WO2017061222A1

WO2017061222A1 - マーキング装置

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Publication number: WO2017061222A1
Application number: PCT/JP2016/076250
Authority: WO
Inventors: 英治森; 敬一佐橋; 慎章北村; 英知梅田
Original assignee: 東レエンジニアリング株式会社
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2017-04-13
Also published as: TWI677392B; KR20180063103A; JP6608236B2; TW201722599A; CN108025392A; JP2017070989A; CN108025392B

Abstract

単純構成で高速かつ微細に描画が実現可能なマーキング装置を提供する。　具体的には、マーキング装置１は、第１のドット径３０３および第１のドット径３０３よりもドット径の小さい第２のドット径３０４でフィルム１００にマーキングを行うレーザ加工部３と、レーザ加工部３のドット径を変更するアクチュエータ７１と、全体描画パターン１１３の一部を構成するパターンであり、第１のドット径３０３で描画する第１描画パターン１１５および全体描画パターン１１３の一部を構成するパターンであり、第２のドット径３０４で描画する第２描画パターン１１７を登録する、部分描画パターン登録部としての装置ＰＣ７を有する。

Description

マーキング装置

　本発明は、マーキング装置に関する。

　マーキング装置は半導体デバイスや液晶ディスプレイ用基板、電子部品等の被加工物に文字、記号、図形、配線パターン等の所定の形状を印字（マーキング）する装置である。

　具体的なマーキング装置としては、レーザ光を所定のドット径で収束させて被加工物の表面に照射しつつ２次元方向に走査し、被加工物の表面に文字や図形をマーキングするレーザマーキング装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

　また、レーザマーキング装置の構成としては、１台のレーザユニットから照射される１本のパルスレーザ光を、複数の光路に振り分けて加工を行う構成も知られている（例えば、特許文献２）。

　さらに、レーザマーキング装置の構成としては、３次元の加工面にレーザ印字をする際に、収束レンズから加工面までの距離に応じてレーザのドット径を調整する構成も提案されている（例えば、特許文献３）。

　一方で、特許文献１～３に示す技術では加工精度と作業時間の短縮の両立が困難であるという問題があった。

　具体的には、特許文献１、３に示すような技術では、マーキングに用いるレーザのドット径が大きくなるほど、作業時間が短縮されるものの、微細なパターン描画ができなくなるため、加工精度が悪くなるという問題があった。一方、マーキングに用いるドット径が小さくなるほど、微細なパターン描画ができるため、加工精度が向上するものの、加工時間が長くなるため、作業時間の短縮が困難であるという問題があった。

　また、特許文献２に示すように、１つのレーザ光源から複数のレーザ光を複数の光路に振り分けてマーキングする技術では、１つの光路のみを用いてマーキングする場合と比べて作業時間を短縮することができるが、加工精度は向上できないという問題があり、また加工精度と作業時間の短縮がトレードオフの関係になる点に変わりはないという問題があった。

　そこで、各々が異なるドット径で描画を行う複数のレーザユニットを組み合わせ、高速かつ微細にマーキングする装置が提案されている（特許文献４）。

特開２００５－６６６１１号公報特開２００５－７４４７９号公報特開２００９－２８５６９３号公報特開２０１５－１６０２３５号公報

　特許文献４に記載の装置は加工精度の向上と作業時間の短縮を同時に実現可能であるという点では有用である。

　一方で、特許文献４に記載の装置では、複数のレーザユニットの描画位置精度を常時一定にしておかないと、それぞれのレーザユニットで描画したパターンに描画漏れ（隙間）が発生する恐れがある。そのために、各レーザユニット間で複雑な精度校正作業が必要となるという問題があった。

　さらに、特許文献４に記載の装置では、複数のレーザユニットが必要であるが、描画するパターンが小さい等の理由でドット径が小さい方のレーザユニットのみを用いる必要がある場合はドット径が大きい方のレーザユニットが使用されないため、無駄な構成になる。そのため、描画するパターンに対して装置構成が複雑、高価になる場合があるという問題があった。

　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は単純構成で高速かつ微細に描画が実現可能なマーキング装置を提供することにある。

　上記した課題を解決するため、本発明の１つの態様は、被加工物に設定したマーキングエリアに所定の描画パターンを描画するマーキング装置において、第１のドット径および前記第１のドット径よりもドット径の小さい第２のドット径で前記被加工物にマーキングを行うマーキング部と、前記マーキング部のドット径を変更する可変部と、前記描画パターンの一部を構成するパターンであり、前記第１のドット径で描画する第１描画パターンおよび前記描画パターンの一部を構成するパターンであり、前記第２のドット径で描画する第２描画パターンを登録する、部分描画パターン登録部と、を有するマーキング装置である。

