JP2003131392A - レーザビームによるマーキング方法及び装置 - Google Patents
レーザビームによるマーキング方法及び装置Info
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Abstract
がらレーザビームで識別コードをマーキングする場合、
濃度や形状が均質な識別コードをマーキング可能にする
マーキング方法及び装置を提供する。 【解決手段】 被マーキング物品50を載置したステー
ジ2と、該ステージ2の上方に配置した露光ユニット1
とを相対移動させ、露光ユニット1から出力するレーザ
ビームにより被マーキング物品50に識別コードCをマ
ーキングする方法及び装置において、露光ユニット1か
ら出力するレーザビームを前記相対移動方向と直交する
方向に時系列的に順次偏向させるように走査すると共
に、その照射方向を前記相対移動方向に同期するように
ずらせ、被マーキング物品50上の照射点を直交座標状
に整列させる。
Description
上にレーザビームにより識別コードをマーキングするマ
ーキング方法及び装置に関し、更に詳しくは、液晶パネ
ル製造工程等においてフォトレジスト塗布基板に履歴管
理や品質管理等のための識別コードをレーザビームによ
り露光するマーキング方法及び装置に関する。
トレジスト(即ち、感光樹脂)が塗布されたガラス基板
に、パターン露光装置により回路パターンを露光する他
に、識別露光装置により基板識別コードやパネル識別コ
ード等を露光したり、また周辺露光装置により基板周辺
部分の不要レジスト部分を露光したりしてから、現像装
置により現像処理する。このように現像処理が済んだガ
ラス基板からは、複数枚に分割された液晶パネルが製作
される。
現像処理をしたガラス基板を例示したものである。
1が多列に並ぶように露光されると共に、基板周辺に履
歴管理や品質管理等のために基板識別コード50aがマ
ーキングされている。また、ガラス基板50には、複数
の液晶パネル51に分割された後も、特定の液晶パネル
51が識別できるように各液晶パネル51に配列番号等
を付加したパネル識別コード51aがマーキングされ、
さらに個々の液晶パネル51を縦列の分断単位に管理可
能なように、各縦列毎に分断位置情報等を付加した分断
基板識別コード50bがマーキングされている。
数の小型液晶パネル51を分離して製造する場合には、
分断基板識別コード50bやパネル識別コード51aが
必要になる。ただし、ここに基板識別コード50a、分
断基板識別コード50b、パネル識別コード51aなど
の呼称や分割数等はあくまでも一例であって、液晶パネ
ルの種類等により変わることはいうまでもない。
a、分断基板識別コード50b、パネル識別コード51
a等の識別コードをマーキングする方法としては、一定
位置に固定した露光ユニットに対して、ガラス基板を載
せたステージをNC制御により一定の速度で移動させな
がら、レーザビームを複数に分岐し、これら複数のレー
ザビームをガラス基板上の所定位置に選択照射すること
により、識別コードをマーキングするという方法が採ら
れていた。
ーザビームを複数のビームに分岐し、その複数のビーム
をガラス基板上の所定位置に選択照射するとき、ガラス
基板を載せたステージを相対移動させながら行うため、
ビーム相互間の照射点にずれを生じ、そのずれによりビ
ームの形状やエネルギーにばらつきが発生するため、均
質な濃度や形状の識別コードをマーキングできなくなる
ことがあるという問題があった。
ユニットとステージとを相対移動させながらレーザビー
ムで識別コードをマーキングする場合、濃度や形状が均
質な識別コードをマーキング可能にするマーキング方法
及び装置を提供することにある。
明のレーザビームによるマーキング方法は、被マーキン
グ物品を載置したステージと、該ステージの上方に配置
した露光ユニットとを相対移動させ、前記露光ユニット
から出力するレーザビームにより前記被マーキング物品
上に識別コードをマーキングする方法において、前記露
光ユニットから出力するレーザビームを前記相対移動方
向と直交する方向に時系列的に順次偏向させるように走
査すると共に、その照射方向を前記相対移動方向にずら
せ、前記被マーキング物品上の照射点を直交座標に整列
させることを特徴とするものである。
ング物品を載置したステージと、該ステージの上方に配
置した露光ユニットとを相対移動させ、前記露光ユニッ
