JP5118723B2 - マーキング装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイや半導体チップなどに、識別コードや任意のパターンをマーキングする装置及び方法に関する。

フラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤ）や半導体チップの製造工程では、前記製造工程における製造条件や各種製造に関する情報の履歴がトレース出来る様に、識別コードと呼ばれる固有のＩＤ（例えば、２次元コードなど）が付加されている。そして、前記識別コードは、ダイレクトマーキングや、フォトリソグラフィ方法によって付加（以下、マーキング）されている。

前記ＦＰＤや前記半導体チップは、１つの基板内に多数配置されて、一括して製造される場合が多い。そのため、前記ＦＰＤや前記半導体チップの識別コードは、１つの基板内に配置されたパネルやチップに対応させて、各々マーキングされている。

また、前記識別コードとは別に、アライメントマークや、製造元の名称やロゴマーク、マーキング対象物の品名や型式や製造ロットなどの付加情報を示す文字、数字、その他の図形や記号など、任意のパターンが、マーキングされる場合もある。

マーキング方式は、マーキング対象物の材質や大きさ、前記識別コードや前記任意パターンをマーキングするために与えられる時間（以下、タクト時間）などを考慮して、適宜決定される。

特許文献１によれば、レーザ光と、デジタルマイクロミラーデバイスを用いた、マスクレスの露光装置及び方法が開示されている。この装置及び方法によれば、等速移動しているマーキング対象物に対して任意の模様を露光によりマーキングすることが出来るので、所定の時間内に多数の識別コードをマーキングする手法として、広く用いられている。

特許文献２によれば、ガルバノミラーの経時的な角度変化による位置ずれを定期的に測定・調整し、レーザ照射位置精度つまりは加工位置精度を高めることが出来る。

特開２００６−２５９５１５号 特開２００２−０９０６８２号

識別コードや任意のパターンをマーキングするためには、マーキング対象物に向けて、所定時間エネルギーを照射する必要がある。前記マーキングを行うためにエネルギーを照射する時間をＴｘ１秒とする。

前記時間Ｔｘ１秒の間、マーキング対象物は、所定の速度で移動され、それに追従する様に、識別コードや任意のパターンを移動させる必要がある。

１つの識別コードや任意のパターンをマーキングする際に、前記基板の移動速度と、前記識別コードや任意のパターンを移動させる速度との間に速度差が生じると、識別コードや任意のパターンにぶれが生じてしまう。もし、前記識別コードを構成する１ドット分や、前記任意のパターンを形成する最小ドットや線幅の寸法だけずれてしまうと、正しい認識が出来なくなる。

速度変化がさらに小さくても、マーキング中の識別コードや任意のパターンにぶれが生じる状態になると、後で識別しようとした場合に、正しい認識が出来なくなる可能性がある。また、前記ぶれの含まれた状態の識別コードや任意のパターンは、傷や汚れを伴う場合に識別能力が低下する可能性もある。

また、マーキング中にぶれがあると、所定の場所にエネルギーが照射される時間が減り、識別コードや任意のパターンが薄くマーキングされたり、かすれたりして、後で識別しようとした場合に、正しい識別が出来なくなる原因となりうる。

ここでいう「ぶれ」とは、予め定めた位置にマーキングされていないという単なる位置ずれではなく、マーキングにかかる時間中に、相対速度がゼロにならずに速度差が生じ、お互いが相対的に動いてしまうことを意味する。

従って、識別コードや任意のパターンを後で正しく識別出来る品質でマーキングすることや、その品質を維持するためには、前記マーキング中の速度差を無くすことが、重要である。

マーキング中の識別コードや任意のパターンを移動させる手段として、光
線偏向手段（例えば、ガルバノスキャナにミラーを取り付けたもの）がある。マーキング中の速度差を無くすためには、基板の移動速度と、前記光線偏向手段における偏向速度とを同じにし、その状態を維持し続ける必要がある。

図９に、従来のマーキング装置及び方法による各部動作のタイムチャートを示す。各図において、横軸は時間ｔを表し、ｔ１〜ｔ２０は時刻を表す。各図における事象発生の時間関係が明確になる様に、補助線として破線を付す。前記同一の破線上は、同一時刻であることを意味している。

図９の（ａ）は、マーキング対象物１０の速度変化を示した図である。縦軸は、マーキング対象物１０の速度：Ｖｘを表す。
時刻ｔ１において、マーキング対象物１０がＸ方向に動き始め、時刻ｔ２において、予め設定された移動速度に到達し、その速度を維持し続ける。マーキング対象物１０は、マーキング動作が終了すれば、時刻ｔ１９において減速を開始し、時刻ｔ２０において停止させる。

図９の（ｂ）は、識別コードをマーキングするための、マーキング光線の照射タイミングを示した図である。縦軸は、マーキング光線３０９の照射：Ｅｍを表す。
マーキング光線３０９は、時刻ｔ３〜ｔ４間、ｔ９〜ｔ１０間、ｔ１５〜ｔ１６間、照射される。

図９の（ｃ）は、偏向手段の偏向角度を変更する速度の変化を示した図である。縦軸は、変更角度を変更する速度：Vｍを表す。
偏向手段の角速度として、時刻ｔ２〜ｔ５間、ｔ８〜ｔ１１間、ｔ１４〜ｔ１７間は、プラス方向に一定速度で動き、時刻ｔ６〜ｔ７間、ｔ１２〜ｔ１３間、ｔ１８〜ｔ１９間は、マイナス方向に一定速度で動くことが求められている。

