KR100856564B1 - 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋자동 보정 방법 - Google Patents

레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋자동 보정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법에 관한 것으로, 감광 플레이트를 육안으로 검사하지 않고 레이저 마킹 시스템 자체에서 스캔헤드 틀어짐에 따른 중심점 및 세타각 오프셋을 자동으로 산출하여 미러의 각도를 조정한 후에 실제 마킹시 적용할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 감광 플레이트가 얹혀지는 스테이지, 감광 플레이트 상에 레이저 마킹을 수행하는 스캔헤드, 스테이지를 Y축 방향으로 이송시키는 스테이지 이송수단; 감광 플레이트 표면을 촬영하는 카메라 및 카메라를 X축 방향으로 이송시키는 카메라 이송수단을 구비한 레이저 마킹 시스템에서 수행되어지되, (a) 감광 플레이트를 스테이지에 고정시킨 상태에서 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선과 가로 중심선의 교점에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하는 단계; (b) 중심점 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 가로 중심선의 위치로 이동시킨 상태에서 다시 카메라 화면의 세로 중심선이 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계; (c) 촬영된 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 카메라의 중심점 사이의 X축 및 Y축의 오프셋 화소수를 계산한 후에 이를 실제 거리로 환산하여 중심점 오프셋을 산출하는 단계; (d) 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선 상의 임의의 2점에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하는 단계; (e) 세타각 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓 이도록 스테이지를 이동시킨 상태에서 카메라 화면의 세로 중심선이 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계; (f) 각각의 촬영된 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 연결한 라인과 카메라 화면의 세로 중심선이 이루는 세타각 오프셋을 산출하는 단계; 및 (g) 산출된 중심점 오프셋 및 세타각 오프셋을 적용하여 X미러나 Y미러의 각도를 보정하는 (g) 단계를 포함하여 이루어진다.
레이저 마킹, 스캔헤드, 중심점, X축, Y축, 세타축, 틀어짐, 보정, 오프셋

Description

레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법{Method for Automatically Correcting Marking Offset According to Scan Head deviation in Laser Marking System}
본 발명은 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감광 플레이트를 육안으로 검사하지 않고 레이저 마킹 시스템 자체에서 스캔헤드 틀어짐에 따른 중심점 및 세타각 오프셋을 자동으로 산출하여 미러의 각도를 조정한 후에 실제 마킹시 적용할 수 있도록 한 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 마킹 시스템은 반도체 디바이스의 웨이퍼나 패키징과 같은 임의의 대상물에 미세 마킹을 행하는 경우 등에 사용된다.
도 1 은 일반적인 레이저 마킹 원리를 설명하기 위한 개략 구성도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이 일반적인 레이저 마킹 시스템에서는 레이저 발진기(10)로부터 발진된 레이저빔이 이를 확대하는 빔 익스펜더(Beam Expander : 12) 에 의해 확대된 후에 갈바노 스캐너(20)의 X미러(21) 및 Y미러(22)와 F-θ 렌즈(30)를 거쳐 가공 플레이트(40) 상에 놓이는 가공물에 조사된다.
도 2 는 일반적인 레이저 마킹 시스템의 기구적인 구성을 개략적으로 보인 평면도이다.
도 2 에 도시한 바와 같이 일반적인 레이저 마킹 시스템의 기구적인 구성에 따르면 평평한 판재로 이루어진 스테이지(S)가 그 하단에 설치된 주행축을 따라 소정 방향(이하, 이를 "Y축 방향"이라 한다)으로 왕복운동 하도록 구성되는데, 그 이송 기구로는 리니어모터가 사용되고 있다. 그리고, 이러한 스테이지(S) 상에는 감광액(Photo Resistive Liquid)이 도포되어 있고 평탄도가 우수한 평판판재(이하, 이를 "감광 플레이트"라 한다)가 얹어지게 된다.
한편, 레이저 마킹 시스템에는 또한 적어도 하나의 레이저 소스(도시하지 않음)로부터 발생된 레이저빔을 스테이지에 얹혀진 상태로 이송되는 감광 플레이트 상에 조사하여 여기에 특정 패턴을 마킹하는 적어도 하나 이상의 스캔헤드(SH1, SH2, SH3, SH4)가 스테이지 상부에 이격된 채로 고정 설치되어 있다.
전술한 바와 같은 구성에서 스테이지(S)가 리니어모터에 의해 마킹 위치로 이송된 상태에서 스캔헤드(SH1, SH2, SH3, SH4)는 스테이지(S) 상에 얹혀진 감광 플레이트에 원하는 패턴을 레이저 마킹하게 된다. 도 2 에서 미설명 부호 VS는 카메라를 나타낸다.
