成を示すブロック図である。 図１３は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工方法を実施するための構成を示すブロック図である。 図１４は、加工制御装置へ入力されるレーザ加工のためのデータのイメージを示す図である。

以下に、本発明にかかるレーザ加工方法およびレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の概略構成を示す図である。レーザ加工装置１００は、ワーク４へレーザ光Ｌを照射し、ワーク４のレーザ穴あけ加工を実施する。ワーク４は、レーザ加工の対象であって、例えば多層プリント配線板を構成する材料基板である。ワーク４は、例えば、樹脂からなる絶縁層が、銅箔からなる二つの導体層に挟まれた三層構造をなしている。

レーザ加工装置１００は、レーザ発振器１、加工制御装置２およびレーザ加工部３を備える。レーザ発振器１は、ビーム状のレーザ光Ｌを発振する。レーザ加工部３は、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙ、ガルバノスキャナ３６Ｘおよび３６Ｙ、ｆθレンズ（集光レンズ）３４、ＸＹテーブル３０およびカメラ３９を備えている。

ガルバノスキャナ３６Ｙは、ガルバノミラー３５Ｙを回動させる。ガルバノミラー３５Ｙは、レーザ発振器１からのレーザ光Ｌを反射する。ガルバノミラー３５Ｙは、回動することで、Ｙ方向についてレーザ光Ｌの進行方向を変化させる。

ガルバノスキャナ３６Ｘは、ガルバノミラー３５Ｘを回動させる。ガルバノミラー３５Ｘは、ガルバノミラー３５Ｙからのレーザ光Ｌを反射する。ガルバノミラー３５Ｘは、回動することで、Ｘ方向についてレーザ光Ｌの進行方向を変化させる。

ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙは、ワーク４上のＸＹ方向について、レーザ光Ｌの入射位置を移動させる。ガルバノスキャナ３６Ｘおよび３６Ｙは、ワーク４の加工領域上におけるレーザ光Ｌの入射位置を変化させるスキャン駆動部として機能する。

ｆθレンズ３４は、テレセントリック性を備える集光レンズである。ｆθレンズ３４は、レーザ光Ｌの主光線の向きを揃える。ｆθレンズ３４は、レーザ光Ｌをワーク４の加工位置Ｈｘへ入射させる。レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌにより、加工位置Ｈｘに、ワーク４を貫く加工穴を形成する。

ＸＹテーブル３０は、ワーク４が載置される加工ステージである。ＸＹテーブル３０は、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータ（いずれも図示省略）の駆動によってＸＹ平面内を移動する。ＸＹテーブル３０は、ワーク４をＸ方向およびＹ方向へ移動させる。

ワーク４には、複数のアライメントマーク１１が形成されている。アライメントマーク１１は、位置決め用マークである。図１では、複数のアライメントマーク１１のうちの一部を示している。アライメントマーク１１の形状は、任意であるものとする。

カメラ３９は、ＸＹテーブル３０に載置されたワーク４に形成されているアライメントマーク１１を撮像する撮像部である。カメラ３９は、アライメントマーク１１の撮像により、アライメントマーク１１の位置を測定する。カメラ３９は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラである。カメラ３９は、例えば、レーザ光Ｌをワーク４に照射する加工ヘッド（図示省略）の近傍に配置されている。

加工制御装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える。加工制御装置２は、レーザ加工装置１００全体を制御する。加工制御装置２は、加工プログラムに従い、レーザ発振器１、ガルバノスキャナ３６Ｘおよび３６Ｙ、ＸＹテーブル３０のＮＣ（Numerical Control）制御を実施する。

レーザ加工装置１００は、ガルバノスキャナ３６Ｘおよび３６Ｙ、ＸＹテーブル３０の駆動により、ワーク４の加工領域上におけるレーザ光Ｌの入射位置を変化させる。レーザ加工装置１００は、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙによるレーザ光Ｌの振り幅に応じたスキャン領域を単位とするレーザ加工を、ＸＹテーブル３０を移動させるごとに実施する。

図２は、レーザ加工の位置ずれを補正するための構成を示すブロック図である。加工制御装置２は、歪み補正係数算出処理部２１、ガルバノミラー位置補正処理部２２およびＸＹテーブル位置補正処理部２３を有する。カメラ３９は、アライメントマーク１１の位置を測定し、測定結果として、アライメントマーク１１の座標を含む測定データを出力する。

加工制御装置２は、カメラ３９から加工制御装置２へ入力された測定データを基に、ＸＹテーブル３０上におけるワーク４について、予め設定された基準条件に対する位置のずれ量、回転角、ワーク４の伸縮によるずれ量を算出する。加工制御装置２は、その算出結果を基に、ワーク４の各種ずれ量を補正する加工データを作成し、ＸＹテーブル３０、ガルバノスキャナ３６Ｘおよび３６Ｙを駆動する。