　本発明によれば、単純構成で高速かつ微細に描画が実現可能なマーキング装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るマーキング装置１の概略構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るマーキング装置１のブロック図であって、太線は専用線による接続を、波形の線は通信による接続を、細線はＩ／Ｏ（入出力）ポートによる接続を、点線はアナログ回線による接続を意味している。本発明の一実施形態に係るフィルム１００の断面図である。本発明の一実施形態に係るフィルム１００上のマーキングエリア２０３を示す平面図である。レーザ加工部３およびアクチュエータ７１の概略構成を示す斜視図である。フィルム１００上に形成する全体描画パターン１１３の例を示す平面図である。フィルム１００上に形成する全体描画パターン１１３の例を示す平面図であって、図６の配線パターン７０近傍を拡大した図である。第１描画パターン１１５の例を示す平面図であって、図７に対応した図である。第２描画パターン１１７の例を示す平面図であって、図７に対応した図である。全体描画パターン１１３の例を示す平面図であって、斜線で描かれた部分が第１描画パターン１１５を、点描された部分が第２描画パターン１１７を、網掛けで描かれた部分が第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７の重ね合わせ領域１１８を示す。図１０の領域Ａの拡大図であり、第１のドット径３０３および第２のドット径３０４も記載している。領域３１０全体を第１描画パターン１１５として、ドット径を第１のドット径３０３のみとして描画した場合を仮定した描画パターンを示す図である。複数列を含むパターンで第２描画パターン１１７を形成した例を示す図である。マーキング装置１を用いたマーキングの手順を示すフロー図である。図１４のＳ２の詳細なフロー図である。本発明の一実施形態に係るマーキング装置１の加工テーブル２１の周囲の側面図であって、図１５の各フローに対応する図である。本発明の一実施形態に係るマーキング装置１の加工テーブル２１の周囲の側面図であって、図１５の各フローに対応する図である。

　以下、図面を参照して本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。

　まず、図１および図２を参照して本実施形態に係るマーキング装置１の構成について説明する。

　ここではマーキング装置１として、被加工物としてのフィルム１００の表面にレーザを用いてマーキングを行うレーザマーキング装置が例示されている。

　具体的には、図１に示すマーキング装置１は、マーキング部としてレーザ加工部３を備えている。さらに、図２に示された装置ＰＣ７はＰＬＣ（Programmable Logic Controller）３７とともに、マーキングを制御する制御装置として動作する。

　レーザ加工部３は第１のドット径３０３および第１のドット径３０３よりもドット径が小さい第２のドット径３０４でフィルム１００にマーキングを行うことができる（図５参照）。

　このうち、装置ＰＣ７は制御部６と記憶部７ａとを有し、記憶部７ａはマーキングする全体のパターン形状の情報である全体描画パターン１１３（図６参照）を格納する格納領域１２と、レーザ加工部３が第１のドット径３０３で描画する第１描画パターン１１５（図８参照）を格納する第１の部分格納領域１４およびレーザ加工部３が第２のドット径３０４で描画する第２描画パターン１１７（図９参照）を格納する第２の部分格納領域１６を有している。このように、記憶部７ａには、全体描画パターン１１３から生成された第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７が登録される。このため、装置ＰＣ７は、第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７を登録しておく部分描画パターン登録部として動作する。

　さらに、装置ＰＣ７は、第２描画パターン１１７における輪郭パターン１２０（図９参照）の列数を設定する輪郭列数設定部としても動作する。

　また、装置ＰＣ７は、第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７との重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙ（図１１参照）を設定する重ね合わせ量設定部としても動作し、全体描画パターン１１３の縁部３１３に対する第１描画パターン１１５の縁部のオフセット量Ｇｘ、Ｇｙ（図１１参照）を設定するオフセット量設定部としても動作する。

　このように、本実施形態では全体描画パターン１１３の登録、および全体描画パターン１１３から第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７を生成する処理を装置ＰＣ７が行うため、装置ＰＣ７が全体描画パターン登録部および部分描画パターン生成部としての機能を有している。

　図１～５を参照して、マーキング装置１の構成について、さらに詳細に説明する。

　図１および図２に示すように、マーキング装置１はフィルム１００を巻き出す巻出器１１と、巻出器１１から巻き出されたフィルム１００を巻き取る巻取器１３を有している。

　フィルム１００はここでは図３に示すように、高分子フィルム等の基材１０１上に金属層１０３を形成したものであり、金属層１０３上にレーザ加工部３からレーザを選択的に照射することにより、照射を受けた部分が除去されて所定の配線パターン７０（図６参照）が形成される。

　一方、マーキング装置１において、巻出器１１と巻取器１３の間で、かつフィルム１００の下方には、フィルム１００のマーキングエリア２０３（図４参照）を吸着保持する相対移動部としての加工テーブル２１が設けられている。加工テーブル２１は駆動部２３により、フィルム１００の搬送方向に平行な向きである、図１の＋ｘ、－ｘの向き、およびフィルム１００の面の法線方向に平行な向きである＋ｚ、－ｚの向きに移動可能である。

　一方、加工テーブル２１は＋ｘ、－ｘの向きへの移動可能距離が図１の距離Ｈに制限されており、移動限界の両端には、フィルム１００を一時的に吸着・保持する保持テーブル２５が設けられている。保持テーブル２５は図示しないアクチュエータによって図１の＋ｚ、－ｚの向きに移動可能である。

