JP2018008307A - 光加工装置及び光加工物の生産方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工対象物の停止位置ズレに起因した加工位置ズレを抑制することを課題とする。【解決手段】ワーク３５等の加工対象物の被加工面上の被加工部分を加工領域３６へ順次送り込むために該加工対象物を搬送手段３２により所定の搬送方向へ搬送し、加工対象物上の被加工部分が加工領域で停止した状態で、加工データに基づいて光照射手段２からの加工光Ｌにより加工対象物上の被加工部分を加工する光加工装置において、加工対象物上に検出用マーク３７を形成するマーク形成手段２と、検出用マークの位置を検出する位置検出手段３３，３４と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記光照射手段からの加工光による加工位置を制御する加工位置制御を実行する制御手段とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、光加工装置及び光加工物の生産方法に関するものである。

従来、加工対象物の被加工面上の被加工部分を搬送手段による搬送によって加工領域へ順次送り込み、該加工対象物上の被加工部分を該加工領域で停止させた状態で、光照射手段からの加工光により加工する光加工装置が知られている。

例えば、特許文献１には、ロール状に巻かれた状態で長尺なワークが保持されたワーク供給部からワークを引き出して、ワークの被加工部分をレーザ光の加工領域へ移動させ、その被加工部分をレーザ加工するレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置では、光源からのレーザビーム（加工光）をガルバノミラーにより２次元方向へ走査して加工領域内のワークに照射し、ワーク上のＩＴＯ薄膜をパターニング加工したり、金属薄板からなるワーク自体を切削加工したりする。このレーザ加工装置は、加工後、ワークを更に引き出して次の被加工部分を加工領域へ移動させ、当該次の被加工部分をレーザ加工するという加工処理を繰り返し行う。

加工対象物を搬送して加工対象物の被加工部分を加工領域へ順次送り込み、加工対象物の搬送停止中に加工領域内の被加工部分を加工光により加工する光加工装置においては、搬送手段の搬送誤差等によって加工対象物の停止位置が目標位置からズレる停止位置ズレが発生することがある。このような停止位置ズレが発生すると、加工光が照射される被加工部分上の光照射位置が狙いの位置からズレてしまい、加工位置ズレが発生する。

上述した課題を解決するために、本発明は、加工対象物の被加工面上の被加工部分を搬送手段による搬送によって加工領域へ順次送り込み、該加工対象物上の被加工部分を該加工領域で停止させた状態で、光照射手段からの加工光により加工する光加工装置において、加工対象物上に検出用マークを形成するマーク形成手段と、前記マーク形成手段により形成された検出用マークの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記光照射手段からの加工光による加工位置を制御する加工位置制御を実行する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、加工対象物の停止位置ズレに起因した加工位置ズレを抑制することができるという優れた効果が奏される。

実施形態におけるレーザパターニング装置の主要部の構成を示す模式図である。 同レーザパターニング装置におけるレーザ発振器の一構成例を示す模式図である。 同レーザパターニング装置における光走査手段の他の例を示す模式図である。 同レーザパターニング装置におけるワーク搬送部の一構成例を示す模式図である。 同レーザパターニング装置におけるワーク搬送部の他の構成を示す模式図である。 同レーザパターニング装置におけるキャリッジが主走査方向の異なる位置にそれぞれ位置するときのレーザ光の光路を示す説明図である。 ガルバノスキャナがキャリッジに非搭載である別の例において、キャリッジが主走査方向の異なる位置にそれぞれ位置するときのレーザ光の光路を示す説明図である。 実施形態のレーザパターニング装置によるパターニング加工処理の一例を示すフローチャートである。 ワークが停止した状態におけるアライメントマークの中心位置と目標位置とのズレの一例を示す説明図である。 キャリッジ停止時におけるキャリッジの姿勢ズレを示す説明図である。 同アライメントマークの一例を示す説明図である。 ワーク上の被加工面を１２個のピースに分割して順次加工処理を行う場合の加工順序を示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施形態におけるレーザパターニング処理及びマーク形成処理の流れを示す説明図である。 同レーザパターニング装置における他の構成例を示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、同構成例におけるレーザパターニング処理及びマーク形成処理の流れを示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、変形例１におけるレーザパターニング処理及びマーク形成処理の流れを示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、変形例２におけるレーザパターニング処理及びマーク形成処理の流れを示す説明図である。 変形例３におけるアライメントマークの位置検出手段を示す説明図である。 金属ナノワイヤーで構成される透明導電膜フィルム上にアライメントマークを加工した例を示す説明図である。

以下、本発明に係る光加工装置をレーザパターニング装置に適用した一実施形態について説明する。
本実施形態のレーザパターニング装置における加工対象物は、基材上にＩＴＯ薄膜が形成された光透過性を有するワークである。本実施形態のワークは、実質的に透明な部材であって、その加工後に搭載される製品の使用時にユーザーに視認されるタッチパネル基板等のユーザー視認部材となるものである。本実施形態では、ワーク上のＩＴＯ薄膜にレーザ光（加工光）を照射して部分的にＩＴＯ薄膜を除去することにより、ＩＴＯ薄膜をパターニング加工する。