歪み補正係数算出処理部２１は、カメラ３９から加工制御装置２へ入力された測定データから、歪み情報を取得する。歪み情報は、ワーク４の伸縮によって生じた歪みに関する情報であって、例えば、歪みの向きおよび歪み量のデータを含む。歪み補正係数算出処理部２１は、歪み情報に応じた歪み補正係数を算出する。歪み補正係数は、ワーク４の歪みによるレーザ加工の位置ずれを補正するための係数とする。

歪み補正係数算出処理部２１は、算出した歪み補正係数を、テーブル用補正係数とスキャン用補正係数とに変換する。テーブル用補正係数は、ワーク４の歪みによるレーザ加工の位置ずれを補正するために、ＸＹテーブル３０の位置を調整するための係数とする。スキャン用補正係数は、ワーク４の歪みによるレーザ加工の位置ずれを補正するために、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙの傾きを調整するための係数とする。

ガルバノミラー位置補正処理部２２は、歪み補正係数から得られたスキャン用補正係数に応じて、ワーク４の加工領域へ入射させるレーザ光Ｌの進行方向を調整する位置調整処理部として機能する。ガルバノミラー位置補正処理部２２は、レーザ光Ｌが所定の加工位置Ｈｘへ入射するように、ワーク４の位置ずれ量および回転角、歪み補正係数算出処理部２１から入力されたスキャン用補正係数に応じて、ガルバノスキャナ３６Ｘおよび３６Ｙの駆動を調整する。

ＸＹテーブル位置補正処理部２３は、レーザ光Ｌが所定の加工位置Ｈｘへ入射するように、ワーク４の位置ずれ量および回転角、歪み補正係数算出処理部２１から入力されたテーブル用補正係数に応じて、ＸＹテーブル３０の位置を調整する。

図３は、ワークの加工領域に設定された個片領域とアライメントマークとを表した図である。加工領域１０は、ワーク４におけるレーザ加工の対象となる領域とする。加工位置Ｈｘ（図１参照）は、加工領域１０内に設定される。

加工領域１０には、例えば四つの個片領域１２−１、１２−２、１２−３および１２−４が設定されている。個片領域１２−１〜１２−４は、加工領域１０を縦に二つ、横に二つの四つに等分割することにより設定されている。個片領域１２−１〜１２−４は、スキャン領域より広く設定された領域とする。ワーク４には、９個のアライメントマーク１１が形成されている。アライメントマーク１１は、各個片領域１２−１〜１２−４の四隅に位置するように配置されている。

歪み補正係数算出処理部２１は、個片領域１２−１の四隅に配置されたアライメントマーク１１の座標を基に、個片領域１２−１についての歪み情報を取得する。歪み補正係数算出処理部２１は、個片領域１２−１についての歪み情報から、個片領域１２−１に適用する歪み補正係数を算出する。

歪み補正係数算出処理部２１は、個片領域１２−２、１２−３および１２−４についても同様にして、個片領域１２−２、１２−３および１２−４に適用する歪み補正係数をそれぞれ算出する。歪み補正係数算出処理部２１は、個片領域１２−１〜１２−４を単位として、歪み情報を取得し、個片領域１２−１〜１２−４ごとの歪み補正係数を算出する。

歪み補正係数算出処理部２１は、個片領域１２−１〜１２−４ごとの歪み補正係数から、個片領域１２−１〜１２−４ごとのテーブル用補正係数およびスキャン用補正係数を算出する。

ガルバノミラー位置補正処理部２２は、個片領域１２−１内の加工位置Ｈｘについては、個片領域１２−１について算出されたスキャン用補正係数に応じて、ガルバノスキャナ３６Ｘおよび３６Ｙの駆動を調整する。ガルバノミラー位置補正処理部２２は、個片領域１２−２、１２−３および１２−４内の各加工位置Ｈｘについても同様に、個片領域１２−２、１２−３および１２−４についてそれぞれ算出されたスキャン用補正係数に応じて、ガルバノスキャナ３６Ｘおよび３６Ｙの駆動を調整する。ガルバノミラー位置補正処理部２２は、個片領域１２−１〜１２−４ごとに、レーザ光Ｌの進行方向を調整する。

ＸＹテーブル位置補正処理部２３は、個片領域１２−１内の加工位置Ｈｘについては、個片領域１２−１について算出されたテーブル用補正係数に応じて、ＸＹテーブル３０の位置を調整する。ＸＹテーブル位置補正処理部２３は、個片領域１２−２、１２−３および１２−４内の各加工位置Ｈｘについても同様に、個片領域１２−２、１２−３および１２−４についてそれぞれ算出されたテーブル用補正係数に応じて、ＸＹテーブル３０の位置を調整する。