　加工テーブル２１はマーキング時にフィルム１００を吸着することともに、フィルム１００の搬送時にはフィルム１００に追従して移動することによりフィルム１００の位置ズレを防止する。

　また、加工テーブル２１がフィルム１００の搬送により移動限界に到達した場合は、一時的に保持テーブル２５でフィルム１００を吸着し、加工テーブル２１をフィルム１００から切り離して上流側（巻出器１１側）に加工テーブル２１を戻す。

　また、マーキング装置１ではレーザ加工部３は固定されていてもよいし、位置補正のためのＸＹθステージやＵＶＷステージ等を設けてフィルム１００に対してレーザ加工部３が、水平（ＸＹ）方向およびＺ方向を回転軸とする回転（θ）方向に相対移動可能な構成であってもよい。

　さらに、マーキング装置１はレーザの出力を測定するレーザパワーメータ３３および変換器３５を有している。

　装置ＰＣ７はマーキング装置１の各構成要素を駆動制御するコンピュータであり、装置ＰＣ７には、当該装置ＰＣ７を操作するためのモニタ８、キーボード１０が入出力装置として設けられている。これら入出力装置はタブレット型の入出力装置であっても良い。

　また、装置ＰＣ７は加工テーブル２１、巻出器１１、巻取器１３を制御して、フィルム１００に対してレーザ加工部３を相対的に移動させながらマーキングを行うように加工テーブル２１、巻出器１１、巻取器１３に（ＰＬＣ３７を介して）指令する移動マーキング制御部としての機能も有している。

　さらに、本実施形態では、装置ＰＣ７とＰＬＣ３７がマーキングを制御する制御装置として動作する。より具体的には、装置ＰＣ７はレーザ加工部３のレーザ加工条件（レーザ出力、レーザ発振周波数、ガルバノ走査速度、加工テーブル２１の搬送速度、加工テーブル２１の搬送距離、レーザパワーメータ３３の条件、レーザ加工のレイアウト）の設定と、レーザ加工部３に関わる加工指示制御等を主に行う他、加工が完了したことを意味する情報（加工完了トリガー）をＰＬＣ３７に送信する役割も担う。

　また、ＰＬＣ３７は加工テーブル２１の動作の制御、保持テーブル２５の動作の制御、加工テーブル２１および保持テーブル２５の真空吸着および吸着の解除の制御、図示しない集塵機、レーザ用チラー、テーブルニップ等の動作制御、レーザのメカシャッターの開閉動作の制御等の、レーザ加工部３以外の構成の動作の制御を行う他、動作の制御が完了したことを示す情報（トリガー）を装置ＰＣ７に送信する役割も担う。

　装置ＰＣ７とレーザ加工部３、巻出器１１、巻取器１３、加工テーブル２１、保持テーブル２５、レーザパワーメータ３３（変換器３５）はＰＬＣ（Programmable Logic Controller）３７を介して接続されている。

　さらに、マーキング装置１はレーザ加工部３から照射さえるレーザのドット径を変更する可変部としてのアクチュエータ７１を有している。

　なお、フィルム１００において一度にマーキングを行う領域は、例えば図４に示すようなマーキングエリア２０３になる。

　また、図１ではレーザ加工部３の数は１つであるが、２つ以上のレーザ加工部３をフィルム１００の搬送方向に対して並列な向き（＋ｙ、－ｙの向き）に並べてマーキングを行ってもよい。

　ここで、図５を参照してレーザ加工部３およびアクチュエータ７１の構成および動作の概略について説明する。

　図５に示すように、レーザ加工部３は、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ等のレーザを照射する光源５１、光源５１から照射されたレーザの光路上に設けられ、レーザのドット径を調整するビームエキスパンダ５３、ビームエキスパンダ５３を透過したレーザの方向を変えるためのコーナーミラー５５、５７、コーナーミラー５７から入射されたレーザのＺ軸方向の焦点の調整を行うＺスキャナ５９および対物レンズ６１、対物レンズ６１を透過した光のＸ軸およびＹ軸方向座標を調整するＸＹガルバノスキャナ６３、およびこれらの構成要素の動作を制御するレーザ加工ユニットＰＣ３９を有している。

　また、ビームエキスパンダ５３は複数のレンズ５３ａ、５３ｂを有しているが、レンズ５３ａに対してレンズ５３ｂを光路方向（図５の－ｙ、＋ｙの向き）に相対的に移動させるアクチュエータ７１がレンズ５３ｂに設けられている。

　アクチュエータ７１はレンズ５３ａに対してレンズ５３ｂを光路方向に相対的に移動させることにより、レンズ５３ａとレンズ５３ｂの距離Ｌを調節する。これにより、光源５１から照射されたレーザのドット径を第１のドット径３０３または第２のドット径３０４のいずれかに設定する。