特に、移動しながらマーキングを行う、時刻ｔ３〜ｔ４間、ｔ９〜ｔ１０間、ｔ１５〜ｔ１６間の等速性が求められる。しかし実際には、僅かではあるが、遅れ応答やオーバーシュートなどがあったり、速度変動が起きたりする。通常、これらの誤差成分は、制御パラメータを最適設定されることで、最小になる様に調整される。

移動しながらマーキングを行う時間中の、前記速度変動を、ΔＶｍと表す。

図９の（ｄ）は、偏向手段の角度の変化を示した図である。縦軸に偏向手段の角度：θｍを表す。前記角度：θｍは、マーキング光線の、ミラー３０８Ｍに入射する光線と、出射する光線とが９０度となる状態を０度とし、９０度より大きい場合をマイナス方向、９０度より小さい場合をプラス方向とする。

偏向手段の角度をθｍと表して、時刻ｔ２〜ｔ５間、ｔ８〜ｔ１１間、ｔ１４〜ｔ１７間は、プラス方向に一定して動き続け、時刻ｔ６〜ｔ７間、ｔ１２〜ｔ１３間、ｔ１８〜ｔ１９間は、マイナス方向に一定して動き続けることが求められている。

しかし実際には、前記偏向手段の速度変動の影響によって、移動距離一定に変化せず、ごく僅かではあるが位置ずれを生じる。マーキング対象物が一定速度で移動したとしても、前記偏向手段の速度変動：ΔＶｍの影響によって、マーキング対象物１０とマーキング光線３０９との相対速度がゼロにならず、マーキングされる識別コードにぶれが生じてしまう。

偏向手段として使用されているガルバノスキャナは、長時間使用し続けることや、外気の温度や湿度の変化などにより、同じ制御パラメータを設定していたとしても、角速度が変動する可能性がある。

マーキングされる識別コードや任意のパターンのぶれを防ぐためには、前記ガルバノスキャナが予め設定した回転速度で動作しているかを確認し、ぶれがあったり、ぶれの兆候が認められた場合には設定値（速度ゲイン）を再調整し、再確認するといった一連のメンテナンス作業を必要とした。

従来から、識別コードや任意のパターンのぶれの確認は、実際にマーキングして評価を行っていた。そのため、メンテナンス時には生産を中止する必要があった。もしくは、生産スケジュールの合間にメンテナンスをすることもあった。

そのため、連続して生産を行いたい場合は、生産品においてマーキングされた識別コードや任意のパターンの確認を行い、いち早くぶれの兆候を把握するといった管理作業が行われていた。

] 前記管理作業は、最終製品の主要部品でない識別コードや任意のパターンを注視し、いつ起きるか分からない不具合の発生に備えるものであり、省略化が望まれていた。

そこで本発明の目的は、識別コード又は任意のパターンのマーキング前に、マーキング対象物の移動速度に対する、前記光線偏向手段の偏向角速度の変化を計測する手段を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の一見地に係るマーキング装置は、マーキング光線を所定の速度で移動する対象物に照射することでマーキングを行う装置であって、移動部と、光線照射位置検出部と、光線照射部と、判断部とを備えている。移動部は、対象物を所定の速度で移動させる。光線照射位置検出部は、移動部に同期して移動する。光線照射部は、照準光線を光線照射位置検出部に照射する装置であって、光線照射位置検出部の移動に追従して照準光線を偏向する光線偏向部を有する。判断部は、光線照射位置検出部に照射される照準光線の照射位置の変化を判断する。

光線偏向部は、光線照射位置検出部の移動に追従させて偏向角度を変更する速度の設定値である速度ゲインを有していてもよい。マーキング装置は、判断部からの判断結果に基づいて、照準光線の照射位置の変化を少なくするように光線偏向部の速度ゲインを変更する速度ゲイン変更部をさらに備えていてもよい。

マーキング装置は、設定値登録部と、比較部とをさらに有していてもよい。設定値登録部は、光線照射位置検出部に照射される照準光線の照射位置の変化に対する許容範囲を示す設定値を登録しておく。比較部は、判断部からの判断結果の値と、許容範囲を示す設定値とを比較する。

光線照射部は複数であり、位置検出器は少なくとも１台であってもよい。

移動部は対象物を往復動作させてもよく、光線照射部１台に対して光線照射位置検出器が２台備えられていてもよい。

本発明の他の見地に係るマーキング法は、マーキング光線を所定の速度で移動する対象物に照射することでマーキングを行うマーキング方法であって、下記のステップを備えている。
◎移動部によって光線照射位置検出部を所定速度で移動させながら、光線照射位置検出部に照準光線を追従するように照準光線を偏向する照射ステップ
◎光線照射位置検出部に照射される照準光線の照射位置の変化を検出する検出ステップ

照射ステップは、照準光線を光線照射位置検出部に照射するために光線を偏向するステップを有していてもよい。光線を偏向するステップは、光線照射位置検出部の移動に追従させて偏向角度を変更する速度の設定値である速度ゲインを有していてもよい。本方法は、判断部からの判断結果に基づいて、照準光線の照射位置の変化を少なくするように光線偏向ステップの速度ゲインを変更する速度ゲイン変更ステップをさらに備えていてもよい。

