KR20160125971A

KR20160125971A - 마킹 장치 및 패턴 생성 장치

Info

Publication number: KR20160125971A
Application number: KR1020167023118A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 다오; 히토시 오카베; 도모야 나카타니
Original assignee: 토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2015-01-15
Publication date: 2016-11-01
Also published as: CN106029288A; WO2015129316A1; JP2015160235A; JP6278451B2; TW201532720A; KR102192600B1; TWI627006B

Abstract

가공 정밀도의 향상과 작업 시간의 단축을 동시에 실현 가능한 마킹 장치를 제공한다. 구체적으로는, 마킹 장치(1)는, 제1 도트 직경으로 피가공물에 마킹을 행하는 제1 마킹부로서의 제1 레이저 가공부(3a, 3b)와, 상기 제1 도트 직경보다 도트 직경이 작은 제2 도트 직경으로 상기 피가공물에 마킹을 행하는 제2 마킹부로서의 제2 레이저 가공부(5a, 5b)와, 묘화 패턴을, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)에 의해 묘화하는 제1 묘화 패턴 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)에 의해 묘화하는 제2 묘화 패턴으로 분할하여 등록하는, 분할 묘화 패턴 등록부로서의 장치 PC(7)를 갖고 있다.

Description

마킹 장치 및 패턴 생성 장치 {MARKING DEVICE AND PATTERN GENERATION DEVICE}

본 발명은, 마킹 장치 및 패턴 생성 장치에 관한 것이다.

마킹 장치는 반도체 디바이스나 액정 디스플레이용 기판, 전자 부품 등의 피가공물에 문자, 기호, 도형, 배선 패턴 등의 소정의 형상을 인자(마킹)하는 장치이다.

구체적인 마킹 장치로서는, 레이저광을 소정의 도트 직경으로 수렴시켜 피가공물의 표면에 조사하면서 2차원 방향으로 주사하여, 피가공물의 표면에 문자나 도형을 마킹하는 레이저 마킹 장치가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1).

또한, 레이저 마킹 장치의 구성으로서는, 1대의 레이저 유닛으로부터 조사되는 1개의 펄스 레이저광을, 복수의 광로에 할당하여 가공을 행하는 구성도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2).

또한, 레이저 마킹 장치의 구성으로서는, 레이저 인자를 할 때에 도트 직경을 작게 변경하여, 선 폭이 가늘고 사이즈가 작은 미소 인자가 가능한 구성도 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 3).

일본 특허 공개 제2005-66611호 공보 일본 특허 공개 제2005-74479호 공보 일본 특허 공개 제2009-285693호 공보

여기서, 마킹 장치에 요구되는 요건으로서는 가공 정밀도가 높은 것을 들 수 있지만, 생산성을 고려하면 작업 시간의 단축도 요구된다.

그러나, 특허문헌 1∼3에 개시하는 기술에서는 가공 정밀도와 작업 시간의 단축의 양립이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

구체적으로는, 특허문헌 1에 개시하는 바와 같은 기술에서는, 마킹에 사용하는 레이저의 도트 직경이 커질수록 작업 시간이 단축되지만, 미세한 패턴 묘화를 할 수 없게 되므로, 가공 정밀도가 나빠진다고 하는 문제가 있었다. 한편, 마킹에 사용하는 도트 직경이 작아질수록 미세한 패턴 묘화를 할 수 있으므로, 가공 정밀도가 향상되지만, 가공 시간이 길어지기 때문에, 작업 시간의 단축이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

즉, 특허문헌 1에 개시하는 기술에서는, 가공 정밀도와 작업 시간의 단축이 트레이드 오프의 관계가 된다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 2에 개시하는 바와 같이, 1개의 레이저광원으로부터 복수의 레이저광을 복수의 광로에 할당하여 마킹하는 기술에서는, 1개의 광로만을 사용하여 마킹하는 경우와 비교하여 작업 시간을 단축할 수 있지만, 가공 정밀도를 향상시킬 수 없다고 하는 문제가 있고, 또한 가공 정밀도와 작업 시간의 단축이 트레이드 오프의 관계가 되는 점에 변함은 없다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 3에 개시하는 바와 같이, 1개의 레이저광원으로부터 조사되는 도트 직경을 변경하면서 마킹하는 구조에서는, 어느 정도의 가공 정밀도와 작업 시간의 단축의 양립은 도모되지만, 도트 직경의 변경을 위해 레이저의 광학계나 레이저 출력의 미세한 설정 변경이 필요해진다.

그로 인해, 도트 직경의 변경에 이들의 설정 변경을 순차적으로 추종시키는 것은 곤란하며, 가공 정밀도가 충분히 향상되지 않는다고 하는 문제가 있었다.

이와 같이, 특허문헌 1∼3에 기재된 마킹 장치는 모두 문제를 안고 있고, 가공 정밀도의 향상과 작업 시간의 단축을 동시에 실현 가능한 기술은 없는 것이 현상이었다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은 가공 정밀도의 향상과 작업 시간의 단축을 동시에 실현 가능한 마킹 장치를 제공하는 것에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 양태는, 피가공물에 설정한 마킹 에어리어에 소정의 묘화 패턴을 묘화하는 마킹 장치에 있어서, 제1 도트 직경으로 상기 피가공물에 마킹을 행하는 제1 마킹부와, 상기 제1 도트 직경보다 도트 직경이 작은 제2 도트 직경으로 상기 피가공물에 마킹을 행하는 제2 마킹부와, 상기 묘화 패턴을, 상기 제1 마킹부에 의해 묘화하는 제1 묘화 패턴 및 상기 제2 마킹부에 의해 묘화하는 제2 묘화 패턴으로 분할하여 등록하는, 분할 묘화 패턴 등록부를 갖는 것을 특징으로 하는 마킹 장치이다.

