WO2015198398A1 - レーザ加工装置、加工制御装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

レーザ加工装置、加工制御装置およびレーザ加工方法 Download PDF

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WO2015198398A1
WO2015198398A1 PCT/JP2014/066726 JP2014066726W WO2015198398A1 WO 2015198398 A1 WO2015198398 A1 WO 2015198398A1 JP 2014066726 W JP2014066726 W JP 2014066726W WO 2015198398 A1 WO2015198398 A1 WO 2015198398A1
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WO
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substrate
processing
laser
coordinate data
laser processing
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PCT/JP2014/066726
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕 本木
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042—Automatically aligning the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing apparatus, a processing control apparatus, and a laser processing method for correcting the position of drilling processing on a substrate.
  • position shift correction information is calculated based on the amount of position shift when laser processing is performed on the first substrate, and the second substrate is calculated based on the position shift correction information. Laser processing is performed.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a laser processing apparatus, a processing control apparatus, and a laser processing method capable of performing positional deviation correction with high accuracy during laser drilling.
  • the laser processing apparatus of the present invention performs laser drilling on the first substrate and the second substrate to be processed included in the same lot.
  • the laser drilling apparatus When performing laser drilling on the second substrate based on the amount of positional deviation from the target position of the processing hole formed on the first substrate while controlling the laser processing unit to be performed and the laser processing unit And a machining control device that corrects the machining position.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the machining control device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a drilling processing procedure of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the machining program.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure when the first correction processing is performed on the machining hole coordinate data.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a first correction process performed on the machining hole coordinate data.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure when the second correction processing is performed on the processing hole coordinate data.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a second correction process performed on the machining hole coordinate data.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another configuration example of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the laser processing apparatus 1A is a laser drill machine that performs laser drilling on a substrate Su that is a workpiece by irradiating laser light La.
  • the laser processing apparatus 1A of the present embodiment performs drilling of the substrate Su after performing misalignment correction according to each lot in consideration of the fact that the substrates Su in the same lot show the same misalignment tendency. To do. Specifically, the laser processing apparatus 1A corrects the processing program on the basis of the positional deviation amount of the processing hole when the first substrate Su in the lot is punched. Then, the laser processing apparatus 1A uses the corrected processing program to drill the second and subsequent substrates Su in the lot.
  • the laser processing apparatus 1A includes a laser processing unit 10A that performs laser processing of the substrate Su, a processing control apparatus 20A, a misalignment inspection apparatus 35, and a laser oscillator (not shown) that oscillates the laser light La.
  • the laser processing unit 10A includes galvanometer mirrors 12X and 12Y, galvanometer scanners 11X and 11Y, an f ⁇ lens 13 that is a condenser lens, a substrate inspection unit 15A, and a processing table 30A.
  • the laser oscillator outputs the laser beam La and sends it to the laser processing unit 10A.
  • the galvano scanners 11X and 11Y have a function of moving the irradiation position on the substrate Su by changing the trajectory of the laser beam La, and each galvano scanner in each processing area set on the substrate Su. Scan two-dimensionally within the area.
  • the galvano scanners 11X and 11Y rotate the galvanometer mirrors 12X and 12Y to a predetermined angle in order to scan the laser beam La in the XY direction.
  • the galvanometer mirrors 12X and 12Y reflect the laser beam La and deflect it at a predetermined angle.
  • the galvanometer mirror 12X deflects the laser beam La in the X direction
  • the galvanometer mirror 12Y deflects the laser beam La in the Y direction.
  • the f ⁇ lens 13 is a lens having telecentricity.
  • the f ⁇ lens 13 deflects the laser light La in a direction perpendicular to the main surface of the substrate Su and condenses the laser light La in a hole position that is a processing position of the substrate Su.
  • the substrate Su is an object to be processed such as a printed wiring board, and drilling is performed at a plurality of locations.
  • the substrate Su has, for example, a three-layer structure including a first conductor layer such as a copper foil, an insulating layer such as a resin, and a second conductor layer such as a copper foil.
  • the substrate Su is, for example, a rectangular plate, and alignment marks used for expansion / contraction inspection of the substrate Su are formed at, for example, the four corners of the substrate Su.
  • the processing table 30A places the substrate Su and moves in the XY plane by driving a motor (not shown). Thereby, the processing table 30A moves the substrate Su in the in-plane direction of the XY plane.
  • the range in which laser processing can be performed by the operation of the galvano mechanism without moving the processing table 30A is the galvano area.
  • the galvano mechanisms are galvano scanners 11X and 11Y and galvanometer mirrors 12X and 12Y.
  • the range in which laser processing is possible is a scannable area, and the galvano area is a scan area.
  • the processing table 30A is moved in the XY plane, and then the laser light La is two-dimensionally scanned by the galvano scanners 11X and 11Y.
  • the processing table 30 ⁇ / b> A moves in order so that the center of each galvano area becomes the galvano origin immediately below the center of the f ⁇ lens 13.
  • the galvano mechanism operates so that each hole position set in the galvano area becomes an irradiation position of the laser light La in order.
  • movement between the galvano areas by the processing table 30A and two-dimensional scanning of the laser light La in the galvano area by the galvano mechanism are sequentially performed in the substrate Su plane. Thereby, all hole positions of the substrate Su are laser processed.
  • the laser processing apparatus 1A scans the laser beam La with the galvano scanners 11X and 11Y, condenses it with the f ⁇ lens 13, and drills the substrate Su placed on the processing table 30A.
  • the misregistration inspection device 35 has a function of inspecting the position of the processed hole actually formed on the substrate Su, a function of calculating the amount of misalignment of the processed hole based on the inspection result, and a positional deviation correction for each processed hole. And a function for calculating the quantity.
  • the misalignment inspection apparatus 35 sends the calculated misalignment correction amount to the processing control apparatus 20A.
  • the misregistration inspection apparatus 35 of the present embodiment calculates the misregistration correction amount using the first substrate Su of the lot.
  • the machining control device 20A may include at least one of a function of calculating the positional deviation amount of the machining hole based on the inspection result and a function of calculating the positional deviation correction amount for each machining hole.
  • the board inspection unit 15A includes an imaging device such as a camera, and inspects the position of the alignment mark by recognizing the alignment mark with the camera or the like.
  • the substrate inspection unit 15A inspects the placement status of the substrate Su on the processing table 30A (hereinafter referred to as substrate placement information) based on the position of the alignment mark.
  • the substrate placement information includes information such as the amount of expansion and contraction and rotation of the substrate Su, and the amount of displacement of the placement position on the processing table 30A.
  • the substrate inspection unit 15A sends the substrate placement information to the processing control device 20A.
  • the substrate inspection unit 15A may be configured separately from the laser processing unit 10A.
  • the machining control device 20A is connected to the laser machining unit 10A and controls the laser machining unit 10A.
  • the processing control apparatus 20A sets a coordinate system according to the placement status of the substrate Su based on the substrate placement information sent from the substrate inspection unit 15A.
  • This coordinate system is for the coordinates of each machining hole defined by the machining program. Therefore, when the machining program is executed, the coordinates of each machining hole are corrected by machining according to the set coordinate system. As a result of this correction, the position correction of the substrate Su is performed according to the set coordinate system.
  • the machining control device 20A corrects the machining hole coordinate data, which is the target position of each machining hole, based on the misalignment correction amount sent from the misalignment inspection device 35, and uses the corrected machining hole coordinate data. Convert to machining program.
  • the machining control device 20A controls the drilling according to the modified machining hole coordinate data by controlling the laser machining unit 10A using the machining program after conversion.
