(57)【要約】【課題】  基板上に形成された１次パターニングラインを基に正確にレーザ光を照射して、２次パターニングラインを高速に加工する。【解決手段】  被加工物を撮像処理ステージ１０に配置し、撮像部１１により被加工面を撮像して、その撮像信号を基に、被加工面上にすでに形成されている１次パターニングライン上の複数点の位置座標値を画像処理ユニット３１が算出する。その後、被加工物を加工処理ステージ２０に配置し、上記の位置座標値の一部の抽出位置に対応する１次パターニングライン上の位置を撮像部２１および２２で撮像してその座標を算出し、位置座標値との差に応じてレーザ光の走査位置を補正し、ガルバノスキャンミラー２５等の動作を制御して、レーザ光を被加工物に照射する。これにより、被加工面に２次パターニングラインを形成する。【選択図】  図１
2005081392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インラインで供給される被加工物に対してガルバノスキャンミラーを用いてレーザ光を走査し、前記被加工物上に形成されている１次パターニングラインを基準とした位置に２次パターニングラインを形成するレーザ加工方法において、
位置測定のための撮像位置に配置して前記被加工物の被加工面を撮像し、その撮像信号を基に前記１次パターニングライン上の複数点の位置座標値を算出する位置測定工程と、
レーザ照射のための加工位置に前記被加工物を配置して、前記位置測定工程により算出された前記位置座標値に基づいて前記レーザ光の走査位置を補正して前記レーザ光を前記被加工物に照射し、前記２次パターニングラインを形成するレーザ照射工程と、
を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記レーザ照射工程では、前記位置測定工程において算出された中の一部の前記位置座標値の抽出位置に対応する前記１次パターニングライン上の位置を撮像してその座標値を算出し、対応する前記位置座標値との差を補正量として前記レーザ光の走査位置を補正することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記レーザ照射工程の処理中に、次の被加工物に対する前記位置測定工程を並列処理することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記位置座標値として、前記１次パターニングラインが交差する複数の交点位置の座標値を算出することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記位置座標値として、前記１次パターニングラインが形成された領域の両端部の各近傍から抽出した第１の基準位置の座標値と、前記１次パターニングラインの形成領域全体から任意に抽出した第２の基準位置の座標値とを算出し、
前記レーザ照射工程では、前記第１の基準位置の座標値に基づいて前記１次パターニングラインの形成領域の位置ずれ量を算出し、前記位置ずれ量に応じて前記第２の基準位置の座標値を補正した値に従って前記レーザ光を走査することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記位置測定工程では、前記被加工物をラインイメージセンサにより走査して撮像し、前記位置座標値を算出することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記ラインイメージセンサにおける画素の並列方向に沿った前記被加工物上の複数点について前記位置座標値を算出することを特徴とする請求項６記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
前記２次パターニングラインは、前記１次パターニングラインと同一の位置に形成されることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項９】
前記２次パターニングラインは、前記１次パターニングライン上の所定位置から一定間隔の位置に形成されることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項１０】
インラインで供給される被加工物に対してレーザ光を走査し、前記被加工物上に形成されている１次パターニングラインを基準とした位置に２次パターニングラインを形成するレーザ加工装置において、
前記被加工物を、位置測定のための撮像位置から、レーザ照射のための加工位置に搬送する搬送手段と、
前記撮像位置に配置された前記被加工物の被加工面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像信号を基に前記１次パターニングライン上の複数点の位置座標値を算出する位置算出手段と、
前記加工位置に配置された前記被加工物の被加工面に対してガルバノスキャンミラーを用いて前記レーザ光を走査するレーザ光学系と、