본 발명의 제2 양태는, 제1 양태에 기재된 마킹 장치에 의해 마킹하는 전체의 상기 묘화 패턴을 전체 묘화 패턴으로서 등록하는 전체 묘화 패턴 등록부와, 상기 전체 묘화 패턴으로부터 상기 제1 묘화 패턴 및 상기 제2 묘화 패턴을 분할 생성하는 분할 묘화 패턴 생성부를 구비한, 분할 묘화 패턴 생성 장치이다.

본 발명에 따르면, 가공 정밀도의 향상과 작업 시간의 단축을 동시에 실현 가능한 마킹 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마킹 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마킹 장치(1)의 블록도이며, 굵은 선은 전용선에 의한 접속을, 파형의 선은 통신에 의한 접속을, 세선은 I/O(입출력) 포트에 의한 접속을, 점선은 아날로그 회선에 의한 접속을 의미하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 필름(100)의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 필름(100) 상의 마킹 에어리어(203)를 도시하는 평면도이다.
도 5는 제1 레이저 가공부(3a)의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 6은 필름(100) 상에 형성하는 묘화 패턴(113)의 예를 도시하는 평면도이다.
도 7은 마킹 장치(1)를 사용한 마킹의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 필름(100) 상에 형성하는 묘화 패턴(113)의 예를 도시하는 평면도이며, 도 6의 배선 패턴(70) 근방을 확대한 도면이다.
도 9는 도 8의 영역 A의 확대도이다.
도 10은 제1 묘화 패턴(115)의 예를 도시하는 평면도이며, 도 8에 대응한 도면이다.
도 11은 제2 묘화 패턴(117)의 예를 도시하는 평면도이며, 도 8에 대응한 도면이다.
도 12는 도 7의 S6의 상세한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마킹 장치(1)의 가공 테이블(21)의 주위의 측면도이며, 도 12의 각 흐름에 대응하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마킹 장치(1)의 가공 테이블(21)의 주위의 측면도이며, 도 12의 각 흐름에 대응하는 도면이다.
도 15는 제1 위치 확인용 기준 마크(73) 및 제2 위치 확인용 기준 마크(75)의 예를 도시하는 평면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 적합한 실시 형태를 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시 형태에 관한 마킹 장치(1)의 구성에 대해 설명한다.

여기서는 마킹 장치(1)로서, 필름(100)의 표면에 레이저를 사용하여 마킹을 행하는 레이저 마킹 장치가 예시되어 있다. 도면으로부터도 명백한 바와 같이, 본 발명에 관한 마킹 장치(1)는, 복수의 마킹부를 구비하고 있다. 이 예에서는, 제1 및 제2 마킹부가 설치되어 있다.

구체적으로는, 도시된 마킹 장치(1)는, 제1 도트 직경의 레이저로 피가공물에 마킹을 행하는 제1 마킹부로서 2개의 제1 레이저 가공부(3a, 3b)와, 제1 도트 직경보다 도트 직경이 작은 제2 도트 직경의 레이저로 피가공물에 마킹을 행하는 제2 마킹부로서 2개의 제2 레이저 가공부(5a, 5b)를 구비하고 있다. 또한, 도 2에 도시된 장치 PC(7)는 PLC(Programmable Logic Controller)(37)와 함께, 후술하는 마킹을 제어하는 제어 장치로서 동작한다.

이 중, 장치 PC(7)는 제어부(6)와 기억부(7a)를 갖고, 기억부(7a)는 마킹하는 전체의 패턴 형상의 정보인 묘화 패턴을 저장하는 저장 영역(12)과, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)에 의해 묘화하는 제1 묘화 패턴을 저장하는 제1 부분 저장 영역(14) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)에 의해 묘화하는 제2 묘화 패턴을 저장하는 제2 부분 저장 영역(16)을 갖고 있다. 이와 같이, 기억부(7a)에는, 전체의 묘화 패턴을 제1 및 제2 부분 저장 영역(14 및 16)에 분할하여 등록하고 있다. 이로 인해, 장치 PC(7)는, 묘화 패턴을 분할하여 등록해 두는 분할 묘화 패턴 등록부로서 동작한다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 묘화 패턴의 등록 및 묘화 패턴을 분할하여 제1 묘화 패턴 및 제2 묘화 패턴을 생성하는 처리를 장치 PC(7)가 행하므로, 장치 PC(7)가 전체 묘화 패턴 등록부 및 분할 묘화 패턴 생성부로서의 기능을 갖고 있다. 도 1∼도 5를 참조하여, 마킹 장치(1)의 구성에 대해, 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 마킹 장치(1)는 피가공물로서의 필름(100)을 권출하는 권출기(11)와, 권출기(11)로부터 권출된 필름(100)을 권취하는 권취기(13)를 갖고 있다.