  • the substrate Su to be processed may expand and contract. Further, when the substrate Su is placed on the processing table 30A, a placement deviation such as a rotational direction deviation or a parallel direction deviation may occur. For this reason, the substrate Su is not always placed at the same position on the processing table 30A.
  • Alignment marks are provided on the substrate Su in order to grasp the above-described misalignment situation. For example, about 4 to 5 alignment marks are provided on the substrate Su.
  • the number of alignment marks to be inspected by the laser processing apparatus 1A is large, it takes a long time to inspect the alignment marks. For this reason, the number of alignment marks arranged is limited to a predetermined number.
  • the laser processing apparatus 1A actually processes the first or several substrates Su of the lot, and the misalignment inspection apparatus 35 performs the first processing on the processed substrate Su. Analyze the position of one or several whole holes. Then, the laser processing apparatus 1A reflects the analysis result on the processing of the substrates in the remaining lots, thereby improving the accuracy of positional deviation correction.
  • the misalignment inspection apparatus 35 may be configured as an apparatus different from the laser processing apparatus 1A.
  • the laser processing apparatus 1A actually processes the first substrate Su of the first lot, and based on the displacement inspection result of the first substrate Su, the second and subsequent substrates Su of the lot are processed. The case of actual machining will be described.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the machining control device according to the embodiment.
  • the processing control apparatus 20A includes a reception unit 21, a coordinate data storage unit 22, a coordinate system setting unit 23, a coordinate data correction unit 24, a program conversion unit 25, a program storage unit 26, and a control unit 27.
  • the accepting unit 21 accepts the machining hole coordinate data input from the external device and sends it to the coordinate data storage unit 22.
  • the reception unit 21 receives the substrate placement information sent from the substrate inspection unit 15 ⁇ / b> A and sends it to the coordinate system setting unit 23.
  • the accepting unit 21 accepts the misalignment correction amount sent from the misalignment inspection device 35 and sends it to the coordinate data correcting unit 24.
  • processing hole coordinate data and substrate placement information of the first substrate Su are input to the receiving unit 21. Further, when the second substrate Su in the lot is processed, the substrate placement information and the positional deviation correction amount of the second substrate Su are input to the receiving unit 21. Further, when the third and subsequent substrates Su in the lot are processed, the substrate placement information of the third and subsequent substrates Su is input to the receiving unit 21.
  • the coordinate data storage unit 22 stores the processing hole coordinate data that is the set position of the processing hole of the substrate Su, that is, the target position.
  • the processing hole coordinate data the XY coordinates of the processing hole on the substrate Su are shown for each processing hole position.
  • the coordinate data correction unit 24 corrects the machining hole coordinate data for each machining hole using the positional deviation correction amount.
  • the coordinate data correction unit 24 stores the corrected processing hole coordinate data in the coordinate data storage unit 22.
  • the program conversion unit 25 converts the machining hole coordinate data in the coordinate data storage unit 22 into a machining program.
  • the program conversion unit 25 converts the processed hole coordinate data before correction into a processing program when the first substrate Su in the lot is processed.
  • the program conversion unit 25 converts the corrected processing hole coordinate data into a processing program.
  • the program conversion unit 25 stores the converted machining program in the program storage unit 26.
  • the coordinate system setting unit 23 sets a coordinate system according to the placement status of the substrate Su based on the substrate placement information.
  • the coordinate system setting unit 23 sets the coordinate system so that the placement displacement or expansion / contraction of the substrate Su is corrected.
  • the coordinate system setting unit 23 sends the set coordinate system to the control unit 27.
  • the coordinate system setting unit 23 may correct the machining program or the machining hole coordinate data using the coordinate system so that the coordinates of each machining hole are corrected to coordinates corresponding to the coordinate system.
  • the control unit 27 controls the laser processing unit 10A based on the processing program and the coordinate system. Specifically, the control unit 27 corrects the control of at least one of the galvano mechanism and the processing table 30A, thereby executing processing according to the processing program while correcting the processing position according to the coordinate system.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a drilling processing procedure of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • the laser processing apparatus 1A drills holes for 1 to L substrates Su included in a predetermined lot.
  • the first substrate may be referred to as a substrate Su (1)
  • the Mth substrate may be referred to as a substrate Su (M).
  • L is a natural number of 2 or more
  • M is a natural number from 2 to L.
  • the laser processing apparatus 1A carries in the first substrate Su (1) in the lot and places it on the processing table 30A. Then, the substrate inspection unit 15A inspects the alignment mark on the substrate Su (1) (step S10).
  • the substrate inspection unit 15A inspects the placement state of the substrate Su (1) on the processing table 30A. Specifically, the substrate inspection unit 15A calculates the expansion / contraction amount and rotation amount of the substrate Su (1) based on the position of the alignment mark (step S20). The substrate inspection unit 15A sends the inspection result to the processing control apparatus 20A as substrate placement information.
  • the coordinate system setting unit 23 of the processing control apparatus 20A sets a coordinate system according to the placement status of the substrate Su (1) based on the substrate placement information (step S30). Then, the control unit 27 controls the laser processing unit 10A based on the processing program and the coordinate system. Accordingly, the first substrate Su (1) in the lot is processed so that the processing program is corrected according to the coordinate system (step S40). As a result, the position correction according to the mounting state of the substrate Su (1) is performed with high accuracy, and the drilling process is performed.
  • the misalignment inspection device 35 inspects the position of the processing hole formed on the substrate Su (1). Then, the misalignment inspection device 35 analyzes the misalignment of the processed hole based on the inspection result (step S50). Specifically, the positional deviation inspection device 35 calculates the positional deviation amount of the processed hole for each processed hole. Then, the misalignment inspection device 35 calculates a misalignment correction amount for each processed hole based on the misalignment amount of each processed hole. The misalignment inspection apparatus 35 sends the calculated misalignment correction amount to the processing control apparatus 20A.
  • the coordinate data correction unit 24 of the machining control device 20A corrects the machining hole coordinate data using the positional deviation correction amount.
  • the program conversion unit 25 converts the corrected machining hole coordinate data into a machining program.
  • the machining control device 20A corrects the coordinates of each machining hole in the machining program by correcting the machining hole coordinate data using the positional deviation correction amount (step S60).
  • the machining program converted by the program conversion unit 25 is stored in the program storage unit 26. This processing program is used when processing the second and subsequent substrates Su in the lot.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the machining program.
  • the machining program is obtained by converting the machining hole coordinate data.
  • the machining program has a main program, galvano area coordinates, and hole number data.
  • the main program contains information such as the center coordinates of each galvano area N1-Na.
  • a of Na is a natural number.
  • the galvano area internal coordinates include the coordinates of the machining holes in the respective galvano areas N1 to Na.
  • the hole number data includes information regarding the number of processed holes for the substrate Su.
  • the hole number data includes, for example, the total number of galvano areas in the substrate Su, the number of processed holes for each of the galvano areas N1 to Na, and the like.
  • the laser processing apparatus 1A loads the Mth substrate Su (M) in the lot and places it on the processing table 30A. Then, the substrate inspection unit 15A inspects the alignment mark on the substrate Su (M) (step S70).
  • the substrate inspection unit 15A inspects the placement state of the substrate Su (M) on the processing table 30A. Specifically, the substrate inspection unit 15A calculates the expansion / contraction amount and rotation amount of the substrate Su (M) based on the position of the alignment mark (step S80). The substrate inspection unit 15A sends the inspection result to the processing control apparatus 20A as substrate placement information.