도 3 은 종래 레이저 마킹 시스템에서 스캔헤드가 정확하게 설치되지 않은 상태에서 중심점 오프셋이 발생된 상태의 도트패턴을 예시한 도이다.
도 3 에 도시된 바와 같이 스캔헤드를 아무리 정교하게 제작하고 또한 그 지지대의 정해진 위치에 아무리 정확하게 설치한다 하더라도 불가피하게 불량이 발생하게 되고, 이에 따라 정상적인 경우라면 가장 좌측에 도시한 바와 같이 당해 스캔헤드의 미리 설정된 가상의 가로 중심선(XC/L)과 세로 중심선(YC/L1)의 교점에 검사용 도트패턴이 정확하게 마킹되는 반면에 그렇지 아니한 경우에는 그 우측의 나머지 3개의 스캔헤드의 경우에서와 같이 검사용 도트패턴이 그 미리 설정된 가상의 가로 중심선(XC/L)과 세로 중심선(YC/L2, YC/L3, YC/L4)의 교점에서 틀어진 채로 마킹되어진다.
한편, 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 종래에는 각 스캔헤드를 구동하여 감광 플레이트 상의 각 스캔헤드의 가상의 중심점에 검사용 도트패턴을 마킹한 후에 각 도트패턴에서의 중심점 어긋남 정도(이하, 이를 "중심점 오프셋"이라 한다)를 육안으로 검사하여 오프셋 파일을 생성한 후에 이에 의거하여 X미러와 Y미러의 각도를 보정하고 있다.
전술한 바와 같이 종래 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드의 틀어짐에 따른 중심점 오프셋 보정 방법에 따르면 검사용 도트패턴이 마킹된 감광 플레이트의 검사를 수행하는 작업을 중심점 오프셋이 발생하지 않을 때까지 반복적으로 수행해야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 육안으로 검사를 수행하기 때문에 계측 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
한편, 다음에 설명하는 바와 같이 스캔헤드가 틀어진 경우에는 중심점 오프셋 뿐만 아니라 그 중심축이 가상의 중심선에서 틀어지는 세타각 오프셋도 발생하 게 되어 이 또한 보정할 필요가 있다.
도 4 는 종래 기술에 따른 레이저 마킹 시스템에서 스캔헤드 틀어짐에 따른 세타각 오프셋 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 에 도시한 바와 같이 종래 스캔헤드 틀어짐에 따른 세타각 오프셋 보정 방법에 따르면, 먼저 단계 S10에서는 감광 플레이트를 스테이지 상에 고정시키고, 단계 S20에서는 각각의 스캔헤드를 구동하여 레이저빔을 이용하여 패턴을 마킹한다. 다음으로, 단계 S30에서는 감광 플레이트를 육안검사 예를 들어, 현미경을 통해 세타각의 틀어짐 정도를 검사한다.
도 5a 및 도 5b 는 각각 스캔헤드가 감광 플레이트 상에 레이저빔을 이용하여 패턴을 마킹한 상태를 도시한 것으로서, 도 5a 는 스캔헤드가 정확하게 설치되어 세타각 오프셋이 발생되지 않은 상태의 마킹 패턴을 보이고 있고, 도 5b 는 스캔헤드가 정확하게 설치되지 않은 상태에서 세타각 오프셋이 발생된 상태의 마킹 패턴을 예시하고 있다.
도 5a 및 도 5b 에 도시된 바와 같이 스캔헤드를 아무리 정교하게 제작하고 또한 그 지지대의 정해진 위치에 아무리 정확하게 설치한다 하더라도 불가피하게 불량이 발생하게 되고, 이에 따라 정상적인 경우라면 레이저빔을 이용하여 패턴을 마킹했을 때 도 5a 에 도시한 바와 같이 각각의 마킹 패턴(BSH1, BSH2, BSH3, BSH4)이 정확하게 연접되는 반면에 불량이 발생한 경우에는 도 5b 에 도시한 바와 같이 마킹 패턴(BSH1, BSH2, BSH3, BSH4)들의 축이 틀어진 채로 일부에서 서로 겹쳐지거나 아니 면 마킹 패턴들(BSH1, BSH2, BSH3, BSH4)이 서로 떨어지게 된다.