トから出力するレーザビームにより前記被マーキング物
品上に識別コードをマーキングする方法において、前記
ステージ又は該ステージ上の被マーキング物品の表面の
直交座標を前記相対移動方向に対して斜めにし、前記露
光ユニットから出力するレーザビームを前記相対移動方
向と直交する方向に時系列的に順次偏向させるように走
査することにより、前記被マーキング物品上の照射点を
直交座標に整列させることを特徴とするものである。
置は、被マーキング物品を載置するステージと、該ステ
ージの上方に配置した露光ユニットとを相対移動可能に
し、前記露光ユニットを、該露光ユニットから出力する
レーザビームを前記相対移動方向と直交する方向に時系
列的に順次偏向させるように走査するビーム偏向手段
と、該ビーム偏向手段で偏向したレーザビームの照射方
向を前記相対移動方向にずらせる方向補正手段とから構
成したことを特徴とするものである。
ング物品を載置するステージと、該ステージの上方に配
置した露光ユニットとを相対移動可能にすると共に、前
記ステージ又は該ステージ上の被マーキング物品の表面
の直交座標を前記相対移動方向に対して斜めにし、前記
露光ユニットを、該露光ユニットから出力するレーザビ
ームを前記相対移動方向と直交する方向に時系列的に順
次偏向させるように走査するビーム偏向手段と、該ビー
ム偏向手段で偏向したレーザビームを拡大する投影光学
手段と、該投影光学手段を出たレーザビームの照射方向
を変える方向補正手段とから構成したことを特徴とする
ものである。
出力したレーザビームを、露光ユニットとステージとの
相対移動方向に直交する方向に時系列的に順次偏向分岐
させて走査し、その相対移動方向に直交する方向に隣り
合うビーム間の照射時間差のずれをなくすように照射方
向を補正するため、各ビームのエネルギー分布や形状が
大幅に変わることなく、形状・濃度が均質な識別コード
をマーキングすることができる。
を参照して具体的に説明する。
るマーキング装置を例示する。
保持するステージである。基板50は被マーキング物品
としてステージ2の上に置かれ、その表面にフォトレジ
スト(即ち、感光樹脂)が塗布されている。露光ユニッ
ト1は、図では平行に並ぶ2セットだけを図示している
が、基板50の幅方向全体にわたり多数列を配置するよ
うにしたものであってもよい。
0は、不図示の移載ロボットやコンベアなどの搬送出機
構によりステージ2の上に搬送されて載置される。ステ
ージ2には、平面視矩形の長辺方向と短辺方向とを直交
座標のX軸方向とY軸方向とするとき、それぞれX軸方
向とY軸方向とに独立に移動させる駆動機構と表面に垂
直な軸を中心に回動させる回転機構(いずれも図示せ
ず)とが設けられ、さらに表面には多数の吸引孔と複数
の基板支持ピン(図示せず)が出没するように設けられ
ている。
ステージ2の表面に突出させた基板支持ピンの上に載せ
られると、基板支持ピンが下降してステージ2の上に降
ろされ、次いで吸引孔に負圧が作用して吸着保持され
る。
位置は常に一定ではないため、予め登録された基準位置
からどれくらいずれているかが測定され、その測定値に
基づいて基準位置にセットされる。位置の測定方法は特
に限定されないが、変位センサやCCDカメラと画像処
理による変位測定法などで測定できる。或いは、基板5
0をステージ2に保持させる前に、基準となる場所に横
から押さえ込んで位置合わせする方法であってもよい。
御により予め登録されたデータを基に識別コードの露光
開始位置へ移動させる。露光開始位置は事前操作により
登録しておき、ずれ量を補正計算した状態にする。
ず)から1本のレーザビーム10をパルス出力し、ビー
ムスプリッター21により直進のレーザビーム11と方
向変更するレーザビーム12とに分岐される。レーザビ
ーム10のパルス出力は、例えば、図2に示すように時
間ta の発光Aと時間tb の消光Bとを高速で交互にパ
ルス的に繰り返す。
ム22で方向変更され、他方のレーザビーム12と平行
なレーザビーム13になる。2本の平行なレーザビーム
12,13は、それぞれビーム偏向機構23を通過する
ことにより、露光ユニット1に対するステージ2の相対
移動方向(矢印F方向)に直交する方向に時系列的に順
次複数段階に偏向させられて、複数のレーザビーム1
4,14a〜14fに分岐する(図3(a)〜(d)参
照)。図では7段階に分岐させているが、段数は特に限
定されない。
ではないが、例えば音響光学素子が用いられ、上記のよ