前記位置算出手段により算出された前記位置座標値に基づいて前記レーザ光学系による前記レーザ光の走査位置を補正する位置補正手段と、
を有することを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インラインで供給される被加工物に対してガルバノスキャンミラーを用いてレーザ光を走査し、この被加工物上に形成されている１次パターニングラインを基準とした位置に２次パターニングラインを形成するレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関し、特に、太陽電池用の薄膜パターン形成に好適なレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池は、単一の領域に第１電極、薄膜半導体層からなる光電変換層、および第２電極の３層が積層された光電変換素子（または太陽電池素子）が、フレキシブルな絶縁性基板上に複数形成された構成を有している。そして、ある光電変換素子の第１電極と、隣接する光電変換素子の第２電極とを電気的に接続し、隣接するすべての光電変換素子間でこのような直列の接続が行われることで、一端の光電変換素子の第１電極と他端の光電変換素子の第２電極とに必要な電圧を出力させることができる。例えば、インバータを用いて交流化することにより商用電力源として交流１００Ｖを得るためには、出力する直流電圧を１００Ｖ以上とすることが望ましく、このために、実際には数十個以上の光電変換素子が直列に接続される。
【０００３】
このように直列接続される光電変換素子は、電極層および光電変換層の成膜と各層のパターニング、およびそれらの組み合わせ手順により形成される。このパターニングでは、前工程で加工された１次パターニングライン上に重ね合わせて、２次パターニングラインを加工する必要がある。このような加工には、位置決めの精度が高く、微細なパターニングラインの形成が可能なレーザ加工が適している。
【０００４】
以下、従来のこのようなレーザ加工の方法について説明する。図６は、従来のレーザ加工装置の構成例を示す図である。
図６に示すレーザ加工装置は、フィルム基板１上の薄膜に形成された１次パターニングライン上に、レーザ照射により薄膜を除去し、２次パターニングラインを重ね合わせて加工するための装置である。
【０００５】
このレーザ加工装置において、フィルム基板１は、巻き出しロール２および巻き取りロール３により搬送され、これらの間に加工処理ステージ４０が設けられている。加工処理ステージ４０は、フィルム基板１にレーザ光を照射して、２次パターニングラインを加工するための領域である。また、搬送されたフィルム基板１は、このフィルム基板１上に設けられたマーカホールの位置が位置決めセンサ４により検出されることで、加工処理ステージ４０において位置決めされて停止され、吸着固定されるようになっている。
【０００６】
加工処理ステージ４０の下部には、加工光学ユニット４１が設けられ、この加工光学ユニット４１は、Ｘ−Ｙステージ４２上に搭載されている。また、加工光学ユニット４１には、レーザ発振器４３から出射されたレーザ光が、光ファイバからなるファイバ光学系４４を通じて入射される。入射されたレーザ光は、加工光学ユニット４１内の入射光学系４１ａを通じて、特定の波長のみ反射するハーフミラー４１ｂに入射し、加工処理ステージ４０の方向に反射される。そして、出射光学系４１ｃによりフィルム基板１上の薄膜に焦点が合うように調整されて、フィルム基板１に照射される。このとき、Ｘ−Ｙステージ４２の動作により、加工光学ユニット４１がフィルム基板１に平行なＸ−Ｙ方向に移動されることにより、フィルム基板１上にレーザ光が走査される。
【０００７】
また、ハーフミラー４１ｂの下方には、ＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）等からなる撮像部４１ｄが、レーザ光と光軸が一致するように設けられている。この撮像部４１ｄは、レーザ光が照射されたフィルム基板１上の領域をハーフミラー４１ｂを介して撮像する。
【０００８】
さらに、このレーザ加工装置は、上記の各機構を制御するための処理機能ブロックとして、画像処理ユニット５１と、制御コントローラ５２とを具備している。画像処理ユニット５１は、撮像部４１ｄによって撮像された画像信号の入力を受けて画像処理を行い、フィルム基板１の薄膜上に形成された１次パターニングラインの基準位置座標を検出して、位置情報として制御コントローラ５２に出力する。制御コントローラ５２は、画像処理ユニット５１からの位置情報を基に、後述する位置ずれを補正しながらＸ−Ｙステージ４２およびレーザ発振器４３の動作を制御し、２次パターニングラインの加工を実行させる。
【０００９】