  • the coordinate system setting unit 23 of the processing control apparatus 20A sets a coordinate system according to the placement status of the substrate Su (M) based on the substrate placement information (step S90). Then, the control unit 27 controls the laser processing unit 10A based on the processing program and the coordinate system in the program storage unit 26. Accordingly, the Mth substrate Su (M) in the lot is processed so that the processing program is corrected according to the coordinate system (step S100).
  • the processing control device 20A checks whether or not all the substrates Su in the lot have been processed (step S110). If the processing of all the substrates Su has not been completed (No at Step S110), the laser processing apparatus 1A processes the next substrate Su (M + 1) by repeating the processes at Steps S70 to S100.
  • the processing control device 20A checks whether or not all the substrates Su in the lot have been processed (step S110). If the processing of all the substrates Su has been completed (step S110, Yes), the laser processing apparatus 1A ends the drilling processing for the substrates Su in the lot.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure when the first correction processing is performed on the machining hole coordinate data.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a first correction process performed on the machining hole coordinate data.
  • the misalignment inspection apparatus 35 inspects the position of each processed hole formed in the substrate Su (1). (Step st2). At this time, the misregistration inspection device 35 analyzes the misregistration amount from the desired machining position for each machining hole based on the inspection result. Then, the misregistration inspection device 35 calculates the misregistration amount for every position of all the machining holes based on the analysis result 40 (step st3). Then, the misalignment inspection device 35 calculates a misalignment correction amount based on the misalignment amount of each processed hole.
  • the coordinate data correction unit 24 of the machining control device 20A corrects the machining hole coordinate data 50 using the positional deviation correction amount (step st4).
  • the coordinate data correction unit 24 adds corrected positional deviation correction amount for each processed hole to the coordinates of each processed hole defined by the processed hole coordinate data 50, thereby correcting the post-correction data which is the corrected processed hole coordinate data 50. 60 is generated.
  • the amount of misalignment correction for each processed hole added here is + ⁇ x1 or + ⁇ y1.
  • the program conversion unit 25 converts the corrected data 60 into a machining program.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure when the second correction processing is performed on the processing hole coordinate data.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a second correction process performed on the machining hole coordinate data.
  • steps st11 to st13 of the second correction process are the same as the processes of steps st1 to st3 of the first correction process. That is, when the laser processing apparatus 1A processes the first substrate Su (1) in the lot (step st11), the misalignment inspection apparatus 35 determines the position of each processing hole formed in the substrate Su (1). Inspect (step st12). The misalignment inspection device 35 analyzes the misalignment amount based on the inspection result, and calculates the misalignment amount for each position of the machining hole based on the analysis result 40 (step st13).
  • the coordinate data correction unit 24 of the processing control device 20A divides the processing area 70 of the substrate Su into galvano areas (step st14). Then, the coordinate data correction unit 24 analyzes the tendency of displacement of the processed hole for each galvano area (step st15).
  • Each position of the machining holes is displaced from the machining target position 71, which is a desired machining position, for each machining hole.
  • the positional deviation amount of each machining hole is plotted with the machining target position 71 as the center, the positional deviation amount has a distribution for each galvano area.
  • the coordinate data correction unit 24 calculates the distribution of the positional deviation amount of each processed hole for each galvano area.
  • the coordinate data correction unit 24 obtains the distribution center of the positional deviation amount distribution of each processing hole as the distribution center 72. Then, the coordinate data correction unit 24 determines, for each galvano area, whether or not the position shift tendency is an offset shift of the distribution center 72 (step st16). The coordinate data correction unit 24 determines that the positional deviation tendency is an offset deviation of the distribution center 72 with respect to the galvano area in which the distribution center 72 is separated from the processing target position 71 by a predetermined distance.
  • the center of the galvano area is corrected.
  • the center of the galvano area is corrected so that the distribution center 72 overlaps the processing target position 71.
  • the laser processing apparatus 1A allows the distribution center 72 to approach the processing target position 71 when the distance between the distribution center 72 and the processing target position 71 is longer than a preset distance. Correct the center of the galvo area. Correction of the center of the galvano area may be performed by the coordinate data correction unit 24 or the laser processing unit 10A.
  • the coordinate data correction unit 24 corrects the center of the galvano area before processing by correcting the processing hole coordinate data.
  • the laser processing unit 10A performs correction, the laser processing unit 10A corrects the center of the galvano area during processing by correcting and controlling the galvano mechanism (step st17).
  • FIG. 8 shows a case where the center of the galvano area Nb is corrected.
  • b of Nb is any natural number from 1 to a.
  • the coordinate data correction unit 24 After the center of the galvano area is corrected, the coordinate data correction unit 24 obtains the spread of the positional deviation amount distribution of each machining hole as a distribution circle 73. In addition, when the positional deviation tendency is not the offset deviation of the distribution center 72 (No at step st16), the coordinate data correction unit 24 obtains the distribution spread of the positional deviation amount of each processed hole as the distribution circle 73.
  • the coordinate data correction unit 24 determines, for each galvano area, whether or not the distribution circle 73 extends beyond the preset target range (step st18). .
  • the coordinate data correction unit 24 extracts a machining hole having a positional deviation amount larger than a predetermined value. Then, the coordinate data correction unit 24 corrects the machining position so that the positional deviation of the extracted machining hole is corrected. Specifically, the coordinate data correction unit 24 corrects the position of the extracted machining hole by correcting the machining hole coordinate data of the galvano area where the distribution circle 73 extends beyond the target range (step st19). The coordinate data correction unit 24 corrects the position of the extracted machining hole so that the extracted machining hole overlaps the distribution center 72.
  • the coordinate data correction unit 24 performs processing so that the range of the distribution circle 73 is within the second target range. Correct the hole coordinate data.
  • the coordinate data correction unit 24 corrects the position of the machining hole by adding a positional deviation correction amount to the extracted coordinates of the machining hole.
  • FIG. 8 shows a case where the position of the machining hole in the galvano area Nc is corrected.
  • c of Nc is any natural number from 1 to a.
  • the second correction process ends. On the other hand, if the distribution circle 73 does not extend beyond the target range (step st18, No), the second correction process is terminated.
  • the coordinate data correction unit 24 may execute both steps st16 and st17 and steps st18 and st19 for each galvano area, or may execute only one of them. In addition, the coordinate data correction unit 24 may execute any one of the processes of steps st16 and st17 and the processes of steps st18 and st19 first.
  • the laser processing apparatus 1A includes one laser processing unit 10A has been described, but the laser processing apparatus 1A may include two or more laser processing units.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another configuration example of the laser processing apparatus according to the embodiment.
  • the laser processing apparatus 1B includes laser processing units 10B and 10C that perform laser processing of the substrate Su, a processing control device 20B, and a misalignment inspection device 35.
  • the laser processing units 10B and 10C have the same functions as the laser processing unit 10A.
  • the laser processing unit 10B has a substrate inspection unit 15B, and the laser processing unit 10C has a substrate inspection unit 15C.
  • inspection parts 15B and 15C are connected to the process control apparatus 20B.
  • the machining control device 20B has the same function as the machining control device 20A, and controls the laser machining units 10B and 10C.
  • each of the laser processing units 10B and 10C is based on the amount of positional deviation of at least one of the substrates Su processed by the laser processing units 10B and 10C.
  • the processing position of the substrate Su processed after the second substrate is corrected.
  • processing position of the second substrate processed by the laser processing unit 10B may be corrected based on the amount of positional deviation of the first substrate processed by the laser processing unit 10B.