　マーキングの際には、レーザ加工部３では、光源５１から所定の出力で照射されたレーザがビームエキスパンダ５３で所定のドット径に調整され、Ｚスキャナ５９、対物レンズ６１、ＸＹガルバノスキャナ６３で照射する位置座標およびその位置での焦点を調整されて、第１のドット径３０３でフィルム１００の所望の位置に照射される。

　なお、アクチュエータ７１はレンズ５３ｂではなくレンズ５３ａに設けられてもよい。

　また、レーザ加工部３においては、Ｚスキャナ５９と対物レンズ６１の代わりにｆθレンズを用いることも可能である。この場合、ｆθレンズはＸＹガルバノスキャナ６３とフィルム１００の間に配置され、Ｚ軸方向の焦点の調整を行う。
　以上がレーザ加工部３およびアクチュエータ７１の構成および動作の概略である。

　次に、マーキング装置１を用いたマーキングの手順について、図６～図１８を参照して説明する。

　まず、以下の説明においてフィルム１００上に形成する全体描画パターン１１３の例を、図６～図１３を参照して説明する。

　図６に示すように、矩形のマーキングエリア２０３内の全体描画パターン１１３には、配線パターン７０が１６個設けられている。

　また、本実施形態では全体描画パターン１１３から、全体描画パターン１１３の一部を構成する第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７が生成される。そのため、全体描画パターン１１３から第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７を生成する方法について、図７～図１４を参照して詳細に説明する。

　まず、図７に示すような全体描画パターン１１３があり、第１のドット径３０３の直径がＤである場合を考える。この場合、Ｄよりも小さい（幅の狭い）領域３０５、３０６、３０７、３０９はレーザのドット径が第１のドット径３０３の場合は描画できないため、第２のドット径３０４で描画する第２描画パターン１１７として設定される。

　次に、第１のドット径３０３は、第２のドット径３０４よりも、描画の際のレーザのドット径が大きく、大面積を高速で描画できるため、第１のドット径３０３で描画可能な領域（領域３１０）は第１描画パターン１１５として設定されるのが本来は望ましい。

　一方で、本実施形態では第１描画パターン１１５の縁部１１６を埋めるような輪郭パターン１２０を有するパターンとして、第２描画パターン１１７が設定される。逆に言えば、第１描画パターン１１５の縁部１１６は全体描画パターン１１３の縁部３１３に対して内側にオフセットした形状になる。一方で第２描画パターン１１７の外側の縁部１１４（輪郭パターン１２０を含む）は全体描画パターン１１３の縁部３１３と一致する。

　以上の基準に従って、図７の全体描画パターン１１３から第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７を生成すると、第１描画パターン１１５は図８に示すパターンとなり、第２描画パターン１１７は図９に示すパターンとなる。

　また、第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７を重ねると、図１０および図１１に示すように重ね合わせ領域１１８を生じる。即ち、第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７は、互いに重ね合わせて描画されることでフィルム１００に対して全体描画パターン１１３が形成されるものである。

　なお、図１１に示すように、第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７におけるＸ方向の重ね合わせ量をＶｘと称し、Ｙ方向の重ね合わせ量をＶｙと称する。また、全体描画パターン１１３の縁部３１３に対する第１描画パターン１１５の縁部からのＸ方向のオフセット量をＧｘと称し、Ｙ方向のオフセット量をＧｙと称する。

　ここで、第１描画パターン１１５の縁部を第２描画パターン１１７の輪郭パターン１２０として設定するのは以下の２つの理由によるものである。

　まず、レーザ加工部３は第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７に基づきマーキングを行うが、レーザのドット形状は平面形状が円形である。そのため、図１２に示すように、Ｄよりも大きい領域３１０全体を仮に第１描画パターン１１５としてレーザ加工部３でマーキングすると、第１描画パターン１１５の縁部と実際に描画されるパターンの間には一定の隙間３１５が生じる。

　このような隙間３１５はドット径を第２のドット径３０４として領域３１０に描画を行った場合でも生じるが、第１のドット径３０３の方が第２のドット径３０４よりもドット径が大きいため、第１のドット径３０３で描画した場合の方が、隙間３１５はより大きくなる。

　そのため、第２描画パターン１１７を第１描画パターン１１５の縁部を埋めるような輪郭パターン１２０を含むパターンとして設定することにより、領域３１０全体を第１描画パターン１１５とする場合と比べて隙間３１５をより小さくでき、全体描画パターン１１３の精度を向上させることができる。これが第１の理由である。

　次に、マーキング装置１においては、レーザ加工部３の位置合わせ精度、マーキング時の経時変化等により、実際に描画されるパターンの位置が第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７からズレを生じる場合がある。

　この場合、第１描画パターン１１５の方が第２描画パターン１１７よりもズレ量が大きい。これは、第１のドット径３０３の方が第２のドット径３０４よりよりもドット径が大きいためである。そのため、第１描画パターン１１５のズレが特に問題となる。