ところで、実際の光電変換素子の形成では、１次パターニング工程と２次パターニング工程との間には熱処理工程が行われるため、フィルム基板１への熱影響によりパターニングエリアにずれが生じる場合がある。また、搬送時におけるフィルム基板１の蛇行や位置決め精度の誤差等の影響により、制御コントローラ５２からの指示に基づくＸ−Ｙステージ４２の座標系と、実際にフィルム基板１上に形成された１次パターニングエリアの座標系との間にずれが生じる場合もある。このため、制御コントローラ５２は、画像処理ユニット５１からの位置情報に応じて、このような位置ずれを補正した位置情報を算出し、Ｘ−Ｙステージ４２に指定する。
【００１０】
このような位置ずれを補正するためのアラインメント手順は、例えば以下のように行われる。まず、フィルム基板１上の１次パターニングエリアの例えば先端部および最端部の各近傍領域において、１次パターニングラインの交点を基準位置として指定しておく。そして、Ｘ−Ｙステージ４２を駆動して、これらの領域を撮像部４１ｄによって撮像させる。画像処理ユニット５１は、撮像画像から各基準位置の座標を検出して、制御コントローラ５２に出力する。制御コントローラ５２は、これらの基準位置座標を基に、Ｘ−Ｙステージ４２の座標系と１次パターニングエリアの座標系との間の位置ずれに対して、位置および角度の補正を行う。
【００１１】
次に、１次パターニングラインと重ね合わせて２次パターニングラインを加工する場合には、上記の各基準位置間において、加工を行う１次パターニングライン上の交点を撮像部４１ｄにより撮像して、この交点の座標を画像処理によって取得する。そして、制御コントローラ５２は、この座標を基にＸ−Ｙステージ４２およびレーザ発振器４３を制御し、２次パターニングラインを加工する。同様にして、加工対象の交点の取得と加工処理とを繰り返すことで、パターニングエリア上の全域で２次パターニングラインが形成される。
【００１２】
しかし、このようなレーザ加工装置を用いたパターニング工程では、加工光学ユニット４１をＸ−Ｙステージ４２上で移動させて加工を行っている。この構造では、レーザ発振器４３と加工光学ユニット４１とがファイバ光学系４４により接続されていることや、加工光学ユニット４１等の移動体の慣性負荷が大きくなること等により、レーザ光の走査速度の高速化が困難で、生産性が低いことが問題であった。
【００１３】
これに対して、レーザ光の走査にＸ−Ｙステージを使用せず、慣性負荷を小さくして高速でレーザ光を照射できる方法として、ガルバノスキャニング方式が知られている。ガルバノスキャニング方式では、２枚の反射ミラーがモータ等の回転駆動機構により回転される構造を有するガルバノスキャンミラーを用いることで、レーザ発振器からの出射光を反射させ、フィルム基板上をＸ−Ｙ方向に高速に走査させることが可能となる。
【００１４】
このようなガルバノスキャニング方式を用いた従来のレーザ位置決め加工方法として、固定または停止状態とした被加工物である連続シート状物にあらかじめ設けられた特定パターンを、撮像カメラで撮像して、連続シート状物の基準位置からのずれ量を検出し、ＸＹガルバノミラーおよびスキャンレンズを用いてレーザ光を走査させる際に、検出したずれ量を補正する方法があった（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
なお、従来の関連技術として、ガルバノ式走査ミラーと、撮像画像に対する画像処理とを用いて光路の位置合わせが行われる蛍光顕微鏡があった。一般的な蛍光顕微鏡としては、励起光を出射する光源と、試料からの蛍光を透過させ、光路中に蛍光色素ごとに切り換え可能に設けられた複数のダイクロイックミラーと、このダイクロイックミラーと試料との間に配置された対物レンズと、ダイクロイックミラーを通過した蛍光を観察する観察装置とを具備して、蛍光色素ごとにダイクロイックミラーを切り換えて試料の画像を取得し、取得した複数の画像を重ね合わせて多重蛍光画像を取得するものがある。このような蛍光顕微鏡に対して、励起光および蛍光の各光路を分岐するダイクロイックミラーと対物レンズとの間に、励起光を試料上で２次元走査するガルバノ式走査ミラーよりなるＸＹスキャナを配置し、例えばさらにその試料側の光路上に配置した図形パターン等を用いて、ダイクロイックミラーを変更したときの画像ずれ情報を画像処理によりあらかじめ取得しておくことで、ＸＹスキャナを用いて多重蛍光画像上の蛍光色素ごとの画像ずれを補正することができる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−７１７８０号公報（段落番号〔００１０〕〜〔００２７〕、図１）
【特許文献２】特開平１１−５２２５２号公報（段落番号〔００２９〕〜〔００８５〕、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述したように、レーザ光の走査にＸ−Ｙステージを用いたレーザ加工装置では、移動体の慣性負荷が大きいこと等から、走査速度の高速化が難しいという問題があった。