  • processing positions of the second and subsequent substrates processed by the laser processing unit 10C may be corrected based on the positional deviation amount of the first substrate processed by the laser processing unit 10C.
  • the processing positions of the second and subsequent substrates Su in the lot are corrected based on the positional deviation amount of the first substrate Su (1) in the lot.
  • the processing positions of the (P + 1) th and subsequent substrates Su in the lot may be corrected based on the positional deviation amounts of the Pth substrate Su (1) to Su (P).
  • P is a natural number.
  • the processing positions of the (P + 1) th and subsequent substrates Su of the lot are corrected based on the average value of the positional deviation amounts of the 1st to Pth of the lot.
  • the misregistration inspection apparatus 35 analyzes the hole positions of all the processed holes with respect to one to a plurality of substrates Su that are first drilled in a lot. Then, the laser processing apparatuses 1A and 1B perform drilling on the remaining substrates Su in the lot so that the positional deviation of each processing hole is eliminated based on the analysis result. In other words, the laser processing apparatuses 1A and 1B process the remaining substrate Su after applying feedback correction to the processing hole coordinate data of each processing hole based on the analysis result.
  • processing is performed when drilling the second and subsequent substrates Su in the lot based on the positional deviation amount of the processing holes when the first substrate Su in the lot is drilled.
  • Position correction is performed. Therefore, it is possible to perform positional deviation correction with high accuracy during drilling.
  • the laser processing apparatus, the processing control apparatus, and the laser processing method according to the present invention are suitable for positional deviation correction at the time of drilling a substrate.

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Abstract

　レーザ加工装置は、同一のロット内に含まれる加工対象の、第１の基板と、第２の基板と、にレーザ穴あけ加工を行うレーザ加工部と、レーザ加工部を制御する加工制御装置と、を備え、加工制御装置は、レーザ加工部が第１の基板に形成した加工穴の位置と第１の基板への加工目標位置との間の位置ずれ量に基づいて、第２の基板にレーザ穴あけ加工を行う際の加工目標位置を補正し、レーザ加工部は、補正後の加工目標位置で第２の基板にレーザ穴あけ加工を行う。

Description

レーザ加工装置、加工制御装置およびレーザ加工方法
　本発明は、基板への穴あけ加工の位置を補正するレーザ加工装置、加工制御装置およびレーザ加工方法に関する。
　基板へのレーザ穴あけ加工に対しては、小径かつ高密度が要求される傾向にあり、これに伴って穴あけの位置精度への要求が厳しくなってきている。従来、位置精度は、平均値±３σで評価されていたが、今後は平均値±４σで評価されると言われている。したがって、穴径の平均値を小さくするのみならず、穴径のばらつきも低減させる必要がある。
　このため、従来のように、基板の四隅に設けられたアライメントマークに基づいて実施する伸縮補正だけでは位置ずれ補正に限界があると予想される。特許文献１に記載のレーザ加工装置では、第１の基板にレーザ加工を行った場合の位置ずれ量に基づいて、位置ずれ補正情報を算出し、位置ずれ補正情報に基づいて第２の基板にレーザ加工を行っている。
特開２０１０－９９６７４号公報
　しかしながら、上記従来技術では、第１の基板と第２の基板との間の関連性を考慮していないので、穴あけ加工の位置ずれ補正が不十分であった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ穴あけ加工の際に精度良く位置ずれ補正を行うことができるレーザ加工装置、加工制御装置およびレーザ加工方法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、本発明のレーザ加工装置は、同一のロット内に含まれる加工対象の、第１の基板と、第２の基板と、にレーザ穴あけ加工を行うレーザ加工部と、前記レーザ加工部を制御するとともに、前記第１の基板に形成された加工穴の目標位置からの位置ずれ量に基づいて、前記第２の基板にレーザ穴あけ加工を行う際の加工位置を補正する加工制御装置と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、レーザ穴あけ加工の際に精度良く位置ずれ補正を行うことが可能になるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示す図である。 図２は、実施の形態に係る加工制御装置の構成を示す図である。 図３は、実施の形態に係るレーザ加工装置の穴あけ加工処理手順を示すフローチャートである。 図４は、加工プログラムの構成を説明するための図である。 図５は、加工穴座標データに対して第１の補正処理を行う際の処理手順を示すフローチャートである。 図６は、加工穴座標データに対して行われる第１の補正処理を説明するための図である。 図７は、加工穴座標データに対して第２の補正処理を行う際の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、加工穴座標データに対して行われる第２の補正処理を説明するための図である。 図９は、実施の形態に係るレーザ加工装置の他の構成例を示す図である。