なお、歪み補正係数算出処理部２１は、歪み補正係数に応じて、テーブル用補正係数およびスキャン用補正係数の双方を生成するものに限られない。歪み補正係数算出処理２１は、少なくとも、歪み補正係数からスキャン用補正係数を生成するものであれば良い。加工制御装置２は、ＸＹテーブル３０の位置調整とガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙの傾き調整とのうち、少なくともガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙの傾き調整により、ワーク４の歪みによる位置ずれを補正すれば良いものとする。

図４は、実施の形態１の比較例として、加工領域の四隅に形成されたアライメントマークのみを使用する歪み情報の取得について説明する図である。例えば図４に示すように、ワーク４が左右方向のうち左方向へ張り出るように歪み、かつ上下方向において収縮しているとする。この場合、加工領域１３の四隅のアライメントマーク１１の座標のみでは、加工領域１３の全体についての歪みを観測するには情報量が不足しており、歪みの正確な検出、および加工位置Ｈｘの高精度な調整が困難となる。

図５は、実施の形態１による歪み情報の取得について説明する図である。本実施形態にかかるレーザ加工方法では、個片領域１２−１〜１２−４を単位として歪み情報を取得することで、個片領域１２−１〜１２−４ごとの歪みを正確に検出し、加工領域１０全体について歪みを観測可能とする。個片領域１２−１〜１２−４ごとにレーザ光Ｌの進行方向およびＸＹテーブル３０の位置を調整することで、加工領域１０全体について高い精度で加工位置を補正することができる。これにより、レーザ加工装置１００は、加工位置の精度を向上させることが可能となる。

図６は、レーザ加工の手順を説明するフローチャートである。ワーク４がＸＹテーブル３０に載置されると、カメラ３９は、ワーク４のアライメントマーク１１を撮像することで、各アライメントマーク１１の位置を測定する（マーク位置測定工程（ステップＳ１１））。

歪み補正係数算出処理部２１は、ステップＳ１１における測定結果から歪み情報を取得する（歪み情報取得工程）。歪み補正係数算出処理部２１は、個片領域１２−１〜１２−４を単位として歪み情報を取得する。歪み補正係数算出処理部２１は、取得した歪み情報から、各個片領域１２−１〜１２−４についての歪み補正係数を算出する（ステップＳ１２）。歪み補正係数算出処理部２１は、算出した歪み補正係数を、テーブル用補正係数とスキャン用補正係数とに変換する。

ＸＹテーブル位置補正処理部２３は、最初にレーザ加工を実施する加工位置Ｈｘへレーザ光Ｌを入射させるための初期位置に、ＸＹテーブル３０を移動させる。このとき、ＸＹテーブル位置補正処理部２３は、当該加工位置Ｈｘを含む個片領域、例えば個片領域１２−１について求めたテーブル用補正係数による補正後の位置へＸＹテーブル３０を移動させる（ステップＳ１３）。

ガルバノミラー位置補正処理部２２は、加工位置Ｈｘへレーザ光Ｌを入射させるための傾きになるまで、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙを駆動させる。このとき、ガルバノミラー位置補正処理部２２は、個片領域１２−１について求めたスキャン用補正係数による補正後の角度まで、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙを駆動させる（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４において、ガルバノミラー位置補正処理部２２は、加工領域１０へ入射させるレーザ光Ｌの進行方向を、個片領域１２−１〜１２−４ごとの歪み情報に応じて調整する（位置調整工程）。ＸＹテーブル位置補正処理部２３およびガルバノミラー位置補正処理部２２は、ステップＳ１３およびＳ１４により、ワーク４の歪みによる加工位置Ｈｘのずれを補正する。レーザ加工装置１００は、ステップＳ１４によりガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙを駆動してから、加工位置Ｈｘへレーザ光Ｌを入射させ、ワーク４のレーザ加工を実施する（ステップＳ１５）。

加工制御装置２は、ステップＳ１５でのレーザ加工により、現在のスキャン領域内のレーザ加工が終了したか否かを判断する（ステップＳ１６）。現在のスキャン領域内のレーザ加工が終了していない場合（ステップＳ１６、Ｎｏ）、ガルバノミラー位置補正処理部２２は、ステップＳ１４において、次の加工位置Ｈｘへレーザ光Ｌを入射させるための角度まで、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙを駆動させる。

現在のスキャン領域内のレーザ加工が終了した場合（ステップＳ１６、Ｙｅｓ）、加工制御装置２は、加工領域１０全体のレーザ加工が終了したか否かを判断する（ステップＳ１７）。加工領域１０全体のレーザ加工が終了していない場合（ステップＳ１７、Ｎｏ）、ＸＹテーブル位置補正処理部２３は、ステップＳ１３において、次にレーザ加工を実施する加工位置Ｈｘへレーザ光Ｌを入射させるための位置に、ＸＹテーブル３０を移動させる。