うに1本のレーザビームの出射方向を複数段階に偏向す
ることができる。
偏向機構23を通過するレーザビームのうち、偏向させ
られずに直進したレーザビーム14は、集光レンズ24
を通過したのち透過フィルター25に遮光される。ビー
ム偏向機構23により時系列的に順次異なる角度に偏向
させられたレーザビーム14a〜14fは、集光レンズ
24を通過することにより平行なレーザビーム15a〜
15fになる。
ム16a〜16fは、次いで角度可変のミラー31に反
射して照射方向が変えられ、レーザビーム17a〜17
fになる(図5参照)。方向転換したレーザビーム17
a〜17fは、図4に示すように集光レンズ26により
集光されたレーザビーム18a〜18fになり、基板5
0上に照射されることにより表面のフォトレジストを露
光し、これらレーザビーム18a〜18fの露光点の集
積により文字及び/又は2次元図形からなる識別コード
C(51a)がマーキングされる。
すように、ステージ2を矢印F方向に一定の速度vで移
動させながら、その移動方向に直交する方向に複数のレ
ーザビーム18a〜18fを時系列的に順次走査させて
露光することによりマーキングされる。
ラー31が一定角度に固定されている場合には、矢印F
方向に移動する基板50に対しその移動方向に直交する
ようにレーザビーム18a〜18fが順次走査すると、
その露光点a,b,c,d,e,fは、各レーザビーム
間の照射タイミングのずれ(差)により、露光方向が移
動方向Fに対して順次斜めにずれる(図8参照)。続い
てレーザビーム18a〜18fが走査するときの露光点
g,h,i,j,k,l、その次の露光点m,n,o,
p,q,rも、上記同様に斜めになるため識別コードC
は歪んだ形状になる。
q,rにおいて、実線で囲んだ点はビーム偏向機構23
がONになってレーザビームが照射され、実際に露光さ
れた点を意味し、破線で囲んだ点は偏向機構23がOF
Fであって、レーザビームが照射されずに露光されなか
った点を意味する。この破線の点は正確には非露光点で
あるが、破線で表示することで便宜的に露光点と称し
た。
うに、ミラー31が長手方向に平行な回転軸31aを中
心にミラー回転機構32により矢印方向に回転するよう
になっているため、反射するレーザビーム17a〜17
fの照射方向が時系列的にステージ2(基板50)の移
動方向Fに順次ずれていく。そのため、図9に示すよう
にレーザビーム18a〜18fの走査方向がステージ2
の移動に同期して移動方向Fに順次斜めにずれていき、
その結果、レーザビーム18a〜18fの露光点a,
b,c,d,e,f、次の露光点g,h,i,j,k,
l、さらに次の露光点m,n,o,p,q,rが直交座
標の状態に整列する。したがって、均一に格子状に整列
した識別コードCがマーキングされる。
〜18fの走査方向を、ステージ2(基板50)の移動
方向Fに対して斜めにする方法として、反射ミラー31
を図5のように回転させたが、図6に示すように、反射
ミラー31の長手方向の中間に回転軸32aを直交する
ように取り付け、この回転軸32aをミラー回転機構3
2により矢印方向に回転させるものであってもよい。ま
た、図7に示すように、反射ミラーを多角形ミラー33
にし、この多角形ミラー33の軸を回転軸としてミラー
回転機構32で回転させるようにしたものであってもよ
い。
ダブプリズムその他の形および手段を用いることも可能
である。
可変にするものであるが、予め露光ユニット1、または
反射ミラー31の取り付け角度を変えておき、図9に示
すように、ビーム走査方向が基板移動方向に対し直交で
はなく一定の角度を持たせて、その結果ビーム露光方向
が基板移動方向Fと直交となるように設定した場合で
も、上記と同様の作用効果を得ることができる。或い
は、ステージ2(基板50)の移動方向F(相対移動方
向)を、図10に示すように、平面視にてビーム走査方
向に対して斜めにするようにしたものであってもよい。
出力するもののほか、高速で偏向角度が変えられるもの
であれば、連続出力されるレーザビームであってもよ
い。連続的に出力するレーザビームの場合、図11に示
すように、ビームの偏向角度θが切り替わる時間を
t1 、ビーム偏向角度θが変化しない時間をt2 とすれ
ば、両時間ともビームを照射させることになる。しか
し、時間t1 が時間t2 に比べて十分に短く、かつレジ
スト感度に影響しない時間であれば、所定の位置に露光