　以下に、本発明に係るレーザ加工装置、加工制御装置およびレーザ加工方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。
実施の形態．
　図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示す図である。レーザ加工装置１Ａは、レーザ光Ｌａを照射することによって被加工物である基板Ｓｕにレーザ穴あけ加工を行うレーザドリル機である。
　本実施の形態のレーザ加工装置１Ａは、同一ロット内の基板Ｓｕが、同様の位置ずれ傾向を示すことを考慮して、各ロットに応じた位置ずれ補正を行ったうえで基板Ｓｕを穴あけ加工する。具体的には、レーザ加工装置１Ａは、ロット内の１枚目の基板Ｓｕを穴あけ加工した時の加工穴の位置ずれ量に基づいて、加工プログラムを補正する。そして、レーザ加工装置１Ａは、補正済みの加工プログラムを用いて、ロット内の２枚目以降の基板Ｓｕを穴あけ加工する。
　レーザ加工装置１Ａは、基板Ｓｕのレーザ加工を行うレーザ加工部１０Ａと、加工制御装置２０Ａと、位置ずれ検査装置３５と、レーザ光Ｌａを発振する図示しないレーザ発振器とを備えている。レーザ加工部１０Ａは、ガルバノミラー１２Ｘ，１２Ｙ、ガルバノスキャナ１１Ｘ，１１Ｙ、集光レンズであるｆθレンズ１３、基板検査部１５Ａ、加工テーブル３０Ａを有している。レーザ発振器は、レーザ光Ｌａを出力して、レーザ加工部１０Ａに送出する。
　ガルバノスキャナ１１Ｘ，１１Ｙは、レーザ光Ｌａの軌道を変化させて基板Ｓｕへの照射位置を移動させる機能を有しており、レーザ光Ｌａを基板Ｓｕに設定された各加工エリア内である各ガルバノエリア内で２次元的に走査する。ガルバノスキャナ１１Ｘ，１１Ｙは、レーザ光ＬａをＸ－Ｙ方向に走査するために、ガルバノミラー１２Ｘ，１２Ｙを所定の角度に回転させる。
　ガルバノミラー１２Ｘ，１２Ｙは、レーザ光Ｌａを反射して所定の角度に偏向させる。ガルバノミラー１２Ｘは、レーザ光ＬａをＸ方向に偏向させ、ガルバノミラー１２Ｙは、レーザ光ＬａをＹ方向に偏向させる。
　ｆθレンズ１３は、テレセントリック性を有したレンズである。ｆθレンズ１３は、レーザ光Ｌａを基板Ｓｕの主面に対して垂直な方向に偏向させるとともに、レーザ光Ｌａを基板Ｓｕの加工位置である穴位置に集光させる。
　基板Ｓｕは、プリント配線板などの加工対象物であり、複数個所に穴あけ加工が行なわれる。基板Ｓｕは、例えば、銅箔などの第１の導体層、樹脂などの絶縁層、銅箔などの第２の導体層の３層構造をなしている。基板Ｓｕは、例えば、矩形状の板であり、基板Ｓｕの例えば四隅などには、基板Ｓｕの伸縮検査などに用いられるアライメントマークが形成されている。
　加工テーブル３０Ａは、基板Ｓｕを載置するとともに、図示しないモータの駆動によってＸＹ平面内を移動する。これにより、加工テーブル３０Ａは、基板ＳｕをＸＹ平面の面内方向に移動させる。
　加工テーブル３０Ａを移動させることなくガルバノ機構の動作によってレーザ加工が可能な範囲がガルバノエリアである。ガルバノ機構は、ガルバノスキャナ１１Ｘ，１１Ｙ、ガルバノミラー１２Ｘ，１２Ｙである。レーザ加工が可能な範囲は、走査可能領域であり、ガルバノエリアは、スキャンエリアである。
　レーザ加工装置１Ａでは、加工テーブル３０ＡをＸＹ平面内で移動させた後、ガルバノスキャナ１１Ｘ，１１Ｙによってレーザ光Ｌａを２次元走査する。加工テーブル３０Ａは、各ガルバノエリアの中心がｆθレンズ１３の中心直下であるガルバノ原点となるよう順番に移動していく。ガルバノ機構は、ガルバノエリア内に設定されている各穴位置が順番にレーザ光Ｌａの照射位置となるよう動作する。レーザ加工装置１Ａでは、加工テーブル３０Ａによるガルバノエリア間の移動とガルバノ機構によるガルバノエリア内でのレーザ光Ｌａの２次元走査とが、基板Ｓｕ面内で順番に行なわれていく。これにより、基板Ｓｕの全ての穴位置がレーザ加工される。
　このように、レーザ加工装置１Ａは、レーザ光Ｌａをガルバノスキャナ１１Ｘ，１１Ｙで走査し、ｆθレンズ１３で集光して、加工テーブル３０Ａ上に設置した基板Ｓｕに穴あけ加工を行う。
　位置ずれ検査装置３５は、基板Ｓｕに実際に形成された加工穴の位置を検査する機能と、検査結果に基づいて、加工穴の位置ずれ量を算出する機能と、加工穴毎の位置ずれ補正量を算出する機能とを有している。位置ずれ検査装置３５は、算出した位置ずれ補正量を加工制御装置２０Ａに送る。本実施の形態の位置ずれ検査装置３５は、ロットの１枚目の基板Ｓｕを用いて位置ずれ補正量を算出する。なお、検査結果に基づいて加工穴の位置ずれ量を算出する機能と、加工穴毎の位置ずれ補正量を算出する機能との少なくとも一方は、加工制御装置２０Ａが備えていてもよい。
　基板検査部１５Ａは、カメラなどの撮像装置を備えており、アライメントマークをカメラなどで認識することによって、アライメントマークの位置を検査する。基板検査部１５Ａは、アライメントマークの位置に基づいて、基板Ｓｕの加工テーブル３０Ａへの載置状況（以下、基板載置情報という）を検査する。
　基板載置情報は、基板Ｓｕの伸縮量および回転量、加工テーブル３０Ａ上での載置位置の位置ずれ量などの情報を含んでいる。基板検査部１５Ａは、基板載置情報を加工制御装置２０Ａに送る。なお、基板検査部１５Ａは、レーザ加工部１０Ａと別構成であってもよい。
　加工制御装置２０Ａは、レーザ加工部１０Ａに接続されており、レーザ加工部１０Ａを制御する。加工制御装置２０Ａは、基板検査部１５Ａから送られてくる基板載置情報に基づいて、基板Ｓｕの載置状況に応じた座標系を設定する。この座標系は、加工プログラムで規定される各加工穴の座標に対するものである。したがって、加工プログラムが実行される際には、設定された座標系に従って加工されることにより、各加工穴の座標が補正されることとなる。この補正の結果、設定した座標系に従って、基板Ｓｕの位置補正が行われる。
　また、加工制御装置２０Ａは、位置ずれ検査装置３５から送られてくる位置ずれ補正量に基づいて、各加工穴の目標位置である加工穴座標データを修正し、修正後の加工穴座標データを加工プログラムに変換する。加工制御装置２０Ａは、変換後の加工プログラムを用いて、レーザ加工部１０Ａの制御を行うことによって、修正後の加工穴座標データに応じた穴あけ加工を制御する。
　加工対象の基板Ｓｕは、伸縮する場合がある。また、基板Ｓｕは、加工テーブル３０Ａへの載置時に回転方向ずれ又は平行方向ずれ等の載置ずれが発生する場合がある。このため、基板Ｓｕは、加工テーブル３０Ａ上で常に同じ位置に載置されるとは限らない。
　上述した位置ずれの状況を把握するため、基板Ｓｕにはアライメントマークが設けられている。このアライメントマークは、基板Ｓｕ上に、例えば４～５個程度設けられている。
　ところが、レーザ加工装置１Ａが検査するアライメントマークの数が多いと、アライメントマークの検査に長時間を要することとなる。このため、アライメントマークの配置数は、所定数に限定されている。
　基板Ｓｕの位置毎に、位置ずれのばらつきである位置ずれの分布が存在するので、基板Ｓｕに配置されている４～５個程度のアライメントマークを用いて基板Ｓｕの位置ずれ検査を行なう場合には、基板Ｓｕの全面に対して高精度な位置ずれ量を測定することは困難である。この位置ずれのばらつきは、ロット毎でみると、比較的同じ傾向を示す。