加工領域１０全体のレーザ加工が終了した場合（ステップＳ１７、Ｙｅｓ）、レーザ加工装置１００は、ＸＹテーブル３０に載置されているワーク４についてレーザ加工を終了する。

実施の形態１にかかるレーザ加工方法において、加工領域１０内における個片領域の設定の仕方は、適宜変更可能であるものとする。個片領域は、加工領域１０を複数に分割することにより設定されたものであれば良く、数や配置を適宜変更しても良い。アライメントマーク１１は、各個片領域に対応するように形成されていれば良く、位置や個数を適宜変更しても良い。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工方法において、ワークの加工領域に設定された個片領域とスキャン領域とを表した図である。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

スキャン領域１４は、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙによるレーザ光Ｌの振り幅に応じて設定された領域とする。加工領域１０には、例えば３５個のスキャン領域１４が設定されている。図示する例では、各スキャン領域１４は、いずれも重なりを持たせないように設定されている。

この例では、３５個のスキャン領域１４のうち、１１個のスキャン領域１４は、二以上の個片領域１２−１〜１２−４に跨るように設定されている。３５個のスキャン領域１４のうち中央に位置するスキャン領域１４は、四つの個片領域１２−１〜１２−４に跨る。この中央のスキャン領域１４と左右に並列する六つのスキャン領域１４と、上下に並列する四つのスキャン領域１４は、いずれも、個片領域１２−１〜１２−４のうちの二つに跨る。

図８は、第２の実施形態の比較例における、スキャン領域の設定例を説明する図である。この比較例では、従来のレーザ加工方法の応用として、個片領域１２−１〜１２−４ごとに独立して、ワーク４のずれ量の補正を実施するものとする。

例えば、比較例におけるスキャン領域１５が、図７に示す実施の形態２におけるスキャン領域１４と同じ大きさであるものとする。比較例では、個片領域１２−１〜１２−４ごとに歪み補正係数を完全に切り換える必要があることから、スキャン領域１５は、複数の個片領域１２−１〜１２−４を跨らせず、各個片領域１２−１〜１２−４内に収まるように設定される。

このようなスキャン領域１５の設定手法を採用することで、各個片領域１２−１〜１２−４には、図中斜線を付して示すように、スキャン領域１５が重なり合う部分が生じることとなる。重なり合うスキャン領域１５もそれぞれカウントした場合に、各個片領域１２−１〜１２−４には、それぞれ１２個のスキャン領域１５が設定される。加工領域１０全体では、４８個のスキャン領域１５が設定される。重なり合うスキャン領域１５が存在することで、図７に示す実施の形態２の場合に比べ、スキャン領域１５の数が多くなる。

レーザ加工装置１００は、スキャン領域１５の数が多くなるほど、ＸＹテーブル３０を多く移動させることとなる。ＸＹテーブル３０を移動させる間は、レーザ光Ｌの照射を停止させるため、レーザ加工の進行は停止させた状態となる。スキャン領域１５の数が多いほど、ワーク４一つ当たりの加工時間が増大することとなる。また、ＸＹテーブル３０の移動が多いほど、ＸＹテーブル３０の位置決めに要する計測作業の回数が増大することとなる。このため、スキャン領域１５の数が多いほど、加工の効率および製品の生産性が低下することとなる。

図８に示す実施の形態２によるスキャン領域の設定手法を適用すると、アライメントマーク１１の配置に関係無く複数の個片領域１２−１〜１２−４にスキャン領域１４を適宜跨らせることで、加工領域１０全体におけるスキャン領域１４の数を最小とすることが可能となる。図８に示す例では、加工領域１０全体におけるスキャン領域１４の数は、最小の３５個となる。

実施の形態２によると、レーザ加工装置１００は、ワーク４に設定されるスキャン領域１４の数を最小とすることで、ワーク４一つ当たりの加工時間を短縮化できる。また、レーザ加工装置１００は、ＸＹテーブル３０の位置決めに要する計測作業の回数を少なくできる。これにより、レーザ加工装置１００は、加工の効率および製品の生産性を向上させることができる。

実施の形態２において、個片領域の設定およびスキャン領域１４の設定は、適宜変更可能であるものとする。個片領域およびスキャン領域１４は、アライメントマーク１１の配置に関わらず、スキャン領域１４のうち少なくとも一つが、複数の個片領域に跨るように設定可能であれば良いものとする。

図９は、スキャン領域を設定するまでの手順を説明するフローチャートである。加工制御装置２は、設計データから、加工穴を形成する位置の座標を、例えば加工穴の径ごとに読み出す。