다시 도 4 로 돌아가서, 단계 S40에서는 육안 검사 결과 세타(θ)각의 틀어짐이 발생하였는지를 판단하는데, 틀어짐이 발생하지 않은 경우에는 단계 S70으로 진행하여 그대로 실제 패턴 마킹을 수행하는 반면에 틀어짐이 발생한 경우에는 단계 S50으로 진행하여 세타각 틀어짐에 대한 오프셋 파일을 생성한다. 다음으로, 단계 S60에서는 이렇게 생성된 오프셋 파일을 적용하여 미러의 각도를 조정한 후에 다시 단계 S20으로 복귀하게 된다.
전술한 바와 같이 종래 스캔헤드 틀어짐에 따른 세타각 오프셋 보정 방법에 따르면 검사용 도트패턴이 마킹된 감광 플레이트를 육안으로 검사하는 과정을 세타각 오프셋이 발생하지 않을 때까지 반복적으로 수행해야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 육안으로 검사를 수행하기 때문에 계측 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 감광 플레이트를 육안으로 검사하지 않고 레이저 마킹 시스템 자체에서 스캔헤드 틀어짐에 따른 중심점 및 세타각 오프셋을 자동으로 산출하여 미러의 각도를 조정한 후에 실제 마킹시 적용할 수 있도록 한 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법은 감광 플레이트가 얹혀지는 스테이지, 감광 플레이트 상에 레이저 마킹을 수행하는 스캔헤드, 스테이지를 Y축 방향으로 이송시키는 스테이지 이송수단, 감광 플레이트 표면을 촬영하는 카메라 및 카메라를 X축 방향으로 이송시키는 카메라 이송수단을 구비한 레이저 마킹 시스템에서 수행되어지되, (a) 감광 플레이트를 스테이지에 고정시킨 상태에서 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선과 가로 중심선의 교점에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하게 단계; (b) 중심점 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 가로 중심선의 위치로 이동시킨 상태에서 다시 카메라 화면의 세로 중심선이 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계; (c) 촬영된 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 카메라의 중심점 사이의 X축 및 Y축의 오프셋 화소수를 계산한 후에 이를 실제 거리로 환산하여 중심점 오프셋을 산출하는 단계; (d) 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선 상의 임의의 2점에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하는 단계; (e) 세타각 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 이동시킨 상태에서 카메라 화면의 세로 중심선이 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계; (f) 각각의 촬영된 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 연결한 라인과 카메라 화면의 세로 중심선이 이루는 세타각 오프셋을 산출하는 단계; 및 (g) 산출된 중심점 오프셋 및 세타각 오프셋을 적용하여 X미러나 Y미러의 각도를 보정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성에서 단계 (c)에서의 거리 환산은 화소수를 거리로 변환하는 테이블이나 수식에 계산된 화소수를 대입하여 이루어질 수 있다. 또한, 단계 (e)에서 임의의 2점은 스테이지를 이동시키지 않은 상태에서 스캔헤드가 마킹할 수 있는 상한점 및 하한점인 것이 바람직하고, 단계 (f)에서 세타각 오프셋은 각각의 상한점 및 하한점 도트패턴과 카메라 화면의 세로 중심선의 직교 화소수를 거리로 환산한 후에 미리 설정된 테이블이나 수식에 대입하여 산출할 수 있다.
한편, 중심점 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트와 세타각 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트이거나 다른 감광 플레이트일 수 있고, 동일한 감광 플레이트인 경우에는 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 세타각 오프셋 검사용 도트패턴은 서로 다른 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징에 따른 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법은 감광 플레이트가 얹혀지는 스테이지, 감광 플레이트 상에 레이저 마킹을 수행하는 스캔헤드, 스테이지를 Y축 방향으로 이송시키는 스테이지 이송수단, 감광 플레이트 표면을 촬영하는 카메라 및 카메라를 X축 방향으로 이송시키는 카메라 이송수단을 구비한 레이저 마킹 시스템에서 수행되어지되, (a) 감광 플레이트를 스테이지에 고정시킨 상태에서 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선 상의 임의의 2점에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하는 단계; (b) 세타각 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테 이지를 이동시킨 상태에서 카메라 화면의 세로 중심선이 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계; (c) 각각의 촬영된 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 연결한 라인과 카메라 화면의 세로 중심선이 이루는 세타각 오프셋을 산출하는 단계; (d) 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선과 가로 중심선의 교점에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하게 단계; (e) 중심점 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 가로 중심선의 위치로 이동시킨 상태에서 다시 카메라 화면의 세로 중심선이 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계; (f) 촬영된 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 카메라의 중심점 사이의 X축 및 Y축의 오프셋 화소수를 계산한 후에 이를 실제 거리로 환산하여 중심점 오프셋을 산출하는 단계; 및 (g) 산출된 중심점 오프셋 및 세타각 오프셋을 적용하여 X미러나 Y미러의 각도를 보정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성에서 단계 (f)에서의 거리 환산은 화소수를 거리로 변환하는 테이블이나 수식에 계산된 화소수를 대입하여 이루어질 수 있다. 또한, 단계 (a)에서 임의의 2점은 스테이지를 이동시키지 않은 상태에서 스캔헤드가 마킹할 수 있는 상한점 및 하한점인 것이 바람직하고, 이 경우에 단계 (c)에서 세타각 오프셋은 각각의 상한점 및 하한점 도트패턴과 카메라 화면의 세로 중심선의 직교 화소수를 거리로 환산한 후에 미리 설정된 테이블이나 수식에 대입하여 산출할 수 있다.