また、高速化が容易なガルバノスキャニング方式を用いたレーザ加工装置では、レーザ光学系と光軸を正確に一致させた状態での加工面の画像処理が困難であることから、対象物に対して高精度に位置合わせを行いながら加工を行うことが難しいという問題があった。このため、特に、大面積への加工を目的としたＦθレンズを用いないガルバノスキャニング方式のレーザ加工装置では、あらかじめプログラムされた数値データを基にレーザ光を走査させる方法が一般的に採られている。
【００１７】
また、上記特許文献１に開示されたレーザ位置決め加工方法では、画像処理による位置ずれ量の検出のために、被加工物にあらかじめ設けられた特定パターンを用いているため、前工程においてその被加工物に形成された任意の１次パターニングラインに、熱影響等による位置ずれが生じていた場合には、この位置ずれを補正することができないので、補正の精度が低い上、応用範囲も狭い。
【００１８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、基板上に形成された１次パターニングラインを基に正確にレーザ光を照射して、２次パターニングラインを高速に加工することが可能なレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、基板上に形成された１次パターニングラインを基に正確にレーザ光を照射して、２次パターニングラインを高速に加工することが可能なレーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明では上記課題を解決するために、インラインで供給される被加工物に対してガルバノスキャンミラーを用いてレーザ光を走査し、前記被加工物上に形成されている１次パターニングラインを基準とした位置に２次パターニングラインを形成するレーザ加工方法において、位置測定のための撮像位置に配置して前記被加工物の被加工面を撮像し、その撮像信号を基に前記１次パターニングライン上の複数点の位置座標値を算出する位置測定工程と、レーザ照射のための加工位置に前記被加工物を配置して、前記位置測定工程により算出された前記位置座標値に基づいて前記レーザ光の走査位置を補正して前記レーザ光を前記被加工物に照射し、前記２次パターニングラインを形成するレーザ照射工程とを含むことを特徴とするレーザ加工方法が提供される。
【００２１】
このようなレーザ加工方法では、位置測定工程において、被加工物を位置測定のための撮像位置に配置する。そして、被加工面を撮像して、その撮像信号を基に、被加工面上にすでに形成されている１次パターニングライン上の複数点の位置座標値を算出する。その後、レーザ照射工程において、位置座標値が算出された被加工物を、レーザ照射のための加工位置に配置する。そして、算出された位置座標値に基づいてレーザ光の走査位置を補正し、補正した走査位置に応じてガルバノスキャンミラー等の動作を制御して、レーザ光を被加工物に照射する。これにより、被加工面に２次パターニングラインを形成する。
【００２２】
また、本発明では、インラインで供給される被加工物に対してレーザ光を走査し、前記被加工物上に形成されている１次パターニングラインを基準とした位置に２次パターニングラインを形成するレーザ加工装置において、前記被加工物を、位置測定のための撮像位置から、レーザ照射のための加工位置に搬送する搬送手段と、前記撮像位置に配置された前記被加工物の被加工面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による撮像信号を基に前記１次パターニングライン上の複数点の位置座標値を算出する位置算出手段と、前記加工位置に配置された前記被加工物の被加工面に対してガルバノスキャンミラーを用いて前記レーザ光を走査するレーザ光学系と、前記位置算出手段により算出された前記位置座標値に基づいて前記レーザ光学系による前記レーザ光の走査位置を補正する位置補正手段とを有することを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【００２３】
このようなレーザ加工装置では、位置測定のための撮像位置と、レーザ照射のための加工位置とが設けられ、被加工物は撮像位置から加工位置へ搬送手段により搬送される。被加工物が撮像位置に配置されたとき、撮像手段はこの被加工物の被加工面を撮像する。位置算出手段は、この撮像信号を基に、被加工面上にすでに形成されている１次パターニングライン上の複数点の位置座標値を算出する。また、この後に被加工物が加工位置に配置されたとき、被加工面にはレーザ光学系によりレーザ光が照射され、このレーザ光はガルバノスキャンミラーにより被加工面を走査する。位置補正手段は、被加工物が撮像位置に配置されていたときに位置算出手段により算出された位置座標値に基づいて、その被加工物に対するレーザ光の走査位置を補正する。これにより、補正された走査位置に応じてガルバノスキャンミラー等の動作が制御される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のレーザ加工方法では、位置測定工程において、被加工面上にすでに形成されている１次パターニングライン上の複数点の位置座標値を算出し、この位置座標値に基づいて、レーザ照射工程においてレーザ光の走査位置を補正する。これにより、被加工物の搬送時の蛇行や位置決め精度の影響等による加工位置上の被加工物の位置ずれとともに、熱影響等による被加工物上の１次パターニングラインの位置ずれを補正することが可能となる。従って、ガルバノスキャニング方式により２次パターニングラインを高速かつ正確に形成することが可能となる。