加工制御装置２は、個片領域１２−１〜１２−４のうち、加工穴の座標が含まれる個片領域を判断する。加工制御装置２は、該当する個片領域番号と、加工穴の座標との関連付けを行う（ステップＳ２１）。個片領域番号は、個片領域１２−１〜１２−４の識別のために、個片領域１２−１〜１２−４ごとにあらかじめ設定された番号とする。

加工制御装置２は、加工領域１０の全体に対するスキャン領域１５の数が最小となるように、加工領域１０を分割する（ステップＳ２２）。加工制御装置２は、あらかじめ決められているスキャン領域１５のサイズおよび加工領域１０のサイズを基に、スキャン領域１５同士が重なり合う部分ができるだけ少なく、かつ加工領域１０の全体に隙間が生じないようなスキャン領域１５の配置の仕方を求める。スキャン領域１５同士が重なり合う部分が最も少なくなるとき、加工領域１０内のスキャン領域１５の数が最小となる。

加工制御装置２は、例えば、図７に示すスキャン領域１４および加工領域１０について、双方の縦横サイズから、縦に５個、横に７個のスキャン領域１４をいずれも重ね合わせず並べた場合に、スキャン領域１４の数が最小の３５個となることを判別する。

加工制御装置２は、設計データから読み出した加工穴の座標を、レーザ加工用に、テーブル座標とガルバノ座標とに変換する。テーブル座標は、加工穴の形成のためにＸＹテーブル３０を移動させる位置を表す。テーブル座標は、スキャン領域１４の位置を表す。テーブル座標は、ＸＹテーブル３０に固有の座標であって、例えば図１０に示すようにＸＹ座標として表されるものとする。

ガルバノ座標は、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙにより、スキャン領域１４内においてレーザ光Ｌを入射させる位置を表す。ガルバノ座標は、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙに固有の座標であって、例えば図１１に示すようにＸＹ座標として表されるものとする。加工穴の座標は、テーブル座標と、ガルバノ座標とを加算することで表される。

加工制御装置２は、例えば、図１０および図１１に示すように、テーブル座標およびガルバノ座標に個片領域番号「Ｎ１」、「Ｎ２」、「Ｎ３」・・・を付す。個片領域番号「Ｎ１」、「Ｎ２」、「Ｎ３」・・・は、例えば、個片領域１２−１、１２−２、１２−３・・・に対応している。

次に、複数の個片領域に跨るスキャン領域１４についてのテーブル用補正係数およびスキャン用補正係数の算出について説明する。補正後の加工位置Ｈｘの座標（Ｘ’，Ｙ’）は、以下の補正式により表されるものとする。（Ｘ，Ｙ）は設計データから読み出した補正前の加工穴の座標、ｆはテーブル用補正係数を用いた補正関数、ｑはスキャン用補正係数を用いた補正関数とする。
Ｘ’＝ｆ（Ｘ，Ｙ）
Ｙ’＝ｑ（Ｘ，Ｙ）

ここで、個片領域１２−１のうち、他の個片領域１２−２、１２−３および１２−４と跨らないスキャン領域１４内の加工穴についての補正を例とする。この場合、加工穴の位置の補正には、個片領域１２−１についてのテーブル補正係数およびスキャン用補正係数を適用する。

（Ｘ’，Ｙ’）は、ＸＹテーブル３０の移動による補正とガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙの駆動による補正とに分けて、以下の式により表される。
Ｘ’＝Ｆｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）＋ｆｇ（Ｘｇ，Ｙｇ）
Ｙ’＝Ｑｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）＋ｑｇ（Ｘｇ，Ｙｇ）

ここで、（Ｘｔ，Ｙｔ）は補正前のテーブル座標、（Ｘｇ，Ｙｇ）は補正前のガルバノ座標であって、Ｘ＝Ｘｔ＋Ｘｇ、Ｙ＝Ｙｔ＋Ｙｇ、とする。ＦｔおよびＱｔは、個片領域１２−１についてのテーブル用補正係数に応じてＸＹテーブル３０を移動させる補正を表す補正関数とする。Ｆｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）は、Ｆｔによる補正後のテーブル座標を表す。Ｑｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）は、Ｑｔによる補正後のテーブル座標を表す。

ｆｇおよびｑｇは、個片領域１２−１についてのスキャン用補正係数に応じてガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙを駆動させる補正を表す補正関数とする。ｆｇ（Ｘｇ，Ｙｇ）は、ｆｇによる補正後のガルバノ座標を表す。ｑｇ（Ｘｇ，Ｙｇ）は、ｆｇによる補正後のガルバノ座標を表す。