速度ゲイン変更ステップは、光線照射位置検出部に照射される照準光線の照射位置の変化に対する許容範囲を示す設定値を登録しておく設定値登録ステップと、判断部からの判断結果の値と許容範囲を示す設定値とを比較する比較ステップとを有していてもよい。

照射ステップでは、照準光線は複数箇所から光線照射位置検出部に照射されてもよい。

光線照射位置検出部は２箇所に設けられていてもよい。照射ステップでは、対象物を往復動作させながら、照準光線を２箇所の光線位置検出部に照射してもよい。

本発明に係るマーキング装置およびマーキング方法を用いて、識別コード又は任意のパターンのマーキングに用いる光線の照射位置の変化を検出するので、ぶれを早期に発見することが出来る。また、ぶれの影響が無くなる様に、再調整を行うことが出来るので、マーキング品質を高めることが出来る。

発明の実施形態の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態の一例を示す要部斜視図である。 本発明の実施形態の一例を示すシステム構成図である。 本発明の実施形態の一例を示すフロー図である。 本発明の実施形態の一例を示す側面図である。 本発明の別の実施形態の一例を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態の一例を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態の一例を示す要部斜視図である。 従来のマーキング装置及び方法による各部の動作を示すタイムチャートである。

（１）マーキング装置
本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
図１は、本発明の実施形態の一例を示す斜視図である。図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特にＺ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。

マーキング装置１は、マーキング対象物１０をＸ方向に移動させるためのステージ部２と、装置ベース２０上に取り付けられた支柱３１と梁３２からなる門型の構造物上に取り付けられた、マーキングヘッド部３と、テーブル２２に取り付けられた位置検出器４と、各部の機器を制御するためのコントローラや、装置の操作を行うための機器が収納された、制御部９とが含まれて、構成されている。

ステージ部２は、装置ベース２０上に取り付けられた、Ｘ方向に移動可能なＸ軸ステージ２１と、Ｘ軸ステージ上に取り付けられた、テーブル２２が含まれて、構成されている。テーブル２２上には、マーキング対象物１０が載置される。テーブル２２の表面には、溝や孔が設けられており、前記溝や孔は、開閉制御用バルブを介して真空源に接続されている。テーブル２２に載置されたマーキング対象物１０は、負圧による吸着保持がなされ、移動中に位置ずれしない様になっている。

マーキングヘッド部３から適宜マーキング光線３０９が照射され、マーキング対象物１０上の予め登録された場所に対して、マーキングがなされる。
基板の取り出し時は、吸着保持を解除する。マーキングが終わった基板を取り出したり、次にマーキングする基板を載置する作業は、人手で行ったり、搬送ロボットを用いて行うことが出来る。

作業者は、制御部９の情報入力手段９１を用いて、情報出力手段９２で表示される情報を確認ながら、必要な情報を登録したり、操作を行うことが出来る。また作業者は、装置稼働中に、発報手段９３から発せられる音を聞いたり，表示状態を見て、生産の終了や装置の異常を知ることが出来る。

（２）マーキングヘッド部
図２は本発明の実施形態の一例を示す要部斜視図である。
マーキングヘッド部３は、光源３０１と、ミラー３０２やリレーレンズ３０３，３０４などの光学部品と、識別コード生成手段３０５と、アパーチャ３０６と、ガルバノスキャナ３０７Ｓと、ガルバノスキャナ３０７Ｓに取り付けられたミラー３０７Ｍと、ガルバノスキャナ３０８Ｓと、ガルバノスキャナ３０８Ｓに取り付けられたミラー３０８Ｍとを含み、前記機器が適宜配置されて、構成されている。

マーキングヘッド部３の光源３０１から照射された光線は、ミラー３０２やリレーレンズ３０３，３０４などの光学部品によって方向や大きさを変えられる。前記の様にして、方向や大きさを変えられた光線は、識別コード生成手段３０５を経て、識別コードに対応した光線となる。

前記識別コードに対応した光線は、ガルバノスキャナ３０７Ｓ，３０８Ｓとミラー３０７Ｍ，３０８Ｍを用いて、照射方向を制御されながら、マーキング光線３０９として、マーキング対象物１０に向けて照射される。

Ｙ方向にマーキング光線３０９の照射方向を変更しない場合や、マーキングヘッド部３をＹ方向に動かしてマーキング光線３０９の照射位置をＹ方向に変更する場合は、ミラー３０７Ｍが固定された状態で使用しても良く、その場合は、ガルバノスキャナ３０７Ｓを省くことが出来る。

識別コード生成手段３０５は、マトリクス状に配列された微小ミラーの角度を変えることで識別コードに対応した光線を形成する反射方式のものや、マトリクス状に配列された透過材料からなるマスクの透過率を変化させることで識別コードに対応した光線を形成する透過方式や、照射ビームを逐次偏向させてマトリクス状の識別コードに対応した光線を直接作り出す方式など、種々ある。

反射方式として微小ミラーデバイスを応用したもの、透過方式として液晶デバイスを応用したものを例示することが出来る。照射ビームを逐次偏向させる手段として、音響光学素子や、ガルバノスキャナと反射ミラーを組み合わせたものを例示することが出来る。