한편, 중심점 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트와 세타각 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트는 동일한 것이거나 다른 것일 수 있고, 동일한 경우에는 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 세타각 오프셋 검사용 도트패턴은 서로 다른 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법은 감광 플레이트가 얹혀지는 스테이지, 감광 플레이트 상에 레이저 마킹을 수행하는 스캔헤드, 스테이지를 Y축 방향으로 이송시키는 스테이지 이송수단, 감광 플레이트 표면을 촬영하는 카메라 및 카메라를 X축 방향으로 이송시키는 카메라 이송수단을 구비한 레이저 마킹 시스템에서 수행되어지되, (a) 감광 플레이트를 스테이지에 고정시킨 상태에서 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선 상의 임의의 2점에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹함과 동시에 가상의 세로 중심선과 가로 중심선의 교점에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하는 단계; (b) 각각의 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 가로 중심선의 위치로 이동시킨 상태에서 다시 카메라 화면의 세로 중심선이 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계; (c) 촬영된 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 카메라의 중심점 사이의 X축 및 Y축의 오프셋 화소수를 계산한 후에 이를 실제 거리로 환산하여 중심점 오프셋을 산출함과 동시에 각각의 촬영된 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 연결한 라인과 카메라 화면의 세로 중심선이 이루는 세타각 오프셋을 산출하는 단계; 및 (d) 산출된 중심점 오프셋 및 세타각 오프셋을 적용하여 X미러나 Y미러의 각도를 보정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성에서 단계 (c)에서의 거리 환산은 화소수를 거리로 변환하는 테이블이나 수식에 계산된 화소수를 대입하여 이루어질 수 있다. 또한, 단계 (a)에서 임의의 2점은 스테이지를 이동시키지 않은 상태에서 스캔헤드가 마킹할 수 있는 상한점 및 하한점일 수 있고, 이 경우에 단계 (c)에서 세타각 오프셋은 각각의 상한점 및 하한점 도트패턴과 카메라 화면의 세로 중심선의 직교 화소수를 거리로 환산한 후에 미리 설정된 테이블이나 수식에 대입하여 산출할 수 있다.
한편, 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 세타각 오프셋 검사용 도트패턴은 서로 다른 모양으로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법에 따르면 감광 플레이트를 육안으로 검사하지 않고 레이저 마킹 시스템 자체에서 스캔헤드 틀어짐에 따른 중심점 및 세타각 오프셋을 자동으로 산출하여 미러의 각도를 조정한 후에 실제 마킹시 적용함으로써 작업상의 불편함이 현저하게 개선되고, 별도의 검사장비를 구축하는데 따르는 비용과 공간을 절감할 수가 있으며, 이외에도 육안 검사에 따른 계측 오차를 줄일 수가 있다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법에 대해 상 세하게 설명한다.
도 6 은 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법이 적용될 수 있는 레이저 마킹 시스템의 기구적인 구성을 개략적으로 보인 사시도이다.
도 6 에 도시한 바와 같이 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 레이저 마킹 시스템의 기구적인 구성에 따르면 평평한 판재로 이루어진 스테이지(110)가 그 하부에 설치된 주행축을 따라 Y축 방향으로 왕복운동 하도록 구성되는데, 이러한 스테이지(110) 상에는 감광 플레이트(130)가 얹어지게 된다.