次に、個片領域１２−１および１２−２に跨るスキャン領域１４内の加工穴についての補正について説明する。加工制御装置２は、設計データから読み出した加工穴の座標から、加工穴が個片領域１２−１および１２−２のいずれに含まれるかを識別する。加工穴が個片領域１２−１に含まれるものである場合、加工穴の位置の補正には、個片領域１２−１についてのテーブル補正係数およびスキャン用補正係数を適用する。

加工穴が個片領域１２−２に含まれるものである場合、加工穴の位置の補正には、例えば、個片領域１２−１についてのテーブル補正係数と、個片領域１２−２についてのスキャン補正係数とを適用する。ガルバノミラー位置補正処理部２２（図２参照）は、個片領域１２−２についてのテーブル補正係数から個片領域１２−１についてのテーブル補正係数を差し引いた差分を、個片領域１２−２についてのスキャン補正係数に加算する調整を行う。

（Ｘ’，Ｙ’）は、ＸＹテーブル３０の移動による補正とガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙの駆動による補正とに分けて、以下の式により表される。
Ｘ’＝Ｆｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）＋ｕｇ（Ｘｇ，Ｙｇ）＋ｕｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）−ｆｔ（Ｘｇ，Ｙｇ）
Ｙ’＝Ｑｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）＋ｖｇ（Ｘｇ，Ｙｇ）＋ｖｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）−ｑｔ（Ｘｇ，Ｙｇ）

ここで、（Ｘｔ，Ｙｔ）は補正前のテーブル座標、（Ｘｇ，Ｙｇ）は補正前のガルバノ座標であって、Ｘ＝Ｘｔ＋Ｘｇ、Ｙ＝Ｙｔ＋Ｙｇ、とする。ＦｔおよびＱｔは、個片領域１２−１についてのテーブル用補正係数に応じてＸＹテーブル３０を移動させる補正を表す補正関数とする。Ｆｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）は、Ｆｔによる補正後のテーブル座標を表す。Ｑｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）は、Ｑｔによる補正後のテーブル座標を表す。

ｕｇおよびｖｇは、個片領域１２−２についてのスキャン用補正係数に応じてガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙを駆動させる補正を表す補正関数とする。ｕｇ（Ｘｇ，Ｙｇ）は、ｕｇによる補正後のガルバノ座標を表す。ｖｇ（Ｘｇ，Ｙｇ）は、ｖｇによる補正後のガルバノ座標を表す。

ｕｔおよびｖｔは、個片領域１２−２についてのテーブル用補正係数に応じてガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙを駆動させる補正を表す補正関数とする。ｆｔおよびｑｔは、個片領域１２−１についてのテーブル用補正係数に応じてガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙを駆動させる補正を表す補正関数とする。

ｕｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）およびｖｔ（Ｘｔ，Ｙｔ）の各項は、個片領域１２−２についてのテーブル補正係数に応じた補正分を、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙによる駆動へ加算することを意味する。−ｆｔ（Ｘｇ，Ｙｇ）、および、−ｑｔ（Ｘｇ，Ｙｇ）の各項は、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙによる駆動から、個片領域１２−１についてのテーブル補正係数に応じた補正分を差し引くことを意味する。

加工制御装置２は、このようにして、個片領域１２−１および１２−２に跨るスキャン領域１４について、加工穴の位置を補正する。加工制御装置２は、複数の個片領域１２−１〜１２−４に跨るいずれのスキャン領域１４についても、例えば、ＸＹテーブル３０の移動には個片領域番号が小さい個片領域についてのテーブル用補正係数を適用し、テーブル補正係数に応じた補正分を、ガルバノミラー３５Ｘおよび３５Ｙの駆動において調整する。

なお、レーザ加工装置１００は、複数の個片領域に跨るスキャン領域１４に含まれる加工穴の位置の補正について、適宜変更しても良い。例えば、ＸＹテーブル位置補正処理部２３（図２参照）は、スキャン領域１４が跨る各個片領域についてのテーブル用補正係数の平均値を、ＸＹテーブル３０の移動による補正に適用しても良い。複数の個片領域に跨って設定されたスキャン領域１４については、スキャン領域１４が跨る複数の個片領域について取得された歪み情報の少なくともいずれかに基づいて、ＸＹテーブル３０の位置を調整すれば良いものとする。

レーザ加工装置１００は、このような手順をレーザ加工に含めることで、ワーク４に設定されるスキャン領域１４の数を最小とするレーザ加工を実施可能とし、加工の効率および製品の生産性を向上させることができる。

実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３にかかるレーザ加工方法により、レーザ加工の位置ずれを補正するための構成を示すブロック図である。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