　この傾向を利用し、本実施の形態では、レーザ加工装置１Ａが、ロットの最初の１枚もしくは数枚の基板Ｓｕを実加工し、位置ずれ検査装置３５が、加工後の基板Ｓｕの最初の１枚もしくは数枚の全穴の位置を分析する。そして、レーザ加工装置１Ａは、分析結果を残りのロット内の基板の加工に反映し、これにより位置ずれ補正の精度を向上させる。
　なお、位置ずれ検査装置３５の一部または全部は、レーザ加工装置１Ａとは別の装置として構成されてもよい。以下では、レーザ加工装置１Ａが、ロットの最初の１枚目の基板Ｓｕを実加工し、この１枚目の基板Ｓｕの位置ずれ検査結果に基づいて、ロットの２枚目以降の基板Ｓｕを実加工する場合について説明する。
　図２は、実施の形態に係る加工制御装置の構成を示す図である。加工制御装置２０Ａは、受付部２１、座標データ記憶部２２、座標系設定部２３、座標データ補正部２４、プログラム変換部２５、プログラム記憶部２６、制御部２７を有している。
　受付部２１は、外部装置から入力される加工穴座標データを受付けて座標データ記憶部２２に送る。また、受付部２１は、基板検査部１５Ａから送られてくる基板載置情報を受付けて、座標系設定部２３に送る。また、受付部２１は、位置ずれ検査装置３５から送られてくる位置ずれ補正量を受付けて座標データ補正部２４に送る。
　ロット内の１枚目の基板Ｓｕが加工される際には、受付部２１に、加工穴座標データと、１枚目の基板Ｓｕの基板載置情報とが入力される。また、ロット内の２枚目の基板Ｓｕが加工される際には、受付部２１に、２枚目の基板Ｓｕの基板載置情報と、位置ずれ補正量とが入力される。また、ロット内の３枚目以降の基板Ｓｕが加工される際には、受付部２１に、３枚目以降の基板Ｓｕの基板載置情報が入力される。
　座標データ記憶部２２は、基板Ｓｕの加工穴の設定位置、つまり目標位置である加工穴座標データを記憶する。加工穴座標データでは、基板Ｓｕ上での加工穴のＸＹ座標が、加工穴の位置毎に示されている。
　座標データ補正部２４は、位置ずれ補正量を用いて、加工穴座標データを加工穴毎に補正する。座標データ補正部２４は、補正後の加工穴座標データを座標データ記憶部２２に記憶させる。
　プログラム変換部２５は、座標データ記憶部２２内の加工穴座標データを、加工プログラムに変換する。プログラム変換部２５は、ロット内の１枚目の基板Ｓｕが加工される際には、補正前の加工穴座標データを加工プログラムに変換する。プログラム変換部２５は、ロット内の２枚目の基板Ｓｕが加工される際には、補正後の加工穴座標データを加工プログラムに変換する。プログラム変換部２５は、変換した加工プログラムをプログラム記憶部２６に記憶させる。
　座標系設定部２３は、基板載置情報に基づいて、基板Ｓｕの載置状況に応じた座標系を設定する。座標系設定部２３は、基板Ｓｕの載置ずれ又は伸縮などが補正されるよう、座標系を設定する。座標系設定部２３は、設定した座標系を制御部２７に送る。なお、座標系設定部２３は、各加工穴の座標が座標系に応じた座標に補正されるよう、座標系を用いて加工プログラムまたは加工穴座標データを補正してもよい。
　制御部２７は、加工プログラムおよび座標系に基づいて、レーザ加工部１０Ａを制御する。具体的には、制御部２７は、ガルバノ機構および加工テーブル３０Ａの少なくとも一方の制御を補正することによって、座標系に応じた加工位置の補正を行いながら加工プログラムに従った加工を実行する。
　図３は、実施の形態に係るレーザ加工装置の穴あけ加工処理手順を示すフローチャートである。ここでは、所定のロットに含まれる１～Ｌ枚の基板Ｓｕに対して、レーザ加工装置１Ａが、穴あけ加工する場合について説明する。なお、以下では、１枚目の基板を基板Ｓｕ（１）といい、Ｍ枚目の基板を基板Ｓｕ（Ｍ）という場合がある。Ｌは、２以上の自然数であり、Ｍは、２～Ｌまでの自然数である。
　レーザ加工装置１Ａは、ロット内の１枚目の基板Ｓｕ（１）を搬入して加工テーブル３０Ａに載置する。そして、基板検査部１５Ａは、基板Ｓｕ（１）のアライメントマークを検査する（ステップＳ１０）。
　これにより、基板検査部１５Ａは、基板Ｓｕ（１）の加工テーブル３０Ａ上での載置状況を検査する。具体的には、基板検査部１５Ａは、アライメントマークの位置に基づいて、基板Ｓｕ（１）の伸縮量および回転量などを算出する（ステップＳ２０）。基板検査部１５Ａは、検査結果を基板載置情報として加工制御装置２０Ａに送る。
　加工制御装置２０Ａの座標系設定部２３は、基板載置情報に基づいて、基板Ｓｕ（１）の載置状況に応じた座標系を設定する（ステップＳ３０）。そして、制御部２７が、加工プログラムおよび座標系に基づいて、レーザ加工部１０Ａを制御する。これにより、加工プログラムが座標系に従って補正されるよう、ロット内の１枚目の基板Ｓｕ（１）が加工される（ステップＳ４０）。この結果、基板Ｓｕ（１）の載置状況に応じた位置補正が精度良く行なわれたうえで穴あけ加工が行なわれる。
　基板Ｓｕ（１）への穴あけ加工が完了すると、位置ずれ検査装置３５は、基板Ｓｕ（１）に形成された加工穴の位置を検査する。そして、位置ずれ検査装置３５は、検査結果に基づいて、加工穴の位置ずれを分析する（ステップＳ５０）。具体的には、位置ずれ検査装置３５は、加工穴の位置ずれ量を、加工穴毎に算出する。そして、位置ずれ検査装置３５は、各加工穴の位置ずれ量に基づいて、加工穴毎に位置ずれ補正量を算出する。位置ずれ検査装置３５は、算出した位置ずれ補正量を加工制御装置２０Ａに送る。
　加工制御装置２０Ａの座標データ補正部２４は、位置ずれ補正量を用いて、加工穴座標データを補正する。プログラム変換部２５は、補正後の加工穴座標データを、加工プログラムに変換する。
　このように、加工制御装置２０Ａは、位置ずれ補正量を用いて加工穴座標データを補正することによって、加工プログラムの各加工穴の座標を補正する（ステップＳ６０）。プログラム変換部２５が変換した加工プログラムは、プログラム記憶部２６で記憶される。この加工プログラムは、ロット内の２枚目以降の基板Ｓｕを加工する際に用いられる。
　ここで、加工プログラムの構成について説明する。図４は、加工プログラムの構成を説明するための図である。加工プログラムは、加工穴座標データを変換することによって得られる。加工プログラムは、メインプログラムと、ガルバノエリア内座標と、穴数データとを有している。
　メインプログラムは、各ガルバノエリアＮ１～Ｎａの中心座標などの情報を含んでいる。ここでのＮａのａは、自然数である。また、ガルバノエリア内座標は、各ガルバノエリアＮ１～Ｎａにおける加工穴の座標を含んでいる。例えば、ガルバノエリアＮ１に対しては、ガルバノエリアＮ１内の加工穴の座標が設定されている。また、穴数データは、基板Ｓｕに対する加工穴の穴数に関する情報を含んでいる。穴数データは、例えば、基板Ｓｕ内におけるガルバノエリアの総数である総エリア数、ガルバノエリアＮ１～Ｎａ毎の加工穴の穴数などである。
　加工プログラムの各加工穴の座標が補正された後、レーザ加工装置１Ａは、ロット内のＭ枚目の基板Ｓｕ（Ｍ）を搬入して加工テーブル３０Ａに載置する。そして、基板検査部１５Ａは、基板Ｓｕ（Ｍ）のアライメントマークを検査する（ステップＳ７０）。
　これにより、基板検査部１５Ａは、基板Ｓｕ（Ｍ）の加工テーブル３０Ａ上での載置状況を検査する。具体的には、基板検査部１５Ａは、アライメントマークの位置に基づいて、基板Ｓｕ（Ｍ）の伸縮量および回転量などを算出する（ステップＳ８０）。基板検査部１５Ａは、検査結果を基板載置情報として加工制御装置２０Ａに送る。