　そこで、第１描画パターン１１５の縁部を第２描画パターン１１７として設定することにより、第１描画パターン１１５で描画するべき領域が、実際にはズレを生じたとしても、ズレを生じた分は第２描画パターン１１７の領域内に描画される。

　より正確には、図１１に示すように全体描画パターン１１３の縁部３１３に対する第１描画パターン１１５の外周からのオフセット量Ｇｘ、Ｇｙが重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙ以下の場合は、第１描画パターン１１５のズレ量がＧｘ、Ｇｙ以下であれば、ズレを生じた分は第２描画パターン１１７の領域内または重ね合わせ領域１１８の領域内に描画される。

　一方で、オフセット量Ｇｘ、Ｇｙが重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙよりも大きい場合は、第１描画パターン１１５のズレ量がＶｘ、Ｖｙ以下であれば、ズレを生じた分は第２描画パターン１１７の領域内または重ね合わせ領域１１８の領域内に描画される。

　そのため、ズレを生じた分をオフセット量Ｇｘ、Ｇｙ又は重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙの範囲で吸収することができ、実際に描画されるパターンそのものはズレの有無によらず、全体描画パターン１１３と同じ形状にできる。これが第２の理由である。
　以上が全体描画パターン１１３から第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７を生成する方法である。

　このようにレーザ加工部３のドット径を可変にして異なる複数のドット径を用い、大面積を加工する必要がある部分をドット径の大きい方で高速描画し、微細な加工を要する部分をドット径の小さい方で精密に描画することにより、マーキング装置１は単純構成で高速かつ微細に描画が実現可能である。

　特に、マーキング装置１では１つのレーザ加工部３で異なるドット径によるマーキングを行うため、異なるドット径ごとに複数のレーザ加工部を設けてマーキングを行う場合と比べて装置構成が単純であり、レーザ加工部間で複雑な精度校正作業も不要になる。

　さらに、マーキング装置１では第１描画パターン１１５の縁部を第２描画パターン１１７の輪郭パターン１２０として設定することにより、第１描画パターン１１５で描画するべき領域が、実際にはズレを生じたとしても、ズレを生じた分は第２描画パターン１１７の領域内に描画される。
　そのため、マーキング装置１はより加工精度を向上できる。

　なお、図１１では第２描画パターン１１７のうち、第１描画パターン１１５の縁部を埋めるパターンの幅（図１１ではＸ方向の幅をＳｘ、Ｙ方向の幅をＳｙと記す）は第２のドット径３０４の直径と同じである。即ち第２描画パターン１１７はドット一列で形成されている。

　一方で、第２描画パターン１１７は必ずしもドット一列で形成する必要はなく、図１３に示すような複数列で形成してもよい。

　このように複数列にすることにより、一列の場合と比べて重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙおよびオフセット量Ｇｘ、Ｇｙを大きくすることができる。
　そのため、第１描画パターン１１５（および第２描画パターン１１７）の許容されるズレ量を、より大きくすることができる。

　ただし、列数や重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙが大きくなるほど、第２描画パターン１１７の面積が大きくなり、描画に要する時間が長くなる。
　そのため、重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙと列数は、予想されるズレ量と作業時間とを比較して適切な範囲が選択されるのが望ましい。

　例えば、マーキング時の経時変化等によるマーキング位置の想定される第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７の位置ずれを各々α、βとすると、重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙは最低でもα＋βが必要となる。さらに、第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７が互いに反対方向に最大量ずれた場合は、ドット径が円であることに由来した隙間（図１２の隙間３１５参照）が生じる可能性があるため、この隙間を埋められる量をγとすると、実際の重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙはα＋β＋γとなる。

　また、上記の通り第２描画パターン１１７の列数は、重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙの大きさおよびオフセット量Ｇｘ、Ｇｙの大きさによって増減する。即ち重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙおよびオフセット量Ｇｘ、Ｇｙが大きくなるほど列数を増やすのが望ましく、重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙおよびオフセット量Ｇｘ、Ｇｙが小さいほど列数を減らすのが望ましい。
　以上がフィルム１００上に形成する全体描画パターン１１３の例の説明である。

　次に、マーキングの手順について図１４を参照して説明する。なお、以下の説明では第１のドット径３０３が直径０．１ｍｍ、第２のドット径３０４が直径０．０５ｍｍであるものと仮定する。即ち、第２のドット径３０４の直径が第１のドット径３０３の直径の１／２であると仮定する。

　まず、マーキング装置１の装置ＰＣ７（の制御部６）は、全体描画パターン１１３および全体描画パターン１１３に対応する第１描画パターン１１５、第２描画パターン１１７が記憶部７ａに登録されているか否かを判断し（図１４のＳ１）、登録されている場合は登録されたパターンに従ってマーキング（パターンの描画）を行う（図１４のＳ２）。

　第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７が登録されていない場合は、装置ＰＣ７の制御部６は以下の手順に従って第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７（部分描画パターン）を生成して登録する。なお、ここでは部分描画パターンを生成する部分描画パターン生成部として装置ＰＣ７を使用しているが、部分描画パターンの生成は装置ＰＣ７を使用するのではなく、他のコンピュータを使用してもよい。