필름(100)은 여기서는 도 3에 도시하는 바와 같이, 고분자 필름 등의 기재(101) 상에 금속층(103)을 형성한 것이며, 금속층(103) 상에 제1 레이저 가공부(3a, 3b) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)로부터 레이저를 선택적으로 조사함으로써, 조사를 받은 부분이 제거되어 소정의 배선 패턴이 형성된다.

한편, 마킹 장치(1)에 있어서, 권출기(11)와 권취기(13) 사이이며, 또한 필름(100)의 하방에는, 필름(100)의 마킹 에어리어(203)(상세는 후술)를 흡착 보유 지지하는 상대 이동부로서의 가공 테이블(21)이 설치되어 있다. 가공 테이블(21)은 구동부(23)에 의해, 필름(100)의 반송 방향과 평행한 방향인, 도 1의 +x, -x의 방향 및 필름(100)의 면의 법선 방향과 평행한 방향인 +z, -z의 방향으로 이동 가능하다.

한편, 가공 테이블(21)은, +x, -x의 방향으로의 이동 가능 거리가 도 1의 거리 H로 제한되어 있고, 이동 한계의 양단부에는, 필름(100)을 일시적으로 흡착·보유 지지하는 보유 지지 테이블(25)이 설치되어 있다. 보유 지지 테이블(25)은 도시하지 않은 액추에이터에 의해 도 1의 +z, -z의 방향으로 이동 가능하다.

상세는 후술하지만, 가공 테이블(21)은 마킹 시에 필름(100)을 흡착함과 함께, 필름 반송 시에는 필름(100)에 추종하여 이동함으로써 필름(100)의 위치 어긋남을 방지한다.

또한, 가공 테이블(21)이 필름(100)의 반송에 의해 이동 한계에 도달한 경우는, 일시적으로 보유 지지 테이블(25)에 의해 필름(100)을 흡착하고, 가공 테이블(21)을 필름(100)으로부터 분리하여 상류측(권출기(11)측)으로 가공 테이블을 복귀시킨다.

또한, 가공 테이블(21)의 상방에는 제1 레이저 가공부(3a, 3b) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)가 설치되어 있고, 또한 후술하는 얼라인먼트 보정을 위한 중첩 어긋남량 측정부로서의 얼라인먼트 유닛(27)이 설치되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 얼라인먼트 유닛(27)에는, 기준 마크 촬상부로서의 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 등의 촬상부(28)가 설치되어 있다.

또한, 마킹 장치(1)에서는 제1 레이저 가공부(3a, 3b)는 고정되어 있지만, 제2 레이저 가공부(5a, 5b)에는 마킹 위치 보정부로서의 XYθ 스테이지나 UVW 스테이지 등의 구동 스테이지(29)가 설치되어 있고, 필름(100) 및 제1 레이저 가공부(3a, 3b)에 대해 제2 레이저 가공부(5a, 5b)가, 수평(XY) 방향 및 z 방향을 회전축으로 하는 회전(θ) 방향으로 상대 이동 가능하게 되어 있다.

또한, 마킹 장치(1)는 레이저의 출력을 측정하는 레이저 파워 미터(33) 및 변환기(35)를 갖고 있다.

장치 PC(7)는 마킹 장치(1)의 각 구성 요소를 구동 제어하는 컴퓨터이며, 장치 PC(7)에는, 당해 장치 PC(7)를 조작하기 위한 모니터(8), 키보드(10)가 입출력 장치로서 설치되어 있다. 이들 입출력 장치는 태블릿형의 입출력 장치여도 된다.

또한, 장치 PC(7)는 가공 테이블(21)(및 권출기(11), 권취기(13))을 제어하여 필름(100)에 대해 제1 레이저 가공부(3a, 3b)와 제2 레이저 가공부(5a, 5b)를 상대적으로 이동시키면서 마킹을 행하는 이동 마킹 제어부로서의 기능도 갖고 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 장치 PC(7)와 PLC(37)가 후술하는 마킹을 제어하는 제어 장치로서 동작한다. 더욱 구체적으로는, 장치 PC(7)는 제1 레이저 가공부(3a, 3b) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)의 레이저 가공 조건(레이저 전류값, 레이저 발진 주파수, 갈바노 주사 속도, 가공 테이블(21)의 반송 속도, 가공 테이블(21)의 반송 거리, 얼라인먼트 유닛(27)의 조건, 레이저 파워 미터(33)의 조건, 레이저 가공의 레이아웃, 레이저 가공의 정밀도 보정 데이터)의 설정과, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)와 제2 레이저 가공부(5a, 5b)에 영향을 미치는 가공 지시 제어 등을 주로 행하는 것 외에, 가공이 완료된 것을 의미하는 정보(가공 완료 트리거)를 PLC(37)에 송신하는 역할도 담당한다.

또한, PLC(37)는 가공 테이블(21)의 동작 제어, 보유 지지 테이블(25)의 동작 제어, 가공 테이블(21) 및 보유 지지 테이블(25)의 진공 흡착 및 흡착의 해제의 제어, 도시하지 않은 집진기, 레이저용 칠러, 테이블 닙 등의 동작 제어, 레이저의 메커니즘 셔터의 개폐 동작의 제어 등의, 제1 레이저 가공부(3a, 3b) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b) 이외의 구성의 동작 제어를 행하는 것 외에, 동작의 제어가 완료된 것을 나타내는 정보(트리거)를 장치 PC(7)에 송신하는 역할도 담당한다.