加工制御装置４０は、歪み補正係数算出処理部４１、ガルバノミラー位置補正処理部２２、ＸＹテーブル位置補正処理部２３およびロット判定処理部４２を有する。ロット判定処理部４２は、ＸＹテーブル３０に載置されているワーク４のロットを識別する。ロット判定処理部４２は、連続してＸＹテーブル３０に載置される同一ロットのワーク４の枚数をカウントする。

歪み補正係数算出処理部４１は、連続してＸＹテーブル３０に載置される同一ロットのワーク４のうち、２枚目以降のワーク４について、１枚目のワーク４の場合に対し、歪み情報の算出のための処理を簡略化させる。

実施の形態３においてレーザ加工装置１００は、同一ロットの１枚目のワーク４について、実施の形態１および２と同様に歪み情報を取得し、レーザ加工の位置ずれの補正を実施する。この１枚目のワーク４は、第１の材料基板である。

レーザ加工装置１００は、同一ロットの２枚目のワーク４については、１枚目のワーク４について取得された歪み情報を用いて、２枚目のワーク４の歪み情報の一部を予測する（歪み情報予測工程）。この２枚目のワーク４は、第１の材料基板に続いてレーザ加工を実施する第２の材料基板である。

２枚目のワーク４がＸＹテーブル３０に載置されると、カメラ３９は、例えば、各アライメントマーク１１のうち、加工領域１０の四隅に位置するアライメントマーク１１のみについて、位置を測定する。加工制御装置４０は、かかるアライメントマーク１１についての測定データを基に、ワーク４の位置ずれ量および回転角を算出する。

歪み補正係数算出処理部４１は、同一ロットのワーク４にはいずれも同様の傾向を持つ歪みが生じているものとみなす。歪み補正係数算出処理部４１は、加工領域１０の四隅に位置するアライメントマーク１１についての測定データと、１枚目のワーク４についての歪み情報とから、加工領域１０の四隅以外の位置のアライメントマーク１１の位置を予測する。

歪み補正係数算出処理部４１は、例えば、以下の式を用いる最小二乗法により、各アライメントマーク１１の座標（Ｘ’，Ｙ’）を算出する。

ここで、（Ｘ，Ｙ）は、測定されたアライメントマーク１１の座標、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ２１、Ｐ２２およびＰ２３は、所定の係数とする。かかる係数は、例えば、１枚目のワーク４についての歪み情報に応じて、アライメントマーク１１ごとに算出されたものとする。歪み補正係数算出処理部４１は、各アライメントマーク１１の座標（Ｘ’，Ｙ’）から、歪み情報を予測する。歪み補正係数算出処理部４１は、同一ロットの３枚目以降のワーク４についても、２枚目のワーク４についての場合と同様に、歪み情報を予測する。

実施の形態３によると、レーザ加工装置１００は、同一ロットの２枚目以降のワーク４について、歪み情報を予測することで、レーザ加工の位置ずれの補正のための処理を簡略化させることができる。これにより、レーザ加工装置１００は、加工の効率および製品の生産性を向上させることができる。

実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工方法を実施するための構成を示すブロック図である。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

検査装置２００は、レーザ加工装置１００でのレーザ加工の対象とするワーク４について、事前にアライメントマーク１１の測定データを取得する。実施の形態４にかかるレーザ加工方法では、マーク位置測定工程において、レーザ加工装置１００に代えて、レーザ加工装置１００とは別の検査装置２００を使用して、アライメントマーク１１の位置を測定する。検査装置２００は、例えば、アライメントマーク１１を撮像することで、アライメントマーク１１の位置を測定する。

検査装置２００は、アライメントマーク１１の測定データを、加工制御装置２へ出力する。加工制御装置２は、歪み情報取得工程において、検査装置２００からの測定データを使用して、歪み情報を取得する。

図１４は、加工制御装置へ入力されるレーザ加工のためのデータのイメージを示す図である。「Ｓａｍｐｌｅ１．ｔｘｔ」、「Ｓａｍｐｌｅ２．ｔｘｔ」、「Ｓａｍｐｌｅ３．ｔｘｔ」および「Ｓａｍｐｌｅ４．ｔｘｔ」は、それぞれ、同一ロットの１枚目、２枚目、３枚目および４枚目のワーク４について入力されたデータを表すものとする。

アライメント測定データ５１は、検査装置２００から加工制御装置２へ入力された測定データである。アライメント測定データ５１は、ＸＹ座標として表される。加工穴データ５２は、設計データから加工制御装置２が読み出した加工穴の座標を含むデータである。加工穴データ５２は、例えば、工具コード「Ｔ０１」、「Ｔ０２」ごとのＸＹ座標として表される。