그리고, 전술한 바와 같이 스테이지(110)는 도시되지 않은 리니어모터에 의해 주행축을 따라 Y축 방향의 마킹이 필요한 위치로 이송된다. 또한, 적어도 하나의 레이저 소스(도시하지 않음)로부터 발생된 레이저빔을 스테이지(110)에 얹혀진 상태로 이송되는 감광 플레이트(130) 상에 조사하여 여기에 특정 데이터를 마킹하는 적어도 하나 이상, 본 실시예에서는 4개의 스캔헤드(180)가 스캔헤드 지지대(170)에 상호 소정 간격을 두고 지지된 채로 스테이지(110) 상부에 고정 설치되어 있다.
한편, 스테이지(110)의 원활한 이송을 가이드하는 한 쌍의 안내레일(120) 상에는 각각 수직 지지대(140)가 마주보도록 고정 설치되어 있고, 이러한 수직 지지대(140)의 상단에는 다시 이들을 가로질러 연결, 즉 스테이지(110) 상방을 가로질러 연결하는 수평 지지대(150)가 설치되어 있다. 그리고, 이러한 수평 지지대(150)에도 안내레일(미도시)이 설치되어 있고, 이러한 수평 지지대(150)의 안내 레일에는 이를 따라 움직이는 카메라(160)가 설치되게 된다.
물론, 전술한 카메라(160)도 도시되지 않은 자체의 리니어모터에 의해 수평 지지대(150)의 안내레일 상에서 스테이지(110)를 가로지르는 방향(이하, 이를 "X축 방향"이라 한다)으로 왕복 운동하게 되는데, 바람직하게는 스테이지(110)의 X축 방향의 전 영역(길이)에 걸쳐서 이동하게 된다. 그리고 비록 도시하지는 않았지만 카메라(160)는 상하 이송기구에 의해 상하(Z축 방향)로도 이동될 수 있도록 구성되어 있다.
도 7 은 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법이 적용될 수 있는 레이저 마킹 시스템의 전기적인 블록 구성도로서, 설명의 편의상 도 6 의 구성과는 다른 참조번호를 부여한다.
도 7 에 도시된 바와 같이 본 발명의 방법이 적용되는 레이저 마킹 시스템의 전기적인 구성은 크게 검사용 마킹패턴을 촬영하는 카메라(255), 예를 들어 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 카메라(255)와 이를 구동하는 카메라 구동부(250), 카메라(255)를 X축 방향으로 왕복운동시키는 리니어모터(275)와 그 구동부(270 : X축 구동부), 스테이지(110)를 Y축 방향으로 왕복운동시키는 리니어모터(265)와 그 구동부(260 : Y축 구동부), 카메라(255)에 의한 마킹패턴 촬영시 주위를 조명하는 램프(235)와 그 구동부(250), 패턴 마킹을 위한 스캔헤드(갈바노 스캐너헤드)의 내부 구성품(예를 들어, X미러나 Y미러)을 제어하는 스캔헤드 제어부(280) 및 시스템의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어 유니트(200)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 구성에서 제어 유니트(200)는 산업용 PC(Personal Computer)로 구현될 수 있는바, 여기에는 스테이지(110) 및 카메라(255)의 정밀 움직임을 각각 제어하는 모션제어 소프트웨어, 카메라(255)에 의해 촬영된 영상 데이터를 분석하는 비전분석 소프트웨어 및 오프셋 파일을 생성하는 소프트웨어 등이 탑재되어 있다. 도면에서 미설명 부호 210은 레이저 마킹 시스템에서 필요한 각종 데이터를 입력 또는 선택하는데 사용되는 키입력부를 나타내고, 222와 220은 각각 레이저 마킹 시스템의 각종 동작 상태를 시각적으로 표시하는 LED와 그 구동부를 나타내며, 232와 230은 레이저 마킹 시스템의 입력 또는 선택 사항을 사용자가 알 수 있도록 표시하고 기타 카메라(255)에 의해 촬영된 영상을 디스플레이하는 모니터와 그 구동부를 나타낸다.
도 8 은 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도, 도 9는 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 중심점 오프셋 자동 보정 방법의 원리를 설명하기 위한 도, 도 10 은 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 세타각 오프셋 자동 보정 방법의 원리를 설명하기 위한 도이다.
먼저, 도 8 에 도시한 바와 같이 단계 S100에서는 감광 플레이트(P/P)를 스테이지의 정해진 위치에 고정시키고, 다시 단계 S110에서는 각각의 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선(YC/L1, YC/L2, YC/L3, YC/L4)과 가로 중심점(XC/L)의 교점에 검사용 도트패턴을 마킹(도 3 참조)하게 되는데, 교점의 위치 데이터는 사전에 설정되어 있다.