マーキング光線３０９の光源３０１として、ランプやＬＥＤ，レーザダイオード、レーザ発信器などの、発光手段を例示することが出来る。

マーキングヘッド部３は、梁３２に固定された状態でも、梁３２に沿って移動する様にしても良い。マーキングヘッド部３を移動させる場合、Ｙ方向に移動可能なＹ軸ステージ３３を梁３２に取り付け、Ｙ軸ステージ３３上にマーキングヘッド部３を取り付ければ良い。

マーキング装置１は、前記の様な構造をしているので、マーキング対象物をＸ方向に移動させながら、マーキング光線を同じ速度で偏向させ、マーキング対象物の任意の場所に対して識別コードのマーキングを行うことが出来る。

（３）制御構成
図３に示す様に、制御部９には、制御用コンピュータ９０と、情報入力手段９１と、情報出力手段９２と、発報手段９３と、情報記録手段９４と、機器制御ユニット９５とが接続されて含まれている。

制御用コンピュータ９０として、マイコン、パソコン、ワークステーションなどの、数値演算ユニットが搭載されたものを例示することが出来る。
情報入力手段９１として、キーボードやマウスやスイッチなどを例示することが出来る。
情報出力手段９２として、画像表示ディスプレイやランプなどを例示することが出来る。

発報手段９３として、ブザーやスピーカ、ランプなど、作業者に注意喚起が出来るものを例示することが出来る。
情報記録手段９４として、メモリーカードやデータディスクなどの、半導体記録媒体や磁気記録媒体や光磁気記録媒体などを例示することが出来る。
機器制御ユニット９５として、プログラマブルコントローラやモーションコントローラと呼ばれる機器などを例示することが出来る。

機器制御ユニット９５には、Ｘ軸ステージ２１と、Ｙ軸ステージ３３と、位置検出器４と、光源３０１と、識別コード生成手段３０５と、ガルバノスキャナ３０７Ｓ，３０８Ｓと、その他の制御機器（図示せず）とが、接続されている。
ガルバノスキャナ３０７Ｓ、３０８Ｓは、位置検出器４の移動に追従させて偏向角度を変更する速度の設定値である速度ゲインを有している。制御用コンピュータ９０は、ガルバノスキャナの速度ゲインを変更できる。

位置検出器４は、受光部に光線が照射されると、前記受光部内のどの場所にどの程度のエネルギーの光線が照射されているか、信号出力が出来る様になっている。本実施例で用いたものは、照準光線の照射位置に対応して電流値が変化するものである。従って、照射位置の情報として、前記電流値を計測することにより、前記電流値の変化から照準光線の受光位置のぶれを知ることが出来る。前記電流値は、機器制御ユニット９５にて計測する。

機器制御ユニット９５は、前記接続された各機器に対して制御用信号を与えることにより、前記各機器を動作させたり静止させたりすることが出来る様になっている。

マーキング位置やマーキング条件などの設定や変更は、前記制御部９の前記制御用コンピュータ９０に接続された、情報入力手段９１を用いて行われ、情報出力手段９２によって確認することが出来る。

また、設定されたマーキング位置やマーキング条件は、制御用コンピュータ９０に接続された、情報記録手段９４に登録することが可能で、適宜読み出し、編集し、変更をすることが出来る。

（４）マーキング動作
図４は、マーキング手順を各ステップに示した、フロー図である。なお、図４における各ステップは、主に、制御用コンピュータ９０の制御動作の結果として実行される。
最初に、マーキング対象物１０がテーブル２２に載置され（ｓ１０１）、マーキング対象物１０は吸着保持される（ｓ１０２）。

次に、マーキング対象物１０上のアライメントマークが読み取られ（ｓ１０３）、アライメント動作を行われる。

次に、Ｘ軸ステージ２１がテーブル２２を駆動してマーキング対象物１０を移動させると共に、マーキングヘッド部３が、マーキング対象物１０の移動と同期して移動している位置検出器４に照準光線を照射する（ｓ１０４）。具体的には、マーキングヘッド部３では、ガルバノスキャナ３０８Ｓがミラー３０８Ｍの角度を一定速度で変化させ、前記照準光線を位置検出器４の受光部に追従させる。

次に、制御用コンピュータ９０が、位置検出器４の受光部に照射された、前記照準光線の照射位置のずれ量を測定し（ｓ１０５）、予め設定しておいた適正範囲かどうかを判断する（ｓ１０６）。具体的には、制御用コンピュータ９０は、光線照射位置検出器４に照射される照準光線の照射位置の変化に対する許容範囲を示す設定値をあらかじめ情報記録手段９４に登録しておき、そして、照準光線の照射位置のずれ量と許容範囲を示す設定値とを比較する。

次に、前記照準光線の照射位置のずれ量が適正範囲内であれば、識別コード生成手段３０５が識別コードを生成し、前記識別コードに対応したマーキング光線３０９をマーキング対象物１０に向けて照射させ、マーキングを実施する（ｓ１０７）。この時も、ガルバノスキャナ３０８Ｓがミラー３０８Ｍの角度を一定速度で変化させてマーキング光線３０９を位置検出器４の受光部に追従させる。