장치 PC(7)와 제1 레이저 가공부(3a, 3b), 제2 레이저 가공부(5a, 5b), 권출기(11), 권취기(13), 가공 테이블(21), 보유 지지 테이블(25), 얼라인먼트 유닛(27), 구동 스테이지(29), 레이저 파워 미터(33)(변환기(35))는 PLC(Programmable Logic Controller)(37)를 통해 접속되어 있다.

또한, 도시된 제1 레이저 가공부(3a, 3b), 제2 레이저 가공부(5a, 5b)는 제1 레이저 가공부(3a, 3b)끼리, 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)끼리가 필름(100)의 반송 방향에 대해 병렬(반송 방향과 직각 방향)로 배치되어 있다.

그로 인해, 필름(100)에 있어서 한 번에 마킹을 행하는 영역(마킹 에어리어(203))은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)가 가공하는 조 가공 영역(103a, 103b) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)가 가공하는 미세 가공 영역(105a, 105b)의 4개로 나뉜다.

이에 의해, 마킹을 행할 때에는, 마킹 에어리어(203)를 제1 레이저 가공부(3a, 3b)가 묘화하는 제1 묘화 패턴(2 영역) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)에 의해 묘화하는 제2 묘화 패턴(2 영역)으로 분할한 패턴의 정보를 장치 PC(7)에 미리 등록해 둘 필요가 있다.

여기서, 도 5를 참조하여 제1 레이저 가공부(3a, 3b)의 구성 및 동작의 개략에 대해 설명한다.

또한, 제1 레이저 가공부(3b) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)의 구성은 제1 레이저 가공부(3a)의 구성과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 레이저 가공부(3a)는 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저 등의 레이저를 조사하는 광원(51), 광원으로부터 조사된 레이저의 광로 상에 설치되고, 레이저의 도트 직경을 조정하는 렌즈인 빔 익스팬더(53), 빔 익스팬더(53)를 투과한 레이저의 방향을 바꾸기 위한 코너 미러(55, 57), 코너 미러(57)로부터 입사된 레이저의 Z축(도 5 참조) 방향의 초점의 조정을 행하는 Z 스캐너(59) 및 대물 렌즈(61), 대물 렌즈(61)를 투과한 광의 X축 및 Y축 방향 좌표를 조정하는 XY 갈바노 스캐너(63) 및 이들 구성 요소의 동작을 제어하는 레이저 가공 유닛 PC(39)를 갖고 있다.

즉, 제1 레이저 가공부(3a)에서는, 광원(51)으로부터 소정의 출력으로 조사된 레이저가 빔 익스팬더(53)에 의해 소정의 도트 직경으로 조정되고, Z 스캐너(59), 대물 렌즈(61), XY 갈바노 스캐너(63)에서 조사하는 위치 좌표 및 그 위치에서의 초점이 조정되어, 제1 도트 직경(303)으로 필름(100)의 원하는 위치에 조사된다. 일반적으로, Z 스캐너(59), 대물 렌즈(61) 등을 조정함으로써, 도트 직경을 가변할 수 있다. 그러나, 광학계를 시분할적으로 조정함으로써 도트 직경을 조정한 경우, 필름(100)의 빔 에너지가 불균일하게 되어 버려, 마킹의 품질이 열화되어 버린다고 하는 사실이 판명되었다. 이로 인해, 본 발명은, 상이한 도트 직경의 레이저가 필름(100) 상에서 실질적으로 동등한 에너지가 되도록, 복수의 레이저 가공부를 조정하고 있다. 이 실시 형태에 있어서의 제1 레이저 가공부(3a, 3b)의 출력은 11와트이고, 반복 주파수는 40㎑이다.

한편, 제2 레이저 가공부(5a, 5b)는 제2 도트 직경(304)으로 레이저를 조사하는 점만이 제1 레이저 가공부(3a, 3b)와 상이하다. 제2 도트 직경(304)은 제1 도트 직경보다 작은 도트 직경이면 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 제1 도트 직경(303)의 직경과 제2 도트 직경(304)의 직경의 비율은 4:1 정도이다. 이 예에서는, 제2 레이저 가공부(5a, 5b)의 출력은 2와트이고, 반복 주파수는 40㎑이다.

이상이 제1 레이저 가공부(3a)의 구성 및 동작의 개략이다.

다음으로, 마킹 장치(1)를 사용한 마킹의 순서에 대해, 도 6∼도 15를 참조하여 설명한다.

먼저, 이하의 설명에 있어서 필름(100) 상에 형성하는 묘화 패턴의 예를, 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 직사각형의 마킹 에어리어(203) 내의 묘화 패턴(113)에는, 배선 패턴(70)이 16개 형성되고, 또한 마킹 에어리어(203)의 4개의 코너에 얼라인먼트용의 위치 확인용 기준 마크(71)가 형성되어 있다.

다음으로, 마킹의 순서에 대해 설명한다.

먼저, 마킹 장치(1)의 장치 PC(7)(의 제어부(6))는, 묘화 패턴(113) 및 묘화 패턴에 대응하는 제1 묘화 패턴, 제2 묘화 패턴이 기억부(7a)에 등록되어 있는지 여부를 판단하여(도 7의 S1), 등록되어 있는 경우는 등록된 패턴에 따라서 마킹(패턴의 묘화)을 행한다(도 7의 S2).