　まず、装置ＰＣ７の制御部６は全体描画パターン１１３に対応するＣＡＤデータ等のパターン形状のデータを読み込む（図１４のＳ３）。

　次に、装置ＰＣ７の制御部６は第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７の重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙ、全体描画パターン１１３の縁部３１３に対する第１描画パターン１１５のオフセット量Ｇｘ、Ｇｙ、および第２描画パターン１１７の列数を設定する（図１４のＳ４）。具体的には作業者に重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙ、オフセット量Ｇｘ、Ｇｙおよび第２描画パターン１１７の列数を入力させるか、あるいはこれらのデータを他のＰＣや記憶媒体から読み込む。

　次に、装置ＰＣ７の制御部６は読み込んだＣＡＤデータをガーバーデータに変換する（図１４のＳ５）。

　次に、装置ＰＣ７の制御部６は全体描画パターン１１３から、第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７を生成し、登録する（図１４のＳ６）。具体的な生成の仕方は図６～図１３を参照して説明した通りであるが以下に簡単に説明する。

　即ち、分割描画パターン生成部は、全体描画パターン１１３の形状、Ｓ４で設定された第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７の重ね合わせ量Ｖｘ、Ｖｙ、全体描画パターン１１３の縁部３１３に対する第１描画パターン１１５のオフセット量Ｇｘ、Ｇｙおよび第２描画パターン１１７の列数に基づいて第２描画パターン１１７を生成する。

　次に、装置ＰＣ７の制御部６は第１描画パターン１１５を描画する際の光源５１の描画エネルギー（レーザ出力や発振周波数）の設定を行い、設定した描画エネルギーを記憶部７ａの第１の部分格納領域１４等に登録する（図１４のＳ７）。ここでは、第１のドット径３０３で描画する場合の光源５１のレーザ出力を１０００ｍＷ、周波数を１０ｋＨｚに設定するものと仮定する。

　次に、装置ＰＣ７の制御部６は第２描画パターン１１７を描画する際の光源５１の描画エネルギー（レーザ出力や発振周波数）の計算を行う（図１４のＳ８）。ここでは、第２描画パターン１１７を描画する際の単位面積当たりの描画エネルギーが第１描画パターン１１５を描画する際の単位面積当たりの描画エネルギーと実質的に等しくなるように計算を行う。これは、第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７はドット径が異なるため、単純に光源５１が同じレーザ出力や発振周波数で第１描画パターン１１５および第２描画パターン１１７の描画を行うと、描画の際に単位面積当たりの描画エネルギーが異なってしまい、第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７で描画のムラ（加工深さの違い等）が生じるためである。

　この例では第２のドット径３０４の直径が第１のドット径３０３の直径の１／２であるため、第２のドット径３０４の面積は第１のドット径３０３の面積の１／４になる。そこで、第２のドット径３０４で描画する場合の光源５１のレーザ出力は、第１のドット径３０３で描画する場合のレーザ出力の１／４である２５０ｍＷに設定される。

　また、加工速度が等しい場合、第２のドット径３０４で描画する場合にレーザを一回照射する毎のＸＹ方向の移動量は第１のドット径３０３の１／２になるため、発振周波数は第１のドット径３０３で描画する場合の発振周波数の２倍である２０ｋＨｚに設定される。

　次に、装置ＰＣ７の制御部６はＳ８で計算した描画エネルギーを記憶部７ａの第２の部分格納領域１６等に登録する（図１４のＳ９）。

　次に、全体描画パターン１１３の描画方法（図１４のＳ２）について、図１５～図１８を参照して、より詳細に説明する。

　まず、マーキング装置１（の装置ＰＣ７のＰＬＣ３７）は巻出器１１および巻取器１３を図示しないモータ等で駆動し、レーザ加工部３が描画可能な位置にフィルム１００のマーキングエリア２０３が配置されるようにフィルム１００を＋ｘの向きに搬送する（図１５のＳ１１、図１６（ａ））。この際、加工テーブル２１はＰＬＣ３７の制御を受けて、マーキングエリア２０３の下面を吸着保持しつつ、移動する。加工テーブル２１の移動が完了すると、ＰＬＣ３７は移動が完了したことを意味する情報（移動完了トリガー）および加工テーブル２１の位置情報を装置ＰＣ７に送信する。

　次に、移動完了トリガーおよび加工テーブル２１の位置情報を受信した装置ＰＣ７は、レーザ加工部３（のレーザ加工ユニットＰＣ３９）にまずレーザのドット径を第１のドット径３０３に設定するように指示する（図１５のＳ１２）。なお、この際には装置ＰＣ７はレーザ加工部３に描画エネルギー（レーザ出力および周波数）も第１のドット径３０３に対応した値にするように指示する。