することが可能である。
は均等でない場合が多いが、その場合でもフォトレジス
トに与えるエネルギーが十分あれば感光される。また、
実際の露光エネルギーとフォトレジストの感度、光学系
の組み付け精度や表面反射などにより、露光点が厳密に
完全な正方形にならないことがあるが、識別コードの視
認性に問題の無い場合がほとんどである。ビーム形状
は、フィルターやレンズの形状や間隔や組み合わせを変
えることにより、円形や多角形など自在に変えることが
できる。
をビームスプリッタ21で2分岐させて使用する場合を
説明したが、その分岐数としては3以上であってもよ
く、或いは分岐せずに1本のままで使用してもよい。ま
た、ビームスプリッタはビームを分岐できるものであれ
ば特に限定されるものではなく、ハーフミラーなどの他
の手段を使用してもよい。
で偏向させたレーザビーム14a〜14fは、集光レン
ズ24によって平行光にするようにしている。しかし、
本発明において偏向後のレーザビームを平行光にするこ
とは必ずしも必須ではなく、図12に例示するように、
ビーム偏向機構23で広がったレーザビームを、平行光
にすることなく、そのままミラー31に反射させて投影
レンズなどの光学手段26で集光し、基板50の上に照
射露光させることもできる。また、偏向させたレーザビ
ームを再び集光させる場合、用いられる投影光学系が有
限系、無限系であることや、使用するミラーの枚数は問
わない。
ジの方向を変えて走査させることによりマーキングが可
能である。識別コードを露光し終わった後は、基板搬出
位置にステージを移動し、基板の吸着を解除したあと基
板支持ピンを上げ、基板を基板搬送出機構に載せて搬出
する。この後は再び未露光基板を搬入して露光操作を行
い、露光が終われば排出するという一連の動作を繰り返
す。
を偏向分岐させる手段として、ビーム偏向機構23によ
り複数段の偏向照射を行うようにしている。これを、図
13に示す実施形態の様に、ビーム偏向機構23は発光
と消光の選択照射だけを行い、レーザビームの偏向操作
は、ミラー回転機構30で回転する多角形ミラー28を
使うようにしたものであってもよい。また、このときの
多角形ミラー28としては、図14に示す例のように、
平ミラー29を左右に回転させるものであってもよい。
定状態にし、基板保持用のステージ2の方を直交座標の
X軸方向とY軸方向にそれぞれ独立に移動可能にしてい
る。しかし、この関係を反対にして、露光ユニット1の
方を直交座標のX軸方向とY軸方向とにそれぞれ独立に
移動可能にするものであってもよい。
設ける場合、これら露光ユニット間の間隔は移動機構に
より任意の大きさに可変にすることにより、識別コード
の露光場所を任意に変更できるようになっていることが
望ましい。
てレーザビームで露光マーキングする場合のほか、レー
ザビームの種類を変更することにより、金属成膜付の基
板、ガラス基板、シリコンウェハ基板に対して直接彫り
込み(ダイレクト・マーキング)を行う場合のマーキン
グにも適用することができる。
ジスト塗布基板に識別コードをマーキングするに当た
り、レーザビームとしてYAGレーザの第3高調波の波
長λ=355nm付近のレーザビームを使用し、基板に
塗布するフォトレジストとして、この波長で感光する樹
脂を選択した。
kHzに設定し、基板に集光した時のレーザビームのワ
ーク面での幅W=0.050mm、隣り合うビーム同士
の間隔p=0.050mm、ビームの厚さ方向にステー
ジを移動させる速度v=500mm/秒に設定した。
段階に偏向させ、そのうち6方向のビームが透過フィル
ター25を通って基板に照射するようにし、6方向のビ
ームを10kHzで選択照射するようにした。
にステージが移動する距離Dは、 D=v/f で表され、隣り合うビーム同士のずれは0.0083
(mm)となり、次列のビーム同士との間隔は、 D=6×500/60000=0.05(mm) になった。
F時間をtb 、デューティ比rを r=ta /(ta +tb ) と定義し、r=10%に設定することで、1パルス当た
りのレーザ照射時間taは ta =r/f となった。
0.045mmとすると、実際の照射長さLは L=d+v・ta L=d+v・r/f となり、L=0.050mmとなるので、各レーザビー
ムを50μm間隔の格子状に露光することができた。
示す様な文字や図形からなるドット状の描画パターンの
識別コードを形成することができた。