제1 묘화 패턴 및 제2 묘화 패턴이 등록되어 있지 않은 경우는, 장치 PC(7)의 제어부(6)는 이하의 순서에 따라서 제1 묘화 패턴 및 제2 묘화 패턴(분할 묘화 패턴)을 생성하여 등록한다. 또한, 여기서는 분할 묘화 패턴을 생성하는 분할 묘화 패턴 생성부(혹은 분할 묘화 패턴 생성 장치)로서 장치 PC(7)를 사용하고 있지만, 묘화 패턴의 제작은 장치 PC(7)가 아니라, 다른 컴퓨터(패턴 생성 장치)를 사용하여 행해도 된다.

먼저, 장치 PC(7)의 제어부(6)는 묘화 패턴에 대응하는 CAD 데이터 등의 패턴 형상의 데이터를 읽어들인다(도 7의 S3).

다음으로, 장치 PC(7)의 제어부(6)는 읽어들인 CAD 데이터를 거버 데이터로 변환한다(도 7의 S4).

다음으로, 장치 PC(7)의 제어부(6)는 거버 데이터를 레이저 가공부의 수에 대응하는 복수의 영역으로 분할한다(도 7의 S5). 분할의 방법 및 영역의 형상은 도 4와 동일하다. 즉, 마킹 장치(1)는 제1 레이저 가공부(3a, 3b) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)의 4개의 레이저 가공부를 갖고 있으므로, 거버 데이터를 4개의 영역으로 분할한다.

다음으로, 장치 PC(7)의 제어부(6)는 분할한 영역으로부터, 제1 묘화 패턴 및 제2 묘화 패턴을 분할 생성하고, 등록한다(도 7의 S6).

여기서, 묘화 패턴을 제1 묘화 패턴 및 제2 묘화 패턴으로 분할하는 방법에 대해 설명한다.

전술한 바와 같이, 제1 묘화 패턴을 묘화하는 제1 레이저 가공부(3a, 3b)는, 제2 묘화 패턴을 묘화하는 제2 레이저 가공부(5a, 5b)보다, 묘화 시의 레이저의 도트 직경이 커, 대면적을 고속으로 묘화할 수 있으므로, 먼저, 제1 도트 직경(303)으로 묘화 가능한 영역은 기본적으로 제1 묘화 패턴으로서 설정된다.

한편, 제1 도트 직경(303)으로 묘화되지 않는 영역을 보완하는 영역으로서, 제2 묘화 패턴이 설정된다.

이러한 영역으로서는, 도 8 및 도 9에 도시하는 영역을 들 수 있다.

먼저, 도 8에 도시하는 묘화 패턴(113)이 있고, 제1 도트 직경(303)의 직경이 D인 경우, D보다 작은(폭이 좁은) 영역(305, 306, 307, 309)은 제1 레이저 가공부(3a, 3b)에 의해서는 묘화할 수 없으므로, 제2 도트 직경(304)을 갖는 제2 레이저 가공부(5a, 5b)에 의해 묘화하는 제2 묘화 패턴으로서 설정된다.

또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, D보다 큰 영역 내라도, 레이저의 도트 형상은 평면 형상이 원형이므로, 묘화 패턴의 윤곽(313)과 제1 묘화 패턴의 사이에는 일정한 간극(315)이 생긴다. 이 간극도 제2 묘화 패턴으로서 설정된다. 또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 묘화 패턴의 코너부(311)에 있어서도 제1 도트 직경(303)으로는 묘화할 수 없는 영역이 발생하므로, 이 영역도 제2 묘화 패턴으로서 설정된다.

이와 같이 하여 생성된 제1 묘화 패턴(115)을 도 10에, 제2 묘화 패턴(117)을 도 11에 도시한다.

이상이 묘화 패턴을 제1 묘화 패턴 및 제2 묘화 패턴으로 분할하는 방법이다.

이와 같이, 개별로 광원을 갖고, 도트 직경이 상이한 복수의 레이저 가공부를 사용하여, 대면적을 가공할 필요가 있는 부분을 도트 직경이 큰 쪽의 레이저 가공부에 의해 고속 묘화하고, 미세한 가공을 필요로 하는 부분을 도트 직경이 작은 레이저 가공부에 의해 정밀하게 묘화함으로써, 마킹 장치(1)는 가공 정밀도의 향상과 작업 시간의 단축을 동시에 실현할 수 있다.

다음으로, 묘화 패턴의 묘화 방법(도 7의 S2)에 대해, 도 12∼도 15를 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 마킹 장치(1)(의 장치 PC(7)의 PLC(37))는 권출기(11) 및 권취기(13)를 도시하지 않은 모터 등으로 구동하여, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)가 묘화 가능한 위치에 필름(100)의 마킹 에어리어(203)가 배치되도록 필름(100)을 반송한다(도 12의 S11). 이때, 가공 테이블(21)은 PLC(37)의 제어를 받아, 마킹 에어리어(203)의 하면을 흡착 보유 지지하면서 이동한다. 가공 테이블(21)의 이동이 완료되면, PLC(37)는 이동이 완료된 것을 의미하는 정보(이동 완료 트리거) 및 가공 테이블(21)의 위치 정보를 장치 PC(7)에 송신한다.