　次に、装置ＰＣ７は、レーザ加工部３（のレーザ加工ユニットＰＣ３９）第１描画パターン１１５の加工を指示する。指示を受けたレーザ加工部３は、第１描画パターン１１５に基づき、マーキングエリア２０３にレーザを照射し、パターニングを行う（図１５のＳ１３、図１６（ｂ））。

　次に、装置ＰＣ７はレーザ加工部３（のレーザ加工ユニットＰＣ３９）にレーザのドット径を第２のドット径３０４に設定するように指示する（図１５のＳ１４、図１６（ｂ））。この際には装置ＰＣ７はレーザ加工部３に描画エネルギー（レーザ出力および周波数）も第２のドット径３０４に対応した値にするように指示する。

　次に、装置ＰＣ７は、レーザ加工部３（のレーザ加工ユニットＰＣ３９）に第２描画パターン１１７の加工を指示する。指示を受けたレーザ加工部３は、第２描画パターン１１７に基づき、マーキングエリア２０３にレーザを照射し、パターニングを行う（図１５のＳ１５）。

　加工が完了すると、装置ＰＣ７は加工が完了したことを意味する情報（加工完了トリガー）をＰＬＣ３７に送信する。

　次に、加工完了トリガーを受信したでマーキング装置１のＰＬＣ３７は加工テーブル２１の位置が下流側（巻取器１３側）の移動限界にあるか否かを判断し（図１５のＳ１６）下流側の移動限界にない場合はＳ１１に戻り、移動限界にある場合はＳ１７に進む。

　加工テーブル２１の位置が下流側の移動限界にある場合、マーキング装置１は加工テーブル２１を上流側（巻出器１１側）に戻す必要があるため、以下の手順に従って加工テーブル２１を移動させる。

　まず、マーキング装置１のＰＬＣ３７は図示しないアクチュエータ等を用いて保持テーブル２５を＋ｚの向きに移動させ、フィルム１００を吸着保持する（図１５のＳ１７、図１６（ｃ））。

　次に、マーキング装置１のＰＬＣ３７は加工テーブル２１によるフィルム１００の吸着を解除し、駆動部２３を用いて加工テーブル２１を－ｚの向きに移動させてフィルム１００から引き離す（図１５のＳ１８、図１７（ａ））。

　次に、マーキング装置１のＰＬＣ３７は駆動部２３を用いて加工テーブル２１を－ｘの向きに移動させ、上流側に移動させる（図１５のＳ１９、図１７（ｂ））。

　次に、マーキング装置１のＰＬＣ３７は駆動部２３を用いて加工テーブル２１を＋ｚの向きに移動させて再びフィルム１００と接触させ、フィルム１００を吸着させる（図１５のＳ２０、図１７（ｃ））。

　次に、マーキング装置１のＰＬＣ３７は保持テーブル２５のフィルム１００への吸着を解除し、保持テーブル２５を－ｚの向きに移動させ、フィルム１００から引き離す（図１５のＳ２１、図１７（ｄ））。

　以後は、マーキングエリア２０３をすべて加工するまでＳ１１～Ｓ２１を繰り返す。

　このように、加工テーブル２１が常にマーキングエリア２０３を下から吸着保持することにより、マーキング時のフィルム１００の位置ずれを最小限に抑えることができる。
　以上がマーキング装置１を用いたマーキングの手順である。

　このように、本実施形態によれば、マーキング装置１は、第１のドット径３０３および第１のドット径３０３よりもドット径の小さい第２のドット径３０４でフィルム１００にマーキングを行うレーザ加工部３と、レーザ加工部３のドット径を変更するアクチュエータ７１と、全体描画パターン１１３の一部を構成するパターンであり、第１のドット径３０３で描画する第１描画パターン１１５および全体描画パターン１１３の一部を構成するパターンであり、第２のドット径３０４で描画する第２描画パターン１１７を登録する、部分描画パターン登録部としての装置ＰＣ７を有する。
　そのため、マーキング装置１は単純構成で高速かつ微細に描画が実現可能である。

　以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されることはない。

　例えば、上記した実施形態では、マーキング装置１として、レーザを用いたマーキングを行う装置を例示したが、本発明は何らこれに限定されるものではなく、被加工物にマーキング可能な装置であれば、例えばインクジェットやディスペンサ等の塗布装置を用いてマーキングする装置であってもよい。

　また、上記した実施形態では、レーザ加工部３は第１のドット径３０３と第２のドット径３０４の２つのドット径で描画を行っているが、ドット径は３つ以上でもよい。この場合、部分描画パターンも第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７の２つだけではなく、３つ以上になる。

　また、本実施形態では全体描画パターン１１３について、まず第１描画パターン１１５の描画を行った後に、第２描画パターン１１７の描画を行っているが、描画の順番は逆でもよい。即ち、まず第２描画パターン１１７の描画を行った後に、第１描画パターン１１５の描画を行ってもよい。

　同様に、本実施形態では第１描画パターン１１５を描画する際の光源５１の描画エネルギーをまず設定し、次に第２描画パターン１１７を描画する際の光源５１の描画エネルギーを設定しているが、この順番も逆でもよい。