【００２５】
また、本発明のレーザ加工装置では、被加工面上にすでに形成されている１次パターニングライン上の複数点の位置座標値を算出し、この位置座標値に基づいてレーザ光の走査位置を補正する。これにより、搬送手段による被加工物の搬送時の蛇行や位置決め精度の影響等による加工位置上の被加工物の位置ずれとともに、熱影響等による被加工物上の１次パターニングラインの位置ずれを補正することが可能となる。従って、ガルバノスキャニング方式により２次パターニングラインを高速かつ正確に形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
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例を示す図である。
図１に示すレーザ加工装置は、例としてフィルム基板１上の薄膜にレーザ照射を行い、薄膜を除去して所定のパターンを形成するための装置である。特に、このレーザ加工装置は、前工程においてフィルム基板１上の薄膜に形成された１次パターニングライン上に、２次パターニングラインを正確に重ね合わせて加工するためのものである。
【００２７】
このレーザ加工装置において、フィルム基板１は、巻き出しロール２および巻き取りロール３により搬送され、これらの間に、撮像処理ステージ１０と加工処理ステージ２０とが設けられている。撮像処理ステージ１０は、フィルム基板１上に形成された１次パターニングラインを基に、２次パターニングラインの形成の際の位置合わせの基準位置座標を検出するための領域である。また、加工処理ステージ２０は、フィルム基板１にレーザ光を照射して、２次パターニングラインを加工するための領域である。
【００２８】
また、搬送されたフィルム基板１は、このフィルム基板１上に設けられたマーカホールの位置が位置決めセンサ４により検出されることで、撮像処理ステージ１０および加工処理ステージ２０において位置決めされて停止され、吸着固定されるようになっている。
【００２９】
撮像処理ステージ１０の下部には、ＣＣＤ等からなる撮像部１１と、Ｘ−Ｙステージ１２とが配置されている。撮像部１１は、Ｘ−Ｙステージ１２上に、フィルム基板１に平行なＸ−Ｙ方向に移動可能な状態で設けられて、撮像処理ステージ１０に配置されたフィルム基板１を撮像する。
【００３０】
また、加工処理ステージ２０の下部には、ＣＣＤ等からなる２つの撮像部２１および２２が配置されている。各撮像部２１および２２は、加工処理ステージ２０に配置されたフィルム基板１の先頭部および後端部をそれぞれ撮像している。
【００３１】
さらに、加工処理ステージ２０の下部には、フィルム基板１に対してレーザを照射するための光学系が設けられている。この光学系は、レーザ発振器２３、焦点調整ユニット２４およびガルバノスキャンミラー２５を具備している。レーザ発振器２３は、フィルム基板１上の薄膜を加工するためのレーザ光源である。焦点調整ユニット２４は、レーザ発振器２３からの出射光が、フィルム基板１上に結像するように調整する。ガルバノスキャンミラー２５は、２枚の反射ミラーをモータ等の回転駆動機構により回転させることにより、レーザ発振器２３からの出射光を反射させて、加工処理ステージ２０に配置されたフィルム基板１上でＸ−Ｙ方向に高速に走査する。
【００３２】
また、このレーザ加工装置は、上記の各機構を制御するための処理機能ブロックとして、画像処理ユニット３１と、制御コントローラ３２とを具備している。
画像処理ユニット３１は、撮像部１１、２１および２２によって撮像された画像信号の入力を受けて画像処理を行い、目的の座標位置を示す位置情報を制御コントローラ３２に出力する。具体的には、撮像部１１によって撮像された画像信号を基に、２次パターニングラインを形成するための基準位置座標を検出して、座標値を制御コントローラ３２に出力する。また、撮像部２１および２２によって撮像された画像信号を基に、加工処理ステージ２０におけるフィルム基板１上の１次パターニングラインの基準位置座標を検出し、座標値を制御コントローラ３２に出力する。
【００３３】
制御コントローラ３２は、Ｘ−Ｙステージ１２の動作を制御して、撮像処理ステージ１０におけるフィルム基板１上の１次パターニングライン形成領域（１次パターニングエリア）の全域を撮像部１１によって撮像させる。また、画像処理ユニット３１から出力された座標値を記憶し、これらの座標値を基に、撮像処理ステージ１０と加工処理ステージ２０のそれぞれにおけるフィルム基板１上の１次パターニングラインの基準位置の位置ずれ量を算出する。そして、レーザ発振器２３、焦点調整ユニット２４およびガルバノスキャンミラー２５の動作を制御して、位置ずれが補正されるように、加工処理ステージ２０上のフィルム基板１に対して、レーザ光を照射させる。