다음으로, 단계 S120에서는 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지, 즉 감광 플레이트를 가로 중심선의 위치로 이동시킨 상태에서 다시 카메라 화면의 세로 중심선이 각각의 세로 중심선(YC/L1, YC/L2, YC/L3, YC/L4)과 일치하도록 카메라를 이동(이러한 위치 데이터는 사전에 설정되어 있다)시킨 후에 검사용 도트패턴을 촬영하게 된다.
그리고, 단계 S130에서는 이렇게 촬영된 각각의 검사용 도트패턴과 카메라의 중심점 사이의 X축 및 Y축의 오프셋 화소수를 계산하고, 다시 단계 S140에서는 이를 거리환산 테이블이나 수식에 대입하여 각 중심점에 대한 실제 오프셋 거리를 산출한다.
전술한 바와 같이 하여 중심점 오프셋 산출 과정이 완료된 이후에는 세타각 오프셋 산출 과정을 수행하는데, 이를 위해 새로운 감광 플레이트(P/P)를 다시 스테이지에 고정하거나 이전의 중심점 오프셋 산출 과정을 거친 감광 플레이트(P/P)를 그대로 사용할 수가 있다. 이러한 상태에서 단계 S150에서는 각각의 스캔헤드를 구동하여 도 10 에 도시한 바와 같이 그 가상의 세로 중심선(C/L1, C/L2, C/L3, C/L4)의 미리 설정된 상한점 및 하한점에 검사용 도트패턴(UP1, UP2, UP3, UP4 ; LP1, LP2, LP3, LP4)을 마킹하게 되는데, 상한점 및 하한점의 위치 데이터는 사전에 설정되어 있다.
다음으로, 단계 S160에서는 검사용 도트패턴(UP1, UP2, UP3, UP4; LP1, LP2, LP3, LP4)이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지, 즉 감광 플레이트를 이동시킨 상태에서 다시 카메라 화면의 세로 중심선이 각각의 세로 중심선(C/L1, C/L2, C/L3, C/L4)과 일치하도록 카메라를 이동(이러한 위치 데이터는 사전에 설정되어 있다)시킨 후에 검사용 도트패턴(UP1, UP2, UP3, UP4 ; LP1, LP2, LP3, LP4)을 촬영하게 된다.
다음으로, 단계 S170에서는 도 8에 도시한 바와 같이 이렇게 촬영된 각각의 상한점 및 하한점 도트패턴(UP1, UP2, UP3, UP4 ; LP1, LP2, LP3, LP4)을 연결한 라인과 각각의 세로 중심선(C/L1, C/L2, C/L3, C/L4)이 이루는 세타각 오프셋(θ1, θ2, θ3, θ4)을 산출하게 되는데, 이 단계는 각각의 상한점 및 하한점 도트패턴(UP1, UP2, UP3, UP4 ; LP1, LP2, LP3, LP4)과 카메라의 세로 중심선(C/L1, C/L2, C/L3, C/L4)의 직교 화소수를 거리로 환산한 후에 미리 설정된 테이블이나 수식에 대입하여 산출할 수가 있다.
다음으로, 단계 S180에서는 이렇게 산출된 중심점 오프셋과 세타각 오프셋을 각각 적용하여 X미러나 Y미러의 각도를 보정하고, 마지막으로 단계 S190에서는 이렇게 X미러와 Y미러의 각도가 보정된 채로 실제 마킹을 수행한다.
본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 검사용 도트패턴은 쉽게 인식할 수 있는 표식으로서, 촬영된 후에 그 중심점, 상한점 및 하한점을 분석용 소프트웨어가 인식하기 용이하도록 얇은 선이나 점으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 실시 예와는 달리 세타각 오프셋 산출 과정을 먼저 수행하거나 동시에 수행할 수도 있을 것다. 그리고, 이 경우에 중심점과 그 상한점 및 하한점을 동시에 마킹할 수도 있을 것인바, 인식을 용이하게 하기 위해 중심점과 상한점 및 하한점을 서로 패턴으로 마킹하는 것이 바람직할 것이다.
도 1 은 일반적인 레이저 마킹 원리를 설명하기 위한 개략 구성도.
도 2 는 일반적인 레이저 마킹 시스템의 기구적인 구성을 개략적으로 보인 평면도.
도 3 은 종래 레이저 마킹 시스템에서 스캔헤드가 정확하게 설치되지 않은 상태에서 중심점 오프셋이 발생된 상태의 도트패턴을 예시한 도.