다음으로, 이동 완료 트리거 및 가공 테이블(21)의 위치 정보를 수신한 장치 PC(7)는, 가공 테이블(21)의 위치 정보에 기초하여, 기억부(7a)가 갖는 가공 레이아웃 중에서 위치 정보와 일치하는 것(제1 묘화 패턴)을 선택하고, 선택한 가공 레이아웃에 기초하여 제1 레이저 가공부(3a, 3b)(의 레이저 가공 유닛 PC(39))에 가공을 지시한다. 지시를 받은 제1 레이저 가공부(3a, 3b)는, 제1 묘화 패턴에 기초하여, 조 가공 영역(103a, 103b)에 레이저를 조사하여, 패터닝을 행한다(도 12의 S12). 이때, 위치 확인용 기준 마크(71)가, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)에 의해 조 가공 영역(103a, 103b)에 묘사된다. 여기서는, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)가 묘사한 위치 확인용 기준 마크(71)를 제1 위치 확인용 기준 마크(73)라고 칭한다. 가공이 완료되면, 장치 PC(7)는 가공이 완료된 것을 의미하는 정보(가공 완료 트리거)를 PLC(37)에 송신한다.

다음으로, 가공 완료 트리거를 수신한 PLC(37)는 권출기(11) 및 권취기(13)를 도시하지 않은 모터 등으로 구동하여, 앞의 조 가공 영역(103a, 103b)에 대응하는 영역이 다음의 미세 가공 영역(105a, 105b)에 겹치는 위치까지 +x의 방향으로 필름(100)을 반송한다(도 12의 S13). 이때, 가공 테이블(21)도 반송에 추종하여 마킹 에어리어(203)의 하면을 흡착 보유 지지하면서 이동한다.

다음으로, PLC(7)는, 얼라인먼트 유닛(27)을 사용하여, 촬상부(28)에 의해 미세 가공 영역(105a, 105b)으로 이동한 제1 위치 확인용 기준 마크(73)를 촬상하여, 얼라인먼트 유닛(27)에 위치 어긋남을 계산시키고, 그 위치 어긋남이 허용 범위인지 여부를 판단하여, 어긋남이 허용 범위가 아닌 경우는 얼라인먼트 보정을 행한다(도 12의 S14, 도 13의 (a)). 얼라인먼트 보정은, 예를 들어 PLC(7)가 구동 스테이지(29)를 제어하여 제2 레이저 가공부(5a, 5b)의 위치를 보정함으로써 행한다. 얼라인먼트 보정이 종료되거나, (위치 어긋남이 허용 범위인 경우는) 위치 어긋남의 계산이 종료되면, PLC(7)는, 얼라인먼트가 완료된 것을 의미하는 정보(얼라인먼트 완료 트리거) 및 가공 테이블(21)의 위치 정보를 장치 PC(7)에 송신한다.

다음으로, 얼라인먼트 완료 트리거 및 가공 테이블(21)의 위치 정보를 수신한 장치 PC(7)는, 가공 테이블(21)의 위치 정보에 기초하여, 기억부(7a)가 갖는 가공 레이아웃 중에서 위치 정보와 일치하는 제1 묘화 패턴 및 제2 묘화 패턴을 선택하고, 선택한 묘화 패턴에 기초하여 제1 레이저 가공부(3a, 3b) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)(의 레이저 가공 유닛 PC(39))에 가공을 지시한다. 지시를 받은 제1 레이저 가공부(3a, 3b) 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)는, 제1 묘화 패턴 및 제2 묘화 패턴에 기초하여, 조 가공 영역(103a, 103b) 및 미세 가공 영역(105a, 105b)에 레이저를 조사하여, 패터닝을 행한다(도 12의 S15, 도 13의 (b)). 이에 의해, 미세 가공 영역(105a, 105b)은 S12에서 제1 묘화 패턴이 형성된 영역에 겹치도록 제2 묘화 패턴이 형성되고, 묘화 패턴 전체가 묘화된다.

이때, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)는 S12와 마찬가지로 제1 위치 확인용 기준 마크(73)를 조 가공 영역(103a, 103b)에 묘사한다.

또한, 제2 레이저 가공부(5a, 5b)도 미세 가공 영역(105a, 105b)에 위치 확인용 기준 마크(71)를 묘화한다. 여기서 제2 레이저 가공부(5a, 5b)가 묘사한 위치 확인용 기준 마크(71)를 제2 위치 확인용 기준 마크(75)라고 칭한다.

이에 의해, 미세 가공 영역(105a, 105b)에 있어서는, 위치 확인용 기준 마크(71)가 묘사될 장소에, 제1 위치 확인용 기준 마크(73) 및 제2 위치 확인용 기준 마크(75)가 겹치도록 묘사된다.

가공이 완료되면, 장치 PC(7)는 가공 완료 트리거를 PLC(37)에 송신한다.

다음으로, 가공 완료 트리거를 수신한 PLC(37)는 얼라인먼트 유닛(27)을 사용하여, 촬상부(28)에 의해 제1 위치 확인용 기준 마크(73)와 제2 위치 확인용 기준 마크(75)가 겹친 부분을 촬상하고, 도 15에 도시하는 제1 위치 확인용 기준 마크(73)와 제2 위치 확인용 기준 마크(75)의 상대적인 위치 어긋남(G)을 얼라인먼트 유닛(27)에 계측시킨다. 이 위치 어긋남(G)이 허용 범위가 아닌 경우는 얼라인먼트 보정을 행한다(도 12의 S16, 도 13의 (c)). 구체적인 얼라인먼트 보정의 방법은 S14에서 언급한 것 외에, 레이저 가공 유닛 PC(39)를 사용하여 레이저의 조사 조건을 보정하는 방법을 들 수 있다.