マーキングが終われば、マーキング対象物１０の吸着が解除されｓ１０８）、マーキング対象物１０をテーブル２２から取り出される（ｓ１０９）。

前記照射位置のずれ量が適正範囲内でなければ、事前に選択されたケースＡ〜Ｃに従って動作が継続される（ｓ１１０）。

ケースＡ：マーキングを実施（ｓ１１１）。ケースＢ：マーキングを中断（ｓ１１２）。その後、発報手段９３を通じて作業者にずれ量が適正範囲から外れたことを知らせる（ｓ１１３）。その後は、マーキング対象物１０の吸着が解除され（ｓ１０８）、マーキング対象物１０がテーブル２２から取り出され（ｓ１０９）、メンテナンス作業が行われる。

ケースＣ：ガルバノスキャナの速度ゲインを変更し（ｓ１１４）、位置ずれ量が再測定される（ｓ１１５）。より具体的には、制御用コンピュータ９０は、位置検出器４からの検出結果に基づいて、照準光線の照射位置の位置ずれ量を少なくするようにガルバノスキャナの速度ゲインを変更する。その後、位置ずれ量が適正範囲内かどうかが判断され（ｓ１１６）、適正範囲内であれば、マーキングが実施される（ｓ１０７）。

前記照射位置のずれ量が適正範囲内でなければ、再びガルバノスキャナの速度ゲインが変更され（ｓ１１４）、位置ずれ量が再測定される（ｓ１１５）。その後、位置ずれ量が適正範囲内かどうかが判断され（ｓ１１６）、適正範囲内であれば、マーキングが実施される（ｓ１０７）。もし何度も速度ゲインが変更されても適正範囲内にならない場合は、発報してもよい（図示せず）。

（５）マーキング対象物が載置されていない状態での位置ずれ測定動作 前述のフローとは別に、マーキング対象物１０がテーブル２２上に載置されていない状態でも実施出来る。

先ず、位置検出器４に照準光線を照射する。この時、ガルバノスキャナ３０８Ｓを回転させ、ミラー３０８Ｍの角度を一定速度で変化させ、前記照準光線が、位置検出器４の受光部に追従して照射され続ける様にする。

次に、位置検出器４の受光部に照射された、前記照準光線の照射位置のずれ量を測定し、予め設定しておいた適正範囲かどうかを判断する。

前記照準光線の照射位置のずれ量が適正範囲内であれば、マーキング対象物１０をテーブル２２上に載置して、マーキングを開始する。もし、前記照射位置のずれ量が適正範囲内でなければ、ガルバノスキャナの速度ゲインを変更し、位置ずれ量を測定し直す。

その後、再び前記照準光線の照射位置のずれ量を測定し、位置ずれ量が適正範囲内かどうかを判断する。そして、前記位置ずれ量が適正範囲内であれば、マーキング対象物１０をテーブル２２上に載置して、マーキングを開始する。

マーキング開始前に、前述の位置ずれ量が無いと判断されれば、前述のステップｓ１０１〜ｓ１０９において、位置ずれ量の測定と判断のステップｓ１０４〜ｓ１０６を省いても良く、前記位置ずれ量の測定は、マーキング対象物にマーキングをしない時間を利用するなどして、適宜行えば良い。

（６）ガルバノスキャナのミラーの偏向角速度の設定
図５は、照準光線を位置検出器に照射している状態を示す側面図である。
ある時刻Ｔｘ０における状態を、実線で図示する。マーキングヘッド部３のガルバノスキャナ３０８Ｓに取り付けられたミラー３０８Ｍによって、偏向された照準光線３０９Ａが、テーブル２２に取り付けられた位置検出器４に向かって照射されている。

照準光線３０９Ａは、マーキング光線３０９と同一であったり、一部を成形したりして用いたり、所定のパターンになる様に識別コード生成手段３０５を制御して生成して用いても良い。また別に、照準光線３０９Ａとして用いることが出来る光線を照射する手段をマーキングヘッド部の中に備え、用いても良い。

マーキング対象物１０はテーブル２２上に吸着保持されており、位置検出器４とは、同じ速度で移動しており、お互いの相対速度はゼロである。

前記ある時刻Ｔｘ０からＴｘ１秒経過した後は、細い二点鎖線で示す様に、テーブル２２ａと、マーキング対象物１０ａと、位置検出器４ａとは、Ｘ方向右向き（つまり、矢印Ｍで示した方向）に移動する。照準光線３０９Ａは、それに追従する様にガルバノスキャナ３０８Ｓを制御して、ガルバノスキャナ３０８Ｓのミラー３０８Ｍの角度が変えられ、矢印Ｍで示した方向に照射角度を変えた、照準光線３０９ａとなる。

マーキング対象物１０の移動に追従させて、ミラー３０８Ｍの角度を変える速度つまり、光線偏向手段の偏向角度を変更する速度が適切であれば、位置検出器４の受光部に照射される光線の位置は変化しない。このときは、相対速度が同じと言える。
相対速度が同じであれば、マーキング中の位置ずれが無く、マーキングされた識別コードの識別性能が向上する。

よって、前記マーキング対象物１０の移動に追従させて偏向角度を変更する速度の設定値を、速度ゲインとして設定し、ガルバノスキャナ３０８Ｓに登録しておく。前記速度ゲインの設定値を変えなければ、ある短時間の間において、実際の偏向角度が変化する速度は一定である。しかし、長い日数の期間を通じて見てみると、経時変化が現れ、変動が生じる。