도 4 는 종래 레이저 마킹 시스템에서 스캔헤드 틀어짐에 따른 세타각 오프셋 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5a 및 도 5b 는 각각 스캔헤드가 감광 플레이트 상에 레이저빔을 이용하여 패턴을 마킹한 상태를 도시한 것으로서, 도 5a 는 스캔헤드가 정확하게 설치되어 세타각 오프셋이 발생되지 않은 상태의 마킹 패턴을 보인 도이고, 도 5b 는 스캔헤드가 정확하게 설치되지 않은 상태에서 세타각 오프셋이 발생된 상태의 마킹 패턴을 예시한 도.
도 6 은 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법이 적용될 수 있는 레이저 마킹 시스템의 기구적인 구성을 개략적으로 보인 사시도.
도 7 은 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법이 적용될 수 있는 레이저 마킹 시스템의 전기적인 블록 구성도.
도 8 은 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 9 는 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 중심점 오프셋 자동 보정 방법의 원리를 설명하기 위한 도.
도 10 은 본 발명의 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 세타각 오프셋 자동 보정 방법의 원리를 설명하기 위한 도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
10. 레이저 발진기 12. 빔 익스팬더
20. 갈바노 스캐너 21. X미러
22. Y미러 30. F-θ 렌즈
40. 가공 플레이트 100. 레이저 마킹 시스템
110. 스테이지 120. 안내레일
130. 감광 플레이트 140. 수직 지지대
150. 수평 지지대 160. 카메라
170. 스캔헤드 지지대 180. 스캔헤드
200. 제어 유니트 210. 키입력부
220. LED 구동부 225. LED
230. 램프 구동부 235. 램프
240. 모니터 구동부 245. 모니터
250. 카메라 구동부 225. 카메라
260. Y축 구동부 265. 리니어모터
270. X축 구동부 275. 리니어모터
280. 스캔헤드 제어부

Claims (19)

  1. 감광 플레이트가 얹혀지는 스테이지, 상기 감광 플레이트 상에 레이저 마킹을 수행하는 스캔헤드, 상기 스테이지를 Y축 방향으로 이송시키는 스테이지 이송수단, 상기 감광 플레이트 표면을 촬영하는 카메라 및 상기 카메라를 X축 방향으로 이송시키는 카메라 이송수단을 구비한 레이저 마킹 시스템에서 수행되어지되,
    (a) 상기 감광 플레이트를 스테이지에 고정시킨 상태에서 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선과 가로 중심선의 교점에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하는 단계;
    (b) 상기 중심점 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 상기 가로 중심선의 위치로 이동시킨 상태에서 다시 카메라 화면의 세로 중심선이 상기 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 상기 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계;
    (c) 상기 촬영된 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 카메라의 중심점 사이의 X축 및 Y축의 오프셋 화소수를 계산한 후에 이를 실제 거리로 환산하여 중심점 오프셋을 산출하는 단계;
    (d) 상기 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선 상의 임의의 2점에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하는 단계;
    (e) 상기 세타각 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 이동시킨 상태에서 카메라 화면의 세로 중심선이 상기 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 상기 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계;
    (f) 상기 각각의 촬영된 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 연결한 라인과 상기 카메라 화면의 세로 중심선이 이루는 세타각 오프셋을 산출하는 단계; 및
    (g) 상기 산출된 중심점 오프셋 및 세타각 오프셋을 적용하여 X미러나 Y미러의 각도를 보정하는 단계를 포함하여 이루어진 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서의 거리 환산은 화소수를 거리로 변환하는 테이블이나 수식에 상기 계산된 화소수를 대입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 주행축 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단계 (e)에서 상기 임의의 2점은 스테이지를 이동시키지 않은 상태에서 스캔헤드가 마킹할 수 있는 상한점 및 하한점인 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계 (f)에서 상기 세타각 오프셋은 각각의 상기 상한점 및 하한점 도트패턴과 상기 카메라 화면의 세로 중심선의 직교 화소수를 거리로 환산한 후에 미리 설정된 테이블이나 수식에 대입하여 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심점 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트와 상기 세타각 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트는 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 상기 세타각 오프셋 검사용 도트패턴은 서로 다른 모양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심점 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트와 상기 세타각 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트는 다른 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  8. 감광 플레이트가 얹혀지는 스테이지, 상기 감광 플레이트 상에 레이저 마킹을 수행하는 스캔헤드, 상기 스테이지를 Y축 방향으로 이송시키는 스테이지 이송수단, 상기 감광 플레이트 표면을 촬영하는 카메라 및 상기 카메라를 X축 방향으로 이송시키는 카메라 이송수단을 구비한 레이저 마킹 시스템에서 수행되어지되,