다음으로, 이 상태에서 마킹 장치(1)의 PLC(37)는, 가공 테이블(21)의 위치가 하류측(권취기(13)측)의 이동 한계에 있는지 여부를 판단하여(도 12의 S17), 하류측의 이동 한계에 있지 않은 경우는 S13으로 되돌아가고, 이동 한계에 있는 경우는 S18로 진행한다.

가공 테이블(21)의 위치가 하류측의 이동 한계에 있는 경우, 마킹 장치(1)는 가공 테이블(21)을 상류측(권출기(11)측)으로 복귀시킬 필요가 있으므로, 이하의 순서에 따라서 가공 테이블(21)을 이동시킨다.

먼저, 마킹 장치(1)의 PLC(37)는 도시하지 않은 액추에이터 등을 사용하여 보유 지지 테이블(25)을 +z의 방향으로 이동시켜, 필름(100)을 흡착 보유 지지한다(도 12의 S18, 도 13의 (d)).

다음으로, 마킹 장치(1)의 PLC(37)는 가공 테이블(21)에 의한 필름(100)의 흡착을 해제하고, 구동부(23)를 사용하여 가공 테이블(21)을 -z의 방향으로 이동시켜 필름(100)으로부터 분리한다(도 12의 S19, 도 14의 (a)).

다음으로, 마킹 장치(1)의 PLC(37)는 구동부(23)를 사용하여 가공 테이블(21)을 -x의 방향으로 이동시키고, 상류측으로 이동시킨다(도 12의 S20, 도 14의 (b)).

다음으로, 마킹 장치(1)의 PLC(37)는 구동부(23)를 사용하여 가공 테이블(21)을 +z의 방향으로 이동시켜 다시 필름(100)과 접촉시키고, 필름(100)을 흡착시킨다(도 12의 S21, 도 14의 (c)).

다음으로, 마킹 장치(1)의 PLC(37)는 보유 지지 테이블(25)의 필름(100)에의 흡착을 해제하고, 보유 지지 테이블(25)을 -z의 방향으로 이동시켜, 필름(100)으로부터 분리한다(도 12의 S22, 도 14의 (d)).

이후에는, 마킹 에어리어를 모두 가공할 때까지 S13∼S21을 반복한다.

이와 같이, 가공 테이블(21)이 항상 마킹 에어리어(203)를 하방으로부터 흡착 보유 지지함으로써, 마킹 시의 필름(100)의 위치 어긋남을 최소한으로 억제할 수 있다.

이상이 마킹 장치(1)를 사용한 마킹의 순서이다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 마킹 장치(1)는, 제1 도트 직경(303)으로 피가공물에 마킹을 행하는 제1 마킹부로서의 제1 레이저 가공부(3a, 3b)와, 제1 도트 직경보다 작은 제2 도트 직경(304)으로 피가공물에 마킹을 행하는 제2 마킹부로서의 제2 레이저 가공부(5a, 5b)와, 묘화 패턴을, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)에 의해 묘화하는 제1 묘화 패턴 및 제2 레이저 가공부(5a, 5b)에 의해 묘화하는 제2 묘화 패턴으로 분할하여 등록하는, 분할 묘화 패턴 등록부로서의 장치 PC(7)를 갖고 있다.

그로 인해, 마킹 장치(1)는 가공 정밀도의 향상과 작업 시간의 단축을 동시에 실현 가능하다.

이상, 본 발명을 실시 형태 및 실시예에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 일은 없다.

예를 들어, 상기한 실시 형태에서는, 마킹 장치(1)로서, 레이저를 사용한 마킹을 행하는 장치를 예시하였지만, 본 발명은 전혀 이것에 한정되는 것은 아니며, 피가공물에 마킹 가능한 장치이면, 예를 들어 잉크젯이나 디스펜서 등의 도포 장치를 사용하여 마킹하는 장치여도 된다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 필름(100)을 이동시킬 때마다 매회, 얼라인먼트 보정을 행하고 있지만, 얼라인먼트 보정을 행하는 조건은 이것에 한정되는 것은 아니며, 필름을 수 회 이동시킬 때마다, 일정 시간 경과 후, 혹은 새로운 묘화 패턴이 등록된 후 등, 다양한 조건에서 얼라인먼트 보정을 행해도 된다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 제1 레이저 가공부(3a, 3b)와, 제2 레이저 가공부(5a, 5b)를 2개씩 병렬로 배열하여 마킹을 행하고 있지만, 각각 1개씩, 혹은 3개 이상의 레이저 가공부를 배열해도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 1개의 묘화 패턴에 대해, 먼저 제1 레이저 가공부(3a, 3b)에 의해 제1 묘화 패턴의 묘화를 행한 후에, 필름(100)을 이동시키고, 제2 레이저 가공부(5a, 5b)에 의해 제2 묘화 패턴의 묘화를 행하고 있지만, 제1 묘화 패턴 및 제2 묘화 패턴의 묘화는 동시여도 된다. 즉, 가공 영역을 조 가공 영역과 미세 가공 영역으로 나누지 않고 묘화를 행해도 된다.