【００３４】
図２は、上記のレーザ加工装置における２次パターニングラインの加工工程の流れを示すフローチャートである。以下、この図２を用いて、上記のレーザ加工装置における動作の概要を説明する。
【００３５】
図２のフローチャートは、１つの１次パターニングエリアについて、基準位置座標の検出から２次パターニングラインの加工が行われるまでの工程を示している。この工程は、主に撮像処理ステージ１０での工程（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）と、加工処理ステージ２０での工程（ステップＳ２０４〜Ｓ２０７）とに分かれている。すなわち、加工対象となる１次パターニングエリアは、まず撮像処理ステージ１０に配置されて処理された後、加工処理ステージ２０に移送され、２次パターニングラインの加工が行われる。
【００３６】
ステップＳ２０１において、巻き出しロール２および巻き取りロール３を回転させて、位置決めセンサ４による検出信号に応じて、加工対象の１次パターニングエリアを、撮像処理ステージ１０に配置する。フィルム基板１は、撮像処理ステージ１０に吸着こていされる。なお、フィルム基板１の巻き取りや吸着の動作は、制御コントローラ３２、あるいは図示しない他の制御回路によって制御される。
【００３７】
ステップＳ２０２およびＳ２０３では、制御コントローラ３２の制御によりＸ−Ｙステージ１２を動作させて、撮像処理ステージ１０に配置された１次パターニングエリアを撮像部１１により撮像する。
【００３８】
ステップＳ２０２において、１次パターニングエリア上の例えば先端部および後端部の各近傍領域を撮像し、撮像信号を画像処理ユニット３１に供給する。画像処理ユニット３１は、その撮像信号からパターンの交点を抽出して、１次パターニングエリアの位置ずれに対する基準位置座標を算出する。以下、この基準位置座標を、補正基準座標と呼称する。なお、このとき抽出される交点の位置は、撮像部２１および２２の撮像位置に対応している。算出された補正基準座標の値は、制御コントローラ３２に引き渡されて、保持される。
【００３９】
ステップＳ２０３において、１次パターニングエリア上を順次撮像し、撮像信号を画像処理ユニット３１に供給する。画像処理ユニット３１は、１次パターニングラインから、２次パターニングラインの形成に必要な基準位置を抽出して、その位置座標を算出する。以下、この位置座標をパターン基準座標と呼称する。算出されたパターン基準座標の値は、制御コントローラ３２に保持される。
【００４０】
この後、ステップＳ２０４において、撮像処理ステージ１０による吸着工程を解除して、巻き出しロール２および巻き取りロール３を回転させ、１次パターニングエリアを加工処理ステージ２０に移設して、フィルム基板１を吸着固定する。
【００４１】
ステップＳ２０５において、撮像部２１および２２により、ステップＳ２０２で撮像された１次パターニングエリア内の領域、すなわち１次パターニングエリアの例えば先端部および後端部の各近傍領域を撮像し、撮像信号を画像処理ユニット３１に供給する。画像処理ユニット３１は、その撮像信号から補正基準座標の位置に対応するパターンの交点を抽出し、座標値を算出して、制御コントローラ３２に出力する。
【００４２】
ステップＳ２０６において、制御コントローラ３２は、ステップＳ２０５で画像処理ユニット３１から受け取った座標値と、ステップＳ２０２で保持していた補正基準座標との差から、位置ずれの補正値を算出する。そして、ステップＳ２０３で保持していたパターン基準座標を、算出した補正値により補正する。
【００４３】
ステップＳ２０７において、制御コントローラ３２は、レーザ発振器２３、焦点調整ユニット２４およびガルバノスキャンミラー２５を制御して、レーザ光をフィルム基板１に対して照射させる。このとき、ステップＳ２０６で補正されたパターン基準座標に従ってレーザ光の走査位置を指示する。これにより、走査位置の位置ずれが補正されて、正確な位置に２次パターニングラインが形成される。
【００４４】
次に、フィルム基板１上におけるパターニングラインの形成の様子を例示して、上記の工程を具体的に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて図２のフローチャートの各ステップの処理との対応を示す。
【００４５】
図３は、フィルム基板１上の薄膜に形成されたパターニングラインの例を模式的に示す図である。
図３では、フィルム基板１上の１つの１次パターニングエリア１００内に、格子状の１次パターニングライン１１０が形成された場合を示している。なお、フィルム基板１上には、１次パターニングエリアの間の位置にマーカホール１ａがあらかじめ形成されており、このマーカホール１ａの位置を位置決めセンサ４により検出することで、撮像処理ステージ１０および加工処理ステージ２０におけるフィルム基板１の位置合わせが行われる。