（７）位置検出器
位置検出器４として、ＰＳＤ（位置検出素子）を例示することが出来る。
位置検出器４は、照射された光の重心位置に対応した電流が出力される素子を備えたものである。電流信号を直接計測したり、抵抗器を用いて電圧信号に変換して計測しても良い。

例えば、位置検出器４として、周波数応答性能が高く、マーキングに要する時間Ｔｘ１秒の１／１００の時間毎に、信号出力が可能なのものを選択する。そうすれば、照準光線をＴｘ１秒照射している間に、１００回程度の繰り返し位置計測が可能で、その都度、照準光線の受光位置に対応した信号を出力することが出来る。

マーキング光線の波長や出力、位置検出器の応答速度や価格によって、適合する位置検出器が選択し難い場合でも、マーキング光線の波長や出力とは異なる照準光線出射手段を用い、それに適合する位置検出器を選択すれば良い。

例えば、前記照準光線を、識別コードのマーキングに要する時間と同じ時間だけ、位置検出器に照射する。前記照準光線が、前記位置検出器上の同じ場所に照射され続けていれば、相対速度はゼロで、ミラーの追従速度が適正である。この状態であれば、極めて明瞭な識別コードがマーキングされる。

あるいは、前記照準光線が、前記位置検出器上の所定の範囲（例えば、識別コードの１ドットに対して十分に小さい値）に照射されて続けていれば、相対速度は小さく、マーキングされた識別コードは実質的に明瞭であり、後の認識にも支障は無い。

前記所定の範囲は、識別コードの大きさや識別時のコントラストなどと、実際に求められる認識精度やエラーレベルなどを考慮して、適宜設定されれば良い。

（８）効果
マーキング装置１は、前記の様な構造をしているので、マーキング対象物１０の移動手段と同期して移動する位置検出器４を用いて、マーキング光線３０９の照射位置の変化を検出することが出来る。

さらに、マーキング光線３０９の偏向角度を偏向する速度の設定値（速度ゲイン）を変更し、前記速度変動：ΔＶｍが最小となる様に調整することが出来る。

さらに、位置検出器４に照射される照準光線の照射位置の変化を計測し、前記変化が予め設定した許容範囲の内であるかどうかを比較して、マーキング品質が維持できているかを判断することが出来る。

（９）他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（９−１）複数のマーキングヘッド部を設けた構成
マーキングヘッド部３は、少なくとも１つ以上あればマーキングを行うことが出来、必要に応じて数を増やすことで、同時にマーキング出来る数が増える。
図６を用いて、マーキングヘッド部３を複数設けた実施形態を説明する。
図６は、本発明の別の実施形態の一例を示す斜視図である。

図６では、２台のマーキングヘッド部がＹ軸ステージ３３の上に配置されている。これにより同時に２箇所にマーキングをできる。

識別コードが増えると、所定の時間内にマーキング出来るコードの数が制限されてしまう場合がある。しかし、マーキングヘッドを増やすことで、所定の時間内にマーキング出来るコードの数を増やすことが出来る。

なお、図６では、１台の位置検出器４が２台のマーキングヘッド部３に対応している。つまり、複数のマーキングヘッド部３の照射エリアが広く、載置テーブル２２に取り付けられた位置検出器４に照準光線を照射することができる。

なお、複数のマーキングヘッドの照射エリアが限定的で、同じ位置検出器の受光部に対して、光線を照射出来ない場合がある。その場合は、上記実施形態の変形例として、１軸のスライダー機構を載置テーブルに取り付け、前記１軸スライダー上に位置検出器を取り付けて、前記位置検出器をＹ方向に移動出来る様にすることが出来る。
このように共通の位置検出器を用いることで、測定器個々のバラツキによる、位置検出精度のばらつきを無くす効果がある。
ただし、上記実施形態の変形例として、マーキングヘッドの数に合わせて、位置検出器を増やしてもよい。

（９−２）複数の位置検出器を設けた構成
別の形態として、載置テーブルの移動方向の前後端に、それぞれ位置検出器を備えても良い。図７を用いて、位置検出器４を複数設けた実施形態を説明する。図７は、本発明の別の実施形態の一例を示す斜視図である。

図７では、位置検出器４は載置テーブル２２のＸ方向両端に設けられている。一対の位置検出器４のＹ方向位置は同じである。
識別コードが増えても、マーキングヘッドを増やすことなく、所定の時間内にマーキング出来るコードの数を増やす方法として、往復動作させてマーキングを行うことが出来る。一般的に、１つのマーキングヘッドに対して、位置検出器が１つであれば、往路もしくは復路のどちらかでしか、識別コード露光前の直前確認が出来ない。

しかし、本実施形態のように、載置テーブル２２の移動方向の前後端に、それぞれ位置検出器４を備えておけば、Ｘ方向の矢印の方向に載置テーブル２２を動かしたときのガルバノスキャナの回転速度と、Ｘ方向の矢印と逆方向に載置テーブル２２を動かしたときのガルバノスキャナの回転速度とを、それぞれマーキング直前に確認することが出来る。これにより、往復でマーキング動作をさせた場合にも、処理時間を短縮出来る効果がある。

（９−３）マーキング対象物を連続するシート状にした構成
本発明を、平面の板状のもの以外に対するマーキングに用いることが出来る。例えば、マーキング対象物は、連続するシート状のものでも良い。