　さらに、上記した実施形態では第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７は全体描画パターン１１３を分割したパターンとなっているが、第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７は必ずしも分割したパターンである必要はなく、例えば図１０のように全体描画パターン１１３に第１描画パターン１１５と第２描画パターン１１７の領域を上書きする形で１つのパターンを生成してもよい。

　また、本発明が適用できるマーキング対象（被加工物）としては、上記フィルム１００などの長尺シートに限定されず、ガラス板やプリント基板などの矩形基板や、半導体ウエハーやガラスウエハーなどの円形基板等が例示できる。

１　　　　：マーキング装置
３　　　　：レーザ加工部
６　　　　：制御部
７　　　　：装置ＰＣ
７ａ　　　：記憶部
８　　　　：モニタ
１０　　　：キーボード
１１　　　：巻出器
１２　　　：格納領域
１３　　　：巻取器
１４　　　：第１の部分格納領域
１６　　　：第２の部分格納領域
２１　　　：加工テーブル
２３　　　：駆動部
２５　　　：保持テーブル
３３　　　：レーザパワーメータ
３５　　　：変換器
３７　　　：ＰＬＣ
３９　　　：レーザ加工ユニットＰＣ
５１　　　：光源
５３　　　：ビームエキスパンダ
５３ａ　　：レンズ
５３ｂ　　：レンズ
５５　　　：コーナーミラー
５７　　　：コーナーミラー
５９　　　：Ｚスキャナ
６１　　　：対物レンズ
６３　　　：ＸＹガルバノスキャナ
７０　　　：配線パターン
７１　　　：アクチュエータ
１００　　：フィルム
１０１　　：基材
１０３　　：金属層
１１３　　：全体描画パターン
１１４　　：縁部
１１５　　：第１描画パターン
１１６　　：縁部
１１７　　：第２描画パターン
１１８　　：重ね合わせ領域
１２０　　：輪郭パターン
２０３　　：マーキングエリア
３０３　　：第１のドット径
３０４　　：第２のドット径
３０５　　：領域
３０６　　：領域
３０７　　：領域
３０９　　：領域
３１０　　：領域
３１３　　：縁部
３１５　　：隙間
Ａ　　　　：領域

Claims

　被加工物に設定したマーキングエリアに所定の描画パターンを描画するマーキング装置において、
　第１のドット径および前記第１のドット径よりもドット径の小さい第２のドット径で前記被加工物にマーキングを行うマーキング部と、
　前記マーキング部のドット径を変更する可変部と、
　前記描画パターンの一部を構成するパターンであり、前記第１のドット径で描画する第１描画パターンおよび前記描画パターンの一部を構成するパターンであり、前記第２のドット径で描画する第２描画パターンを登録する、部分描画パターン登録部と、
　を有するマーキング装置。
　前記第１描画パターンと前記第２描画パターンとは、互いに重ね合わせて描画されることで前記被加工物に対して所定の前記描画パターンが形成されるものであり、
　前記第２描画パターンには、前記第１描画パターンの縁部を埋めるような輪郭パターンが含まれている、請求項１に記載のマーキング装置。
　前記第２描画パターンの前記輪郭パターンは複数列で構成される、請求項２に記載のマーキング装置。
　前記第２描画パターンにおける前記輪郭パターンの列数を設定する輪郭列数設定部を備え、
　前記部分描画パターン登録部には、前記輪郭列数設定部で設定された列数の前記輪郭パターンを有する前記第２描画パターンが登録されている、請求項３に記載のマーキング装置。
　前記第１描画パターンと前記第２描画パターンとの重ね合わせ量を設定する重ね合わせ量設定部と、
　前記描画パターンの縁部に対する前記第１描画パターンの縁部のオフセット量を設定するオフセット量設定部を備えた、請求項２～４のいずれか一項に記載のマーキング装置。
　前記被加工物と前記マーキング部を相対的に移動させる相対移動部と、
　前記相対移動部を制御して前記被加工物に対して前記マーキング部を相対的に移動させながらマーキング指令を行う移動マーキング制御部を備えた、
請求項１～５のいずれか一項に記載のマーキング装置。
　前記被加工物にマーキングする全体の前記描画パターンを全体描画パターンとして登録する全体描画パターン登録部と、
　前記全体描画パターンから前記第１描画パターンおよび前記第２描画パターンを生成する部分描画パターン生成部を備えた、請求項１～６のいずれか一項に記載のマーキング装置。
　前記マーキング部は、
　前記被加工物にレーザでマーキングを行う光源と、
　前記光源から照射されたレーザの光路上に設けられた複数のレンズを有し、複数の前記レンズの間の距離で前記レーザのドット径を調節するビームエキスパンダを有し、
　前記可変部は、
　複数の前記レンズの少なくとも一方に設けられ、複数の前記レンズの少なくとも一方を他方に対して移動させて前記レーザのドット径を前記第１のドット径または前記第２のドット径のいずれかに設定するアクチュエータを有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のマーキング装置。