　加工制御装置２０Ａの座標系設定部２３は、基板載置情報に基づいて、基板Ｓｕ（Ｍ）の載置状況に応じた座標系を設定する（ステップＳ９０）。そして、制御部２７が、プログラム記憶部２６内の加工プログラムおよび座標系に基づいて、レーザ加工部１０Ａを制御する。これにより、加工プログラムが座標系に従って補正されるよう、ロット内のＭ枚目の基板Ｓｕ（Ｍ）が加工される（ステップＳ１００）。
　基板Ｓｕ（Ｍ）の加工が完了した後、加工制御装置２０Ａは、ロット内の全ての基板Ｓｕを加工したか否かを確認する（ステップＳ１１０）。全ての基板Ｓｕの加工が完了していなければ（ステップＳ１１０、Ｎｏ）、レーザ加工装置１Ａは、ステップＳ７０～Ｓ１００の処理を繰り返すことによって、次の基板Ｓｕ（Ｍ＋１）を加工する。
　そして、基板Ｓｕ（Ｍ＋１）の加工が完了した後、加工制御装置２０Ａは、ロット内の全ての基板Ｓｕを加工したか否かを確認する（ステップＳ１１０）。全ての基板Ｓｕの加工が完了していれば（ステップＳ１１０、Ｙｅｓ）、レーザ加工装置１Ａは、ロット内の基板Ｓｕへの穴あけ加工を終了する。
　つぎに、加工穴座標データに対して第１の補正処理を行う際の処理手順について説明する。図５は、加工穴座標データに対して第１の補正処理を行う際の処理手順を示すフローチャートである。図６は、加工穴座標データに対して行われる第１の補正処理を説明するための図である。
　レーザ加工装置１Ａが、ロット内の１枚目の基板Ｓｕ（１）を加工すると（ステップｓｔ１）、位置ずれ検査装置３５は、基板Ｓｕ（１）に形成された各加工穴の位置を検査する（ステップｓｔ２）。このとき、位置ずれ検査装置３５は、検査結果に基づいて、各加工穴に対し、所望の加工位置からの位置ずれ量を解析する。そして、位置ずれ検査装置３５は、解析結果４０に基づいて、全ての加工穴の位置毎に位置ずれ量を算出する（ステップｓｔ３）。そして、位置ずれ検査装置３５は、各加工穴の位置ずれ量に基づいて、位置ずれ補正量を算出する。
　加工制御装置２０Ａの座標データ補正部２４は、位置ずれ補正量を用いて、加工穴座標データ５０を補正する（ステップｓｔ４）。座標データ補正部２４は、加工穴座標データ５０で規定されている各加工穴の座標に、加工穴毎の位置ずれ補正量を加算することによって補正後の加工穴座標データ５０である補正後データ６０を生成する。ここで加算される加工穴毎の位置ずれ補正量は、＋Δｘ１または＋Δｙ１などである。この後、プログラム変換部２５は、補正後データ６０を、加工プログラムに変換する。
　レーザ穴あけ加工では、基板Ｓｕへの目標加工位置となるランド位置に合わせた加工を行う必要がある。このため、基板Ｓｕ自体のランド位置と実際の加工位置との間の位置ずれ量を全ての加工穴に対して把握し、個々の加工位置を補正することによって、精度良く位置ずれ補正を行うことが可能となる。
　つぎに、加工穴座標データに対して第２の補正処理を行う際の処理手順について説明する。図７は、加工穴座標データに対して第２の補正処理を行う際の処理手順を示すフローチャートである。図８は、加工穴座標データに対して行われる第２の補正処理を説明するための図である。
　第２の補正処理のステップｓｔ１１～ｓｔ１３の処理は、第１の補正処理のステップｓｔ１～ｓｔ３の処理と同様である。すなわち、レーザ加工装置１Ａが、ロット内の１枚目の基板Ｓｕ（１）を加工すると（ステップｓｔ１１）、位置ずれ検査装置３５は、基板Ｓｕ（１）に形成された各加工穴の位置を検査する（ステップｓｔ１２）。位置ずれ検査装置３５は、検査結果に基づいて位置ずれ量を解析し、解析結果４０に基づいて、加工穴の位置毎に位置ずれ量を算出する（ステップｓｔ１３）。
　加工制御装置２０Ａの座標データ補正部２４は、基板Ｓｕの加工エリア７０をガルバノエリア毎に分割する（ステップｓｔ１４）。そして、座標データ補正部２４は、ガルバノエリア毎に、加工穴の位置ずれ傾向を解析する（ステップｓｔ１５）。
　各加工穴は、所望の加工位置である加工目標位置７１から加工穴毎に位置ずれが発生している。各加工穴の位置ずれ量を、加工目標位置７１を中心としてプロットすると、位置ずれ量は、ガルバノエリア毎に分布を有することとなる。座標データ補正部２４は、ガルバノエリア毎に、各加工穴の位置ずれ量の分布を算出する。
　そして、座標データ補正部２４は、各加工穴の位置ずれ量の分布の中心を分布中心７２として求める。そして、座標データ補正部２４は、位置ずれ傾向が、分布中心７２のオフセットずれであるか否かを、ガルバノエリア毎に判定する（ステップｓｔ１６）。座標データ補正部２４は、分布中心７２が、加工目標位置７１から所定距離よりも離れているガルバノエリアに対して、位置ずれ傾向が分布中心７２のオフセットずれであると判定する。
　位置ずれ傾向が分布中心７２のオフセットずれである場合（ステップｓｔ１６、Ｙｅｓ）、ガルバノエリアの中心が補正される。このとき、分布中心７２が加工目標位置７１に重なるよう、ガルバノエリアの中心が補正される。具体的には、レーザ加工装置１Ａは、分布中心７２と加工目標位置７１との距離が、予め設定しておいた距離よりも長い場合には、分布中心７２が加工目標位置７１に近づくよう、ガルバノエリアの中心を補正する。ガルバノエリアの中心の補正は、座標データ補正部２４が行ってもよいし、レーザ加工部１０Ａが行ってもよい。
　例えば、座標データ補正部２４が補正を行う場合、座標データ補正部２４は、加工穴座標データを補正することによって、加工前にガルバノエリアの中心を補正する。また、レーザ加工部１０Ａが補正を行う場合、レーザ加工部１０Ａは、ガルバノ機構を補正制御することによって、加工時にガルバノエリアの中心を補正する（ステップｓｔ１７）。図８では、ガルバノエリアＮｂの中心が補正される場合を示している。ここでのＮｂのｂは、１～ａの何れかの自然数である。
　ガルバノエリアの中心が補正された後、座標データ補正部２４は、各加工穴の位置ずれ量の分布の広がりを分布円７３として求める。また、位置ずれ傾向が分布中心７２のオフセットずれでない場合（ステップｓｔ１６、Ｎｏ）、座標データ補正部２４は、各加工穴の位置ずれ量の分布の広がりを分布円７３として求める。
　座標データ補正部２４は、ガルバノエリア毎に分布円７３を求めた後、分布円７３が予め設定された目標範囲の範囲外まで広がっているか否かを、ガルバノエリア毎に判定する（ステップｓｔ１８）。
　ガルバノエリアにおいて、分布円７３が目標範囲外まで広がっている場合（ステップｓｔ１８、Ｙｅｓ）、座標データ補正部２４は、位置ずれ量が所定値よりも大きい加工穴を抽出する。そして、座標データ補正部２４は、抽出した加工穴の位置ずれが補正されるよう加工位置を補正する。具体的には、座標データ補正部２４は、分布円７３が目標範囲外まで広がっているガルバノエリアの加工穴座標データを補正することによって、抽出した加工穴の位置を補正する（ステップｓｔ１９）。座標データ補正部２４は、抽出した加工穴が、分布中心７２に重なるよう、抽出した加工穴の位置を補正する。
　具体的には、座標データ補正部２４は、分布円７３の範囲が、第１の目標範囲内に収まっていない場合には、分布円７３の範囲が第２の目標範囲内に収まるよう、加工穴座標データを補正する。例えば、座標データ補正部２４は、抽出した加工穴の座標に、位置ずれ補正量を加算することによって、加工穴の位置を補正する。図８では、ガルバノエリアＮｃの加工穴の位置が補正された場合を示している。ここでのＮｃのｃは、１～ａの何れかの自然数である。
　加工穴座標データが補正されると、第２の補正処理は終了する。また、分布円７３が目標範囲外までは広がっていない場合（ステップｓｔ１８、Ｎｏ）、第２の補正処理は終了する。
　なお、座標データ補正部２４は、各ガルバノエリアに対し、ステップｓｔ１６，ｓｔ１７の処理と、ステップｓｔ１８，ｓｔ１９の処理と、の両方を実行してもよいし、一方のみを実行してもよい。また、座標データ補正部２４は、ステップｓｔ１６，ｓｔ１７の処理と、ステップｓｔ１８，ｓｔ１９の処理との何れを先に実行してもよい。