加工制御装置２は、検査装置２００からＸＹテーブル３０へワーク４を搬入する際の位置精度を反映させて、ＸＹテーブル３０におけるワーク４の位置のずれ量および回転角を算出する。実施の形態４によると、レーザ加工装置１００は、専用の検査装置２００を用いてアライメント測定データ５１を事前に取得可能とすることで、ＸＹテーブル３０上での作業工程を低減させる。レーザ加工装置１００は、多くのアライメントマーク１１について位置の測定を要する場合であっても、生産性の低下を抑制させることができる。

１ レーザ発振器
２、４０ 加工制御装置
３ レーザ加工部
４ ワーク
１０、１３ 加工領域
１１ アライメントマーク
１２−１、１２−２、１２−３、１２−４ 個片領域
１４、１５ スキャン領域
２１、４１ 歪み補正係数算出処理部
２２ ガルバノミラー位置補正処理部
２３ ＸＹテーブル位置補正処理部
３０ ＸＹテーブル
３４ ｆθレンズ
３５Ｘ、３５Ｙ ガルバノミラー
３６Ｘ、３６Ｙ ガルバノスキャナ
３９ カメラ
４２ ロット判定処理部
５１ アライメント測定データ
５２ 加工穴データ
１００ レーザ加工装置
２００ 検査装置

Claims (7)

1. レーザ加工の対象とする材料基板を加工ステージに載置し、前記材料基板に形成されている位置決め用マークを撮像することで、前記位置決め用マークの位置を測定するマーク位置測定工程と、
   前記マーク位置測定工程における測定結果から、前記材料基板の歪みに関する歪み情報を取得する歪み情報取得工程と、
   前記材料基板の歪みによる前記レーザ加工の位置ずれを補正するために、前記材料基板の加工領域へ入射させるレーザ光の進行方向を前記歪み情報に応じて調整する位置調整工程と、を含み、
   前記歪み情報取得工程では、前記加工領域を複数に分割することにより設定された個片領域を単位として、前記歪み情報を取得し、
   前記位置調整工程では、前記個片領域ごとに、前記進行方向を調整可能とすることを特徴とするレーザ加工方法。
2. 前記加工領域上における前記レーザ光の入射位置を変化させて、前記レーザ光の振り幅に応じたスキャン領域を単位とする前記レーザ加工を、前記加工ステージを移動させるごとに実施し、
   前記個片領域は、前記スキャン領域より広く設定され、
   前記スキャン領域のうち少なくとも一つを、複数の前記個片領域に跨って設定可能とすることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
3. 前記位置調整工程では、さらに、前記加工ステージの位置を、前記歪み情報に応じて前記個片領域ごとに調整可能とし、
   複数の前記個片領域に跨って設定された前記スキャン領域については、前記スキャン領域が跨る複数の前記個片領域について取得された前記歪み情報の少なくともいずれかに基づいて、前記加工ステージの位置を調整することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工方法。
4. 第１の材料基板について、前記位置調整工程を経て前記レーザ加工を実施し、
   前記第１の材料基板に続いて、第２の材料基板について、前記位置調整工程を経て前記レーザ加工を実施する場合において、
   前記第１の材料基板について取得された前記歪み情報を用いて、前記第２の材料基板についての前記歪み情報を予測する、歪み情報予測工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のレーザ加工方法。
5. 前記マーク位置測定工程では、前記位置決め用マークの位置の測定のための検査装置を使用し、
   前記歪み情報取得工程では、前記検査装置から前記レーザ加工のためのレーザ加工装置へ入力された前記測定結果を使用して、前記歪み情報を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のレーザ加工方法。
6. レーザ加工の対象とする材料基板が載置される加工ステージと、
   前記加工ステージに載置された前記材料基板に形成されている位置決め用マークを撮像することで、前記位置決め用マークの位置を測定する撮像部と、
   前記撮像部を用いた測定結果から、前記材料基板の歪みに関する歪み情報を取得し、前記材料基板の歪みによる前記レーザ加工の位置ずれを補正するための歪み補正係数を前記歪み情報に応じて算出する歪み補正係数算出処理部と、
   前記歪み補正係数に応じて、前記材料基板の加工領域へ入射させるレーザ光の進行方向を調整する位置調整処理部と、を有し、
   前記歪み補正係数算出処理部は、前記加工領域を複数に分割することにより設定された個片領域を単位として、前記歪み情報を取得し、
   前記位置調整処理部は、前記個片領域ごとに、前記進行方向を調整可能とすることを特徴とするレーザ加工装置。
7. 前記加工領域上における前記レーザ光の入射位置を変化させるスキャン駆動部を有し、
   前記スキャン駆動部は、前記レーザ加工において、前記加工ステージが移動するごとに、前記レーザ光の振り幅に応じたスキャン領域を単位として、前記レーザ光の入射位置を変化させ、
   前記個片領域は、前記スキャン領域より広く、かつ、前記スキャン領域のうち少なくとも一つが、複数の前記個片領域に跨って設定可能であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。

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