【００４６】
図３の１次パターニングエリア１００が撮像処理ステージ１０に配置される（ステップＳ２０１に対応）と、まず、座標系の位置ずれ補正のための補正基準座標が算出を行われる（ステップＳ２０２に対応）。この座標値は、例えば、１次パターニングエリア１００の先端部および後端部の各近傍に位置する交点から得る。図３のように格子状の１次パターニングライン１０１が形成されている場合は、搬送方向（ｘ方向）に沿ったライン（例えば中央のライン１１１）上の交点のうち、先端部および後端部の各交点ＡｓおよびＡｅの座標を用いればよい。
【００４７】
従って、Ｘ−Ｙステージ１２を駆動させて、撮像部１１を交点Ａｓの付近に移動させ、その撮像画像から画像処理ユニット３１の処理により交点Ａｓの座標値を求める。求めた座標値は、制御コントローラ３２に記憶される。
【００４８】
次に、２次パターニングラインの形成に必要なパターン基準座標の算出を行う（ステップＳ２０３に対応）。ここでは例として、１次パターニングライン１１０上に完全に重ね合わせて２次パターニングラインを形成するものとする。このような２次パターニングラインの形成位置基準として、例えば、上記の交点ＡｓおよびＡｅの間のライン上に存在するすべての交点を用いる。
【００４９】
すなわち、Ｘ−Ｙステージ１２を駆動して、交点Ａｓに隣接する１番目の交点Ａ１の付近に撮像部１１を移動させ、その撮像信号から画像処理により交点Ａ１の座標値を求め、制御コントローラ３２に記憶させる。そして、次の交点Ａ２の付近に撮像部１１を移動させて、画像処理により交点Ａ２の座標値を求め、制御コントローラ３２に記憶させる。同様にして、ライン１１１上のすべての交点の座標を算出し、記憶する。
【００５０】
次に、この１次パターニングエリア１００が加工処理ステージ２０に配置される（ステップＳ２０４に対応）と、撮像部２１および２２により、交点ＡｓおよびＡｅの付近がそれぞれ撮像される。画像処理ユニット３１は、このときの撮像画像から交点ＡｓおよびＡｅの座標を算出して、制御コントローラ３２に出力する（ステップＳ２０５に対応）。
【００５１】
ここで、撮像処理ステージ１０と加工処理ステージ２０との間では、搬送時のフィルム基板１の蛇行や位置決め精度の誤差等により位置ずれが生じている場合、このとき算出された交点ＡｓおよびＡｅの座標値と、撮像処理ステージ１０での工程において算出された交点ＡｓおよびＡｅの座標値との間に差が生じる。従って、制御コントローラ３２はこれらの座標値の差を算出して、位置ずれの補正値とする。
【００５２】
次に、算出した補正値を用いて、撮像処理ステージ１０での工程で算出したパターン基準座標を補正する（ステップＳ２０６に対応）。図３の場合、制御コントローラ３２が保持していた撮像処理ライン１１１上のすべての交点（交点Ａｓ、Ａ１、Ａ２、・・・Ａｅ）の座標値を補正値により補正する。そして、補正した座標値を基にレーザ光の走査位置を求め、焦点調整ユニット２４やガルバノスキャンミラー２５を制御して、１次パターニングライン１１０と一致する位置に２次パターニングラインを形成する（ステップＳ２０７に対応）。
【００５３】
以上の処理では、撮像処理ステージ１０および加工処理ステージ２０のそれぞれにおいて算出した交点ＡｓおよびＡｅの座標値の差から、補正値を求めることにより、搬送時のフィルム基板１の蛇行や位置決め精度の誤差等により発生する位置ずれを補正することができる。また、撮像処理ステージ１０において、フィルム基板１上に実際に形成された１次パターニングライン１１０を基に、２次パターニングラインを形成するための基準とする交点の座標を算出し、これらの座標を補正値により補正することで、撮像処理ステージ１０に搬送された時点で、その前工程での熱処理等の影響によりパターンの歪みが生じていた場合にも、このような歪みに応じて１次パターニングライン１１０上に２次パターニングラインを正確に重ね合わせて加工することが可能となる。
【００５４】
従って、ガルバノスキャンミラー２５を用いたレーザ光の照射により、２次パターニングラインの形成を短時間で行うことが可能となりながら、その形成位置の精度を向上させることができる。
【００５５】
なお、上記の例では、１次パターニングライン１１０と同一位置に１次パターニングラインを形成する場合について説明したが、例えば、１次パターニングライン上の一部に２次パターニングラインを重ね合わせて形成する場合、あるいは、１次パターニングライン１１０上の所定位置から一定間隔の位置に２次パターニングラインを形成する場合等にも、正確かつ高速な加工が可能である。
【００５６】
ところで、１次パターニングライン１１０に熱影響等による歪みが生じていた場合に、２次パターニングラインの形成位置精度をより高めるためには、例えば、撮像処理ステージ１０におけるパターン基準座標の抽出位置をより多くすればよい。例えば、搬送方向に配列された交点だけでなく、搬送方向と直交する方向（ｙ方向）に沿って存在する複数の交点の座標を抽出する。この場合、撮像部１１として、ｙ方向に多数の撮像素子が配置されたラインイメージセンサを用いることにより、これらの交点を効率的に撮像し、座標を算出することができる。