　なお、本実施形態では、レーザ加工装置１Ａが１つのレーザ加工部１０Ａを備える場合について説明したが、レーザ加工装置１Ａが２つ以上のレーザ加工部を備えていてもよい。
　図９は、実施の形態に係るレーザ加工装置の他の構成例を示す図である。レーザ加工装置１Ｂは、基板Ｓｕのレーザ加工を行うレーザ加工部１０Ｂ，１０Ｃと、加工制御装置２０Ｂと、位置ずれ検査装置３５とを備えている。レーザ加工部１０Ｂ，１０Ｃは、レーザ加工部１０Ａと同様の機能を有している。レーザ加工部１０Ｂは、基板検査部１５Ｂを有しており、レーザ加工部１０Ｃは、基板検査部１５Ｃを有している。そして、基板検査部１５Ｂ，１５Ｃが加工制御装置２０Ｂに接続されている。また、加工制御装置２０Ｂは、加工制御装置２０Ａと同様の機能を有しており、レーザ加工部１０Ｂ，１０Ｃを制御する。
　レーザ加工装置１Ｂが、基板Ｓｕを加工する場合には、レーザ加工部１０Ｂ，１０Ｃで１枚目に加工された基板Ｓｕの少なくとも一方の位置ずれ量に基づいて、レーザ加工部１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれで２枚目以降に加工される基板Ｓｕの加工位置が補正される。
　なお、レーザ加工部１０Ｂで１枚目に加工された基板Ｓｕの位置ずれ量に基づいて、レーザ加工部１０Ｂで２枚目以降に加工される基板Ｓｕの加工位置が補正されてもよい。同様に、レーザ加工部１０Ｃで１枚目に加工された基板Ｓｕの位置ずれ量に基づいて、レーザ加工部１０Ｃで２枚目以降に加工される基板Ｓｕの加工位置が補正されてもよい。レーザ加工部１０Ｂ，１０Ｃ毎に、位置ずれ補正が行われることにより、各加工軸が有している習性に起因する位置ずれも補正することが可能となる。
　なお、本実施形態では、ロットの１枚目の基板Ｓｕ（１）の位置ずれ量に基づいて、ロットの２枚目以降の基板Ｓｕの加工位置を補正する場合について説明したが、ロットの１～Ｐ枚目の基板Ｓｕ（１）～Ｓｕ（Ｐ）の位置ずれ量に基づいて、ロットの（Ｐ＋１）枚目以降の基板Ｓｕの加工位置を補正してもよい。ここでのＰは、自然数である。このような補正の場合、ロットの１～Ｐ枚目の位置ずれ量の平均値などに基づいて、ロットの（Ｐ＋１）枚目以降の基板Ｓｕの加工位置が補正される。
　このように、位置ずれ検査装置３５は、ロット内で最初に穴あけ加工された１～複数枚の基板Ｓｕに対して全ての加工穴の穴位置を分析している。そして、レーザ加工装置１Ａ，１Ｂは、分析結果に基づいて、各加工穴の位置ずれが解消されるよう、ロット内の残りの基板Ｓｕへの穴あけ加工を行う。換言すると、レーザ加工装置１Ａ，１Ｂは、分析結果に基づいて、各加工穴の加工穴座標データにフィードバック補正をかけてから残りの基板Ｓｕを加工する。
　これにより、基板Ｓｕの伸縮に合わせた補正と、基板Ｓｕがロット単位で持つ位置ずれ傾向に対する補正とを合わせた、高精度な位置ずれ補正が実行されることとなる。したがって、精度良く穴あけ加工を行うことが可能となる。
　本実施の形態によれば、ロット内の１枚目の基板Ｓｕを穴あけ加工した際の加工穴の位置ずれ量に基づいて、ロット内の２枚目以降の基板Ｓｕを穴あけ加工する際に加工位置補正を行っている。したがって、穴あけ加工の際に精度良く位置ずれ補正を行うことが可能になる。
　以上のように、本発明に係るレーザ加工装置、加工制御装置およびレーザ加工方法は、基板への穴あけ加工の際の位置ずれ補正に適している。
　１Ａ，１Ｂ　レーザ加工装置、１０Ａ～１０Ｃ　レーザ加工部、１５Ａ～１５Ｃ　基板検査部、２０Ａ，２０Ｂ　加工制御装置、２１　受付部、２３　座標系設定部、２４　座標データ補正部、２７　制御部、３５　位置ずれ検査装置、４０　解析結果、５０　加工穴座標データ、６０　補正後データ、７０　加工エリア、７１　加工目標位置、７２　分布中心、７３　分布円、Ｎ１～Ｎａ　ガルバノエリア、Ｓｕ　基板。

Claims (9)

  1. 　同一のロット内に含まれる加工対象の、第１の基板と、第２の基板と、にレーザ穴あけ加工を行うレーザ加工部と、
    　前記レーザ加工部を制御するとともに、前記第１の基板に形成された加工穴の目標位置からの位置ずれ量に基づいて、前記第２の基板にレーザ穴あけ加工を行う際の加工位置を補正する加工制御装置と、
    　を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 　前記加工制御装置は、
    　前記第１および第２の基板の加工穴の目標位置に設定されている加工穴の座標データを、前記位置ずれ量に基づいて補正することによって、前記第２の基板にレーザ穴あけ加工を行う際の加工位置を補正する座標データ補正部と、
    　補正後の座標データを、前記第２の基板の加工に用いる加工プログラムに変換するプログラム変換部と、
    　を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記第１の基板は、前記ロット内において１枚目に加工される基板であり、前記第２の基板は、前記ロット内において２枚目以降に加工される基板であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
  4. 　前記座標データ補正部は、
    　前記第１の基板に設定されるガルバノエリア毎に各前記加工穴の前記位置ずれ量の分布を求め、前記第２の基板にレーザ穴あけ加工が行われる際に、前記位置ずれ量の分布に基づいて、前記ガルバノエリア毎に前記座標データを補正することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
  5. 　前記座標データ補正部は、
    　前記位置ずれ量の分布の分布中心と前記目標位置との距離が、予め設定しておいた距離よりも長い場合には、前記分布中心が前記目標位置に近づくよう、前記座標データを補正することを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記座標データ補正部は、
    　前記位置ずれ量の分布の範囲が、第１の目標範囲内に収まっていない場合には、前記分布の範囲が第２の目標範囲内に収まるよう、前記座標データを補正することを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
  7. 　同一のロット内に含まれる加工対象の、第１の基板と、第２の基板と、にレーザ穴あけ加工を行うレーザ加工部を制御するとともに、前記第１の基板に形成された加工穴の目標位置からの位置ずれ量に基づいて、前記第２の基板にレーザ穴あけ加工を行う際の加工位置を補正することを特徴とする加工制御装置。
  8. 　ロット内に含まれる加工対象の第１の基板にレーザ穴あけ加工を行う第１の加工ステップと、
    　前記第１の基板に形成された加工穴の目標位置からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出ステップと、
    　前記ロット内に含まれる加工対象の第２の基板にレーザ穴あけ加工を行う際の加工位置を前記位置ずれ量に基づいて補正したうえで、前記第２の基板にレーザ穴あけ加工を行う第２の加工ステップと、
    　を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
  9. 　前記位置ずれ量検出ステップでは、前記第１の基板に形成された全ての加工穴に対して、前記位置ずれ量が検出されることを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工方法。
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