    (a) 감광 플레이트를 스테이지에 고정시킨 상태에서 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선 상의 임의의 2점에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하는 단계;
    (b) 상기 세타각 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 이동시킨 상태에서 카메라 화면의 세로 중심선이 상기 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 상기 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계;
    (c) 상기 각각의 촬영된 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 연결한 라인과 상기 카메라 화면의 세로 중심선이 이루는 세타각 오프셋을 산출하는 단계;
    (d) 상기 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선과 가로 중심선의 교점에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하게 단계;
    (e) 상기 중심점 오프셋 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 상기 가로 중심선의 위치로 이동시킨 상태에서 다시 카메라 화면의 세로 중심선이 상기 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 상기 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계;
    (f) 상기 촬영된 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 카메라의 중심점 사이의 X축 및 Y축의 오프셋 화소수를 계산한 후에 이를 실제 거리로 환산하여 중심점 오프셋을 산출하는 단계; 및
    (g) 상기 산출된 중심점 오프셋 및 세타각 오프셋을 적용하여 X미러나 Y미러의 각도를 보정하는 단계를 포함하여 이루어진 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 단계 (f)에서의 거리 환산은 화소수를 거리로 변환하는 테이블이나 수식에 상기 계산된 화소수를 대입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 주행축 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 상기 임의의 2점은 스테이지를 이동시키지 않은 상태에서 스캔헤드가 마킹할 수 있는 상한점 및 하한점인 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 상기 세타각 오프셋은 각각의 상기 상한점 및 하한점 도트패턴과 상기 카메라 화면의 세로 중심선의 직교 화소수를 거리로 환산한 후에 미리 설정된 테이블이나 수식에 대입하여 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심점 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트와 상기 세타각 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트는 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 상기 세타각 오프셋 검사용 도트패턴은 서로 다른 모양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  14. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심점 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트와 상기 세타각 오프셋 산출 과정에서 사용된 감광 플레이트는 다른 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  15. 감광 플레이트가 얹혀지는 스테이지, 상기 감광 플레이트 상에 레이저 마킹을 수행하는 스캔헤드, 상기 스테이지를 Y축 방향으로 이송시키는 스테이지 이송수단, 상기 감광 플레이트 표면을 촬영하는 카메라 및 상기 카메라를 X축 방향으로 이송시키는 카메라 이송수단을 구비한 레이저 마킹 시스템에서 수행되어지되,
    (a) 감광 플레이트를 스테이지에 고정시킨 상태에서 스캔헤드를 구동하여 그 가상의 세로 중심선 상의 임의의 2점에 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹함과 동시에 상기 가상의 세로 중심선과 가로 중심선의 교점에 중심점 오프셋 검사용 도트패턴을 마킹하는 단계;
    (b) 상기 각각의 검사용 도트패턴이 카메라의 X축 이동 궤적 상에 놓이도록 스테이지를 상기 가로 중심선의 위치로 이동시킨 상태에서 다시 카메라 화면의 세 로 중심선이 상기 가상의 세로 중심선과 일치하도록 카메라를 이동시킨 후에 상기 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 상기 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 촬영하는 단계;
    (c) 상기 촬영된 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 카메라의 중심점 사이의 X축 및 Y축의 오프셋 화소수를 계산한 후에 이를 실제 거리로 환산하여 중심점 오프셋을 산출함과 동시에 각각의 상기 촬영된 세타각 오프셋 검사용 도트패턴을 연결한 라인과 상기 카메라 화면의 세로 중심선이 이루는 세타각 오프셋을 산출하는 단계; 및
    (d) 상기 산출된 중심점 오프셋 및 세타각 오프셋을 적용하여 X미러나 Y미러의 각도를 보정하는 단계를 포함하여 이루어진 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서의 거리 환산은 화소수를 거리로 변환하는 테이블이나 수식에 상기 계산된 화소수를 대입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 주행축 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 상기 임의의 2점은 스테이지를 이동시키지 않은 상태에서 스캔헤드가 마킹할 수 있는 상한점 및 하한점인 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 상기 세타각 오프셋은 각각의 상기 상한점 및 하한점 도트패턴과 상기 카메라 화면의 세로 중심선의 직교 화소수를 거리로 환산한 후에 미리 설정된 테이블이나 수식에 대입하여 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심점 오프셋 검사용 도트패턴과 상기 세타각 오프셋 검사용 도트패턴은 서로 다른 모양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 시스템의 스캔헤드 틀어짐에 따른 마킹 오프셋 자동 보정 방법.
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