또한, 본 발명을 적용할 수 있는 마킹 대상(피가공물)으로서는, 상기 필름(100) 등의 긴 시트에 한정되지 않고, 유리판이나 프린트 기판 등의 직사각형 기판이나, 반도체 웨이퍼나 유리 웨이퍼 등의 원형 기판 등을 예시할 수 있다.

1 : 마킹 장치
3a : 제1 레이저 가공부
3b : 제1 레이저 가공부
5a : 제2 레이저 가공부
6 : 제어부
7 : 장치 PC
7a : 기억부
8 : 모니터
10 : 키보드
11 : 권출기
12 : 저장 영역
13 : 권취기
14 : 제1 부분 저장 영역
16 : 제2 부분 저장 영역
21 : 가공 테이블
23 : 구동부
25 : 보유 지지 테이블
27 : 얼라인먼트 유닛
28 : 촬상부
29 : 구동 스테이지
33 : 레이저 파워 미터
35 : 변환기
39 : 레이저 가공 유닛 PC
51 : 광원
53 : 빔 익스팬더
55 : 코너 미러
57 : 코너 미러
59 : Z 스캐너
61 : 대물 렌즈
63 : XY 갈바노 스캐너
70 : 배선 패턴
71 : 위치 확인용 기준 마크
73 : 제1 위치 확인용 기준 마크
75 : 제2 위치 확인용 기준 마크
100 : 필름
101 : 기재
103 : 금속층
103a : 조 가공 영역
105a : 미세 가공 영역
113 : 묘화 패턴
115 : 제1 묘화 패턴
117 : 제2 묘화 패턴
203 : 마킹 에어리어
303 : 제1 도트 직경
304 : 제2 도트 직경
305 : 영역
311 : 코너부
313 : 윤곽
315 : 간극
G : 위치 어긋남
H : 거리

Claims

피가공물에 설정한 마킹 에어리어에 소정의 묘화 패턴을 묘화하는 마킹 장치에 있어서,
제1 도트 직경으로 상기 피가공물에 마킹을 행하는 제1 마킹부와,
상기 제1 도트 직경보다 도트 직경이 작은 제2 도트 직경으로 상기 피가공물에 마킹을 행하는 제2 마킹부와,
상기 묘화 패턴을, 상기 제1 마킹부에 의해 묘화하는 제1 묘화 패턴 및 상기 제2 마킹부에 의해 묘화하는 제2 묘화 패턴으로 분할하여 등록하는, 분할 묘화 패턴 등록부를 갖는 것을 특징으로 하는, 마킹 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 묘화 패턴은, 소정의 상기 묘화 패턴 중, 상기 제1 묘화 패턴으로 묘화되지 않는 부분을 보완하는 패턴으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 마킹 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 묘화 패턴은, 소정의 상기 묘화 패턴 중, 상기 제1 도트 직경으로 묘화할 수 없는 부분을 묘화하는 패턴으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 마킹 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 묘화 패턴은, 소정의 상기 묘화 패턴 중 제1 묘화 패턴과, 소정의 상기 묘화 패턴의 윤곽부의 사이를 보완하는 패턴으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 마킹 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 마킹부에 의해 마킹되고, 마킹 에어리어의 기준 위치를 나타내는 제1 위치 확인용 기준 마크를 촬상하는 기준 마크 촬상부와,
상기 기준 마크 촬상부에 의해 촬상한 상기 제1 위치 확인용 기준 마크의 위치 정보에 기초하여, 상기 제2 마킹부에 의해 마킹하는 위치를 보정하는 마킹 위치 보정부를 구비하고,
상기 제2 마킹부는, 상기 마킹 위치 보정부에 의해 보정된 위치에서 마킹을 행하는 것을 특징으로 하는, 마킹 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 마킹부에 의해 마킹한 상기 제1 위치 확인용 기준 마크와, 상기 제2 마킹부에 의해 마킹되고, 마킹 에어리어의 기준 위치를 나타내는 제2 위치 확인용 기준 마크를 상기 기준 마크 촬상부에 의해 촬상하고, 당해 제1 위치 확인용 기준 마크와 당해 제2 위치 확인용 기준 마크의 상대적인 위치 어긋남량을 측정하는 중첩 어긋남량 측정부를 구비한 것을 특징으로 하는, 마킹 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피가공물과 상기 제1 마킹부 및 상기 제2 마킹부를 상대적으로 이동시키는 상대 이동부와,
상기 상대 이동부를 제어하여 상기 피가공물에 대해 상기 제1 마킹부 및 상기 제2 마킹부를 상대적으로 이동시키면서 마킹을 행하는 이동 마킹 제어부를 구비한, 마킹 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피가공물에 마킹하는 전체의 상기 묘화 패턴을 전체 묘화 패턴으로서 등록하는 전체 묘화 패턴 등록부와,
상기 전체 묘화 패턴으로부터 상기 제1 묘화 패턴 및 상기 제2 묘화 패턴을 분할 생성하는 분할 묘화 패턴 생성부를 구비한, 마킹 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 마킹 장치에 의해 마킹하는 전체의 상기 묘화 패턴을 전체 묘화 패턴으로서 등록하는 전체 묘화 패턴 등록부와,
상기 전체 묘화 패턴으로부터 상기 제1 묘화 패턴 및 상기 제2 묘화 패턴을 분할 생성하는 분할 묘화 패턴 생성부를 구비한, 패턴 생성 장치.