図８に、本発明の別の実施形態の一例である、連続シートのマーキング装置の斜視図を示す。図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特にＺ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。

マーキング装置５は、装置フレーム５０と、装置フレーム５０に取り付けられた支柱５１と梁５２からなる門型構造物と、梁５２上に取り付けられたＹ軸ステージ５３と、Ｙ軸ステージ５３上に取り付けられたマーキングヘッド部３と、制御部９とが含まれて、構成されている。

装置フレーム５０には、連続シート状のマーキング対象物１１を送り出し搬送するための、送り出しローラ５４ａ，５４ｂと、マーキング対象物１１を巻き取り搬送するための、巻き取りローラ５５ａ，５５ｂが含まれて、取り付けられている。マーキング対象物１１は、巻き取りローラ５５ｃ（図示せず）に取り付けられたモータ（図示せず）の回転動作により、所定の速度で送られ移動する。

巻き取りローラ５５ａの端部には、位置検出器４ｂが取り付けられており、マーキング対象物１１の送り移動に同期して、回転移動出来る。

マーキング装置５のマーキングヘッド部３や、制御部９は、マーキング装置１と同様の機器構成をしており、さらに巻き取りローラ５５ａの位置検出器４ｂ、巻き取りローラ５５ｃに取り付けられた前記モータと接続されている。位置検出器４ｂは無限回転が可能な電気接点機構（いわゆる、ロータリージョイント）を介して、制御部９の機器制御ユニット９５と接続されている。

巻き取りローラ５５ａの端部の位置検出器４ｂは、巻き取りローラ５５ａの回転と同期して動けば良く、回転だけに限定されず、往復動作しても良い。この場合、前記無限回転が可能な電気接点機構を省いて、位置検出器４ｂと、制御部９の機器制御ユニット９５とを接続しても良い。

マーキング装置５は、前記の様な構成をしているので、連続するシート状のマーキング対象に対して、照準光線を照射してマーキングのぶれを測定し、識別コードのマーキングを行うことが出来る。

こうすることで、マーキングのぶれの測定のために、生産を中断する必要がなくなり、所定の時間内に生産する製品の数量を維持することが出来る。

（９−４）マーキング方法の種類
（９−４−１）露光によるマーキング
本発明は、露光によるマーキングに用いることが出来る。マーキング対象物に感光性樹脂が塗布されており、マーキングに用いる光線が紫外線などの前記感光性樹脂を硬化させたり軟化させたり出来る波長を持つ光線である場合は、露光方式のマーキングとなる。
本発明を露光方式のマーキングに用いれば、現像工程を経ることなく、相対移動速度のずれを検知し、識別コードにぶれが生じることを予め検出することが出来る。よって、現像工程にかかる手間や、待ち時間を無くすことが出来る。

（９−４−２）ダイレクトマーキング
本発明は、マーキング対象物の表面に直接を加工する、ダイレクトマーキングにも用いることが出来る。光源やマーキング光線を、前記マーキング対象物の表面状態を変化させうる光線の波長やエネルギーに設定すれば、前記ダイレクトマーキングとなる。
本発明を前記ダイレクトマーキングに用いれば、製造された製品に直接マーキングをする前に、相対移動速度のずれを検知し、識別コードにぶれが生じることを予め検出することが出来る。よって識別コード不良の製品の発生を防ぐことが出来る。

（９−４−３）インナーマーキング
本発明は、マーキング対象物の内部にマーキングを行う、インナーマーキングにも用いることが出来る。光源やマーキング光線として、前記マーキング対象物の材料内部を変質させる条件を満たせば、前記インナーマーキングとなる。前記インナーマーキングでは、マーキング不良があった場合に、表面を研磨などした後に再マーキングすることが出来ない。本発明をインナーマーキングに用いれば、製造された製品に直接マーキングをする前に、相対移動速度のずれを検知し、識別コードにぶれが生じることを予め検出することが出来る。よって、識別コード不良の製品の発生を防ぐことが出来る。

（９−５）位置検出器とマーキング対象物の同期の変形例
テーブル２２と位置検出器４とは、ガルバノミラーからワークを平面視した時の移動速度が同じであれば、側面から見た場合の位置が違っていたとしても、同じ速度と見なせる。

前述した以外の実施の形態として、テーブルと位置検出器との移動速度が異なる場合や、平面視した時の速度が同じでない場合や、減速機を付けるなどした場合などでも、お互いが同期して、比例した移動速度の関係を保ちながら動くのであれば、本発明を適用することができ、比例係数を用いて演算することで同一速度として取り扱うことが出来る。よって、テーブルと位置検出器とが、同一平面上で同一の移動速度で動く場合以外にも、本発明を適用することが出来る。

（９−６）任意のパターンをマーキングする装置およびそのマーキング方法
前記実施の形態については、識別コードをマーキングする装置及び方法について説明したが、前記識別コードに代えて、任意のパターンをマーキングする装置及び方法として用いることも出来る。

任意のパターンを生成することが出来る、任意のパターン生成手段を、前述した識別コード生成手段３０５と代えて用いることで、実施出来る。前記任意のパターンとして、アライメントマークや、製造元の名称やロゴマーク、マーキング対象物の品名や型式や製造ロットなどの付加情報を示す文字、数字、その他の図形や記号などを例示することが出来る。また、電気配線用の回路パターンや造形加の工パターンなども、任意のパターンとして取り扱うことが出来る。