【００５７】
図４は、ラインイメージセンサを用いて交点を撮像する様子を説明するための図である。
図４では、図３に示したものと同じ１次パターニングラインが形成された場合のフィルム基板１上の様子を示している。この場合に、補正基準座標として交点ＡｓおよびＡｅの座標を算出した後、パターン基準座標の抽出位置として、ライン１１１上の交点Ａ１に加えて、交点Ａ１でライン１１１に直交しているライン１１２上から、他の交点ＡＬ１およびＡＲ１を適用する。同様に、ライン１１１上の次の交点Ａ２についても、ｙ方向に存在する他の交点ＡＬ２およびＡＲ２の座標を算出し、１次パターニングエリアの後端部まで繰り返す。
【００５８】
このように、ｙ方向に沿って存在する複数の交点の座標を抽出する場合には、図中点線で示したラインイメージセンサ１１ａを用いて、ｙ方向に存在するすべての交点付近を１度に撮像し、各交点を画像処理により抽出して座標を算出すればよい。そして、ラインイメージセンサ１１ａをフィルム基板１の搬送方向に移動させて、１次パターニングエリア１００内の必要なすべての交点を撮像することにより、これらの撮像画像を高速に取得し、座標を算出することが可能となる。
【００５９】
以上のようにパターン基準座標を多数の交点から取得しておき、加工処理ステージ２０でのレーザ照射の際に、これらの各座標を補正して使用することにより、特に、熱影響等によって１次パターニングラインが部分的に大きく湾曲している場合等に、２次パターニングラインをより正確な位置に形成することが可能となる。
【００６０】
なお、上記のレーザ加工装置では、撮像処理ステージ１０と加工処理ステージ２０とが個別の位置に設けられているため、各ステージでの処理を並行して行うことが可能である。ここで、図５は、撮像処理ステージ１０および加工処理ステージ２０において並行処理を行った場合のフローチャートを示す。
【００６１】
図５に示すように、撮像処理ステージ１０に配置されていたｎ番目（ただし、ｎは自然数）の１次パターニングエリアを加工処理ステージ２０に移設したときに、（ｎ＋１）番目の１次パターニングエリアを、撮像処理ステージ１０に配置するようにする（ステップＳ５０１）。
【００６２】
そして、加工処理ステージ２０では、ｎ番目の１次パターニングエリアに対するレーザ照射を位置補正しながら行う（ステップＳ５０２）とともに、撮像処理ステージ１０では、（ｎ＋１）番目の１次パターニングエリアから、補正基準座標およびパターン基準座標の算出を並行して行う（ステップＳ５０３）。各ステージでの処理が終了した後は、フィルム基板１をさらに搬送して、（ｎ＋１）番目の１次パターニングエリアを加工処理ステージ２０に搬送するとともに、次の１次パターニングエリアを撮像処理ステージ１０に配置し、上記の処理を繰り返し行う。
【００６３】
このような並行処理を実現するためには、例えば、制御コントローラ３２が基準座標の記憶領域を２つ具備し、一方の記憶領域に補正基準座標およびパターン基準座標を記憶させた後、フィルム基板１の搬送を行って、この記憶領域の記憶データを用いてレーザ照射位置の位置ずれの補正値を算出する。このとき、撮像部１１による撮像信号に基づく補正基準座標およびパターン基準座標を他方の記憶領域に記憶する。そして、次のフィルム基板１の搬送後に、他方の記憶領域の記憶データを用いて補正量を算出する。
【００６４】
このように、撮像処理ステージ１０および加工処理ステージ２０での工程を並行処理し、フィルム基板１上の１次パターニングエリアに対して連続的に加工を行うことにより、加工時間をさらに短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置における２次パターニングラインの加工工程の流れを示すフローチャートである。
【図３】フィルム基板上の薄膜に形成されたパターニングラインの例を模式的に示す図である。
【図４】ラインイメージセンサを用いて交点を撮像する様子を説明するための図である。
【図５】撮像処理ステージおよび加工処理ステージにおいて並行処理を行った場合のフローチャートを示す。
【図６】従来のレーザ加工装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  フィルム基板
２  巻き出しロール
３  巻き取りロール
１０  撮像処理ステージ
１１  撮像部
１２  Ｘ−Ｙステージ
２０  加工処理ステージ
２１，２２  撮像部
２３  レーザ発振器
２４  焦点調整ユニット
２５  ガルバノスキャンミラー
３１  画像処理ユニット
３２  制御コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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