度vや識別コードの大きさを変えることにより、ドット
状のパターンを種々変えることができる。例えば、図1
6に示すような角が丸くなったものや円形のもの、或い
はその他の幾何学図形にも変更することができ、識別コ
ードとしての認識は可能である。
ニットから出力したレーザビームを、露光ユニットとス
テージとの相対移動方向に直交する方向に時系列的に順
次偏向分岐させて走査し、その相対移動方向に直交する
方向に隣り合うビーム間の照射時間差のずれをなくすよ
うに照射方向を補正するため、各ビームのエネルギー分
布や形状が大幅に変わることなく、形状・濃度が均質な
識別コードをマーキングすることができる。
置を例示する概略図である。
出力グラフである。
ム偏向機構でレーザビームが偏向操作される状態を示す
説明図である。
露光する状態を示す説明図である。
向を変更するミラー反射機構を示す説明図である。
向を変更する他のミラー反射機構を示す説明図である。
向を変更する更に他のミラー反射機構を示す説明図であ
る。
を示す説明図である。
す説明図である。
他の例を示す説明図である。
ームの偏向角度が時間的に変化する様子を示す図であ
る。
とせずに投影レンズだけで集光させる場合を示す説明図
である。
装置の他の例を例示する概略図である。
他の例を示す概略図である。
説明図である。
他の例を示す説明図である。
る平面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 被マーキング物品を載置したステージ
と、該ステージの上方に配置した露光ユニットとを相対
移動させ、前記露光ユニットから出力するレーザビーム
により前記被マーキング物品上に識別コードをマーキン
グする方法において、前記露光ユニットから出力するレ
ーザビームを前記相対移動方向と直交する方向に時系列
的に順次偏向させるように走査すると共に、その照射方
向を前記相対移動方向にずらせ、前記被マーキング物品
上の照射点を直交座標に整列させるレーザビームによる
マーキング方法。 - 【請求項2】 被マーキング物品を載置したステージ
と、該ステージの上方に配置した露光ユニットとを相対
移動させ、前記露光ユニットから出力するレーザビーム
により前記被マーキング物品上に識別コードをマーキン
グする方法において、前記ステージ又は該ステージ上の
被マーキング物品の表面の直交座標を前記相対移動方向
に対して斜めにし、前記露光ユニットから出力するレー
ザビームを前記相対移動方向と直交する方向に時系列的
に順次偏向させるように走査することにより、前記被マ
ーキング物品上の照射点を直交座標に整列させるレーザ
ビームによるマーキング方法。 - 【請求項3】 前記識別コードが文字及び/又は2次元
図形からなる請求項1又は2に記載のレーザビームによ
るマーキング方法。 - 【請求項4】 被マーキング物品を載置するステージ
と、該ステージの上方に配置した露光ユニットとを相対
移動可能にし、前記露光ユニットを、該露光ユニットか
ら出力するレーザビームを前記相対移動方向と直交する
方向に時系列的に順次偏向させるように走査するビーム
偏向手段と、該ビーム偏向手段で偏向したレーザビーム
の照射方向を前記相対移動方向にずらせる方向補正手段
とから構成したレーザビームによるマーキング装置。 - 【請求項5】 前記方向補正手段が反射面を可変にする
ミラーである請求項4に記載のレーザビームによるマー
キング装置。 - 【請求項6】 被マーキング物品を載置するステージ
と、該ステージの上方に配置した露光ユニットとを相対
移動可能にすると共に、前記ステージ又は該ステージ上
の被マーキング物品の表面の直交座標を前記相対移動方
向に対して斜めにし、前記露光ユニットを、該露光ユニ
ットから出力するレーザビームを前記相対移動方向と直
交する方向に時系列的に順次偏向させるように走査する
ビーム偏向手段と、該ビーム偏向手段で偏向したレーザ
ビームを拡大する投影光学手段と、該投影光学手段を出
たレーザビームの照射方向を変える方向補正手段とから
構成したレーザビームによるマーキング装置。 - 【請求項7】 前記方向補正手段の下流側に集光手段を
設けた請求項4又は5に記載のレーザビームによるマー
キング装置。 - 【請求項8】 前記露光ユニットを複数列配置した請求
項4〜7のいずれかに記載のレーザビームによるマーキ
ング装置。
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