前記の様にすることで、所定の速度で移動するマーキング対象物に対して、任意のパターンを、マーキング対象物の移動に追従させて、マーキングすることが出来る。そして、本発明の装置及び方法を用いるので、任意のパターンをマーキングする際のぶれを防ぐことが出来る。

１ マーキング装置
２ ステージ部
３ ヘッド部
４ 位置検出器
４ａ 位置検出器
４ｂ 位置検出器
５ マーキング装置
９ 制御部
１０ マーキング対象物
１０ａ マーキング対象物
１１ 基板ＩＤ
１２ マーキングされた個片ＩＤ
１３ 個片ＩＤのマーキング場所
２０ 装置ベース
２１ Ｘ軸ステージ
２２ テーブル
２２ａ テーブル
３０ マーキングヘッド部
３１ 支柱
３２ 梁
３３ Ｙ軸ステージ
５０ 装置フレーム
５１ 支柱
５２ 梁
５３ Ｙ軸ステージ
５４ａ 送り出しローラ
５４ｂ 送り出しローラ
５５ａ 巻き取りローラ
５５ｂ 巻き取りローラ
５５ｃ 巻き取りローラ
５６ マーキングされた個片ＩＤ
５７ 個片ＩＤのマーキング場所
９０ 制御用コンピュータ
９１ 情報入力手段
９２ 情報表示手段
９３ 発報手段
９４ 情報記録手段
９５ 機器制御ユニット
３０１ 光源
３０２ ミラー
３０３ リレーレンズ
３０４ リレーレンズ
３０５ 識別コード生成手段
３０６ アパーチャ
３０７Ｍ ミラー
３０７Ｓ ガルバノスキャナ
３０８Ｍ ミラー
３０８Ｓ ガルバノスキャナ
３０９ マーキング光線
３０９Ａ 照準光線
３０９ａ 照準光線

Claims (10)

1. マーキング光線を所定の速度で移動する対象物に照射することでマーキングを行う装置であって、
   前記対象物を所定の速度で移動させる移動部と、
   前記移動部に同期して移動する光線照射位置検出部と、
   照準光線を前記光線照射位置検出部に照射する装置であって、前記光線照射位置検出部の移動に追従して前記照準光線を偏向する光線偏向部を有する光線照射部と、
   前記光線照射位置検出部からの検出結果に基づいて、前記光線照射位置検出部に照射される前記照準光線の照射位置の変化を判断する判断部とを備えたマーキング装置。
2. 前記光線偏向部は、前記光線照射位置検出部の移動に追従させて偏向角度を変更する速度の設定値である速度ゲインを有しており、
   前記判断部からの判断結果に基づいて、前記照準光線の照射位置の変化を少なくするように前記光線偏向部の前記速度ゲインを変更する速度ゲイン変更部をさらに備えている、
   請求項１に記載のマーキング装置。
3. 前記光線照射位置検出部に照射される前記照準光線の照射位置の変化に対する許容範囲を示す設定値を登録しておく設定値登録部と、
   前記判断部からの判断結果の値と、前記許容範囲を示す設定値とを比較する比較部とをさらに備えている、請求項２に記載のマーキング装置。
4. 前記光線照射部は複数であり、前記位置検出器は少なくとも１台である、
   請求項１〜３のいずれかに記載のマーキング装置。
5. 前記移動部は、前記対象物を往復動作させ、前記光線照射部１台に対して前記光線照射位置検出器が２台備えられている請求項１〜４のいずれかに記載の、マーキング装置。
6. マーキング光線を所定の速度で移動する対象物に照射することでマーキングを行うマーキング方法であって、
   移動部によって光線照射位置検出部を所定速度で移動させながら、
   前記光線照射位置検出部に照準光線を追従するように照準光線を偏向する照射ステップと、
   前記光線照射位置検出部からの検出結果に基づいて、前記光線照射位置検出部に照射される前記照準光線の照射位置の変化を判断するする判断ステップと、
   を備えたマーキング方法。
7. 前記照射ステップは、前記照準光線を前記光線照射位置検出部に照射するために光線を偏向するステップを有しており、
   前記光線を偏向するステップは、前記光線照射位置検出部の移動に追従させて偏向角度を変更する速度の設定値である速度ゲインを有しており、
   前記判断部からの判断結果に基づいて、前記照準光線の照射位置の変化を少なくするように前記光線偏向ステップの前記速度ゲインを変更する速度ゲイン変更ステップをさらに備えている、
   請求項６に記載のマーキング方法。
8. 前記速度ゲイン変更ステップは、前記光線照射位置検出部に照射される前記照準光線の照射位置の変化に対する許容範囲を示す設定値を登録しておく設定値登録ステップと、前記判断部からの判断結果の値と前記許容範囲を示す設定値とを比較する比較ステップとを有している、請求項７に記載のマーキング方法。
9. 前記照射ステップは、前記照準光線を複数箇所から前記光線照射位置検出部に照射する、請求項６〜８のいずれかに記載のマーキング方法。
10. 前記光線照射位置検出部は２箇所に設けられており、
    前記照射ステップでは、前記対象物を往復動作させながら、前記照準光線を前記２箇所の光線位置検出部に照射する、請求項６〜８のいずれかに記載のマーキング方法。

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