ただし、本発明に係る光加工装置は、本実施形態に係るレーザパターニング装置に限定されるものではなく、他のパターニング加工を行う装置、切削加工などの他の加工処理を行う装置、非レーザ光を加工光として用いて加工する装置などにも、広く適用可能である。

図１は、本実施形態におけるレーザパターニング装置の主要部の構成を示す模式図である。
本実施形態のレーザパターニング装置は、レーザ出力部１と、レーザ走査部２と、ワーク搬送部３と、制御部４とを備えている。
レーザ出力部１は、光源としてのレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１から出力される加工光としてのレーザ光Ｌのビーム径を拡大するビームエキスパンダ１２とを有する。
レーザ走査部２は、レーザ光Ｌを反射するＸ軸方向走査用とＹ軸方向走査用の２つのガルバノミラー２１ａをステッピングモータ２１ｂで回動させてＸ軸方向及びＹ軸方向にレーザ光Ｌを走査させる加工箇所変更手段としての光走査手段であるガルバノスキャナ２１と、ガルバノスキャナ２１で走査されたレーザ光Ｌをワーク３５の表面（被加工面）又は基材とＩＴＯ膜との界面等のワーク内部（ワーク表面から所定深さだけオフセットした箇所）に集光させる集光手段としてのｆθレンズ２２とを有する。
ワーク搬送部３は、ワーク３５を副走査方向（Ｙ軸方向）に移動させる搬送ローラ対３２を備え、搬送ローラ対３２で挟持したワーク３５を副走査方向（Ｙ軸方向）へ搬送する。

レーザ出力部１のレーザ発振器１１は、レーザドライバ部１０によって制御される。具体的には、レーザドライバ部１０は、レーザ走査部２のガルバノスキャナ２１の走査動作に連動してレーザ発振器１１の発光を制御する。レーザ発振器１１には、例えば、基材への熱影響によるダメージが少ない１００［ｐｓ］以下のパルス発振によるパルスファイバレーザ（ピコ秒ファイバレーザ）を用いるが、他の光源を用いてもよい。

図２は、本実施形態のレーザ発振器１１の一構成例を示す模式図である。
本実施形態のレーザ発振器１１は、ＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と呼ばれるパルスファイバレーザである。このレーザ発振器１１は、シードＬＤ７４をパルスジェネレータ７３でパルス発振させてシード光を生成し、光ファイバアンプで複数段階に増幅するパルスエンジン部７０と、パルスエンジン部７０から出力されるレーザ光Ｌを導光する出力ファイバ７１と、平行光束化手段としてのコリメート光学系８３により略平行光束としてレーザ光Ｌを出射する出力ヘッド部７２とから構成されている。本実施形態では、出力ヘッド部７２のみがレーザ出力部１に設けられる。

パルスエンジン部７０は、光ファイバ７８、励起ＬＤ７６及びカプラ７７を有するプリアンプ部と、光ファイバ８２、励起ＬＤ８０及びカプラ８１を有するメインアンプ部とから構成される。光ファイバには、コアに希土類元素をドープしたダブルクラッド構造のものが用いられ、励起ＬＤ７６からの励起光の吸収によりファイバの出力端、入射端に設置されるミラー間で反射を繰り返しレーザ発振に至る。図２中符号７５は、逆方向の光を遮断するアイソレータであり、図２中符号７９は、ＡＳＥ光を除去するバンドパスフィルタである。

本実施形態では、シードＬＤ７４の波長を近赤外の１０６４［ｎｍ］としているが、第２高調波である５３２［ｎｍ］、第３高調波である３５５［ｎｍ］をはじめとして、ワーク材質に応じて好適な波長を選択できる。なお、レーザ発振器１１には、イットリウム・バナデート結晶からなるレーザ媒質に励起光を照射することでレーザ発振を生じさせるＹＶＯ_４レーザ等の固体レーザを用いてもよい。

レーザ走査部２のガルバノスキャナ２１は、Ｘ軸方向走査用とＹ軸方向走査用の各ガルバノミラー２１ａをそれぞれ回動させる各ステッピングモータ２１ｂがガルバノスキャナ制御部２０によって制御される。ガルバノスキャナ制御部２０は、加工パターンを構成する線分要素データ（線分始点座標と線分終点座標）に応じて、ガルバノミラー２１ａの反射面に対する傾斜角度（反射面に入射してくるレーザ光の光軸に対する反射面の傾斜角度）がＸ軸方向に対応する方向あるいはＹ軸方向に対応する方向へ変化するように、各ステッピングモータ２１ｂを制御する。これにより、線分要素の始点及び終点のＸ−Ｙ座標に対応して、各ガルバノミラー２１ａを走査開始傾斜角度から走査終了傾斜角度まで回動させることができる。

なお、本実施形態では、光走査手段として、Ｘ軸方向走査とＹ軸方向走査のいずれもガルバノスキャナによって構成しているが、これに限らず、広く公知の光走査手段を用いることができる。また、Ｘ軸方向走査用の光走査手段とＹ軸方向走査用の光走査手段は、異なる構成の光走査手段であってもよい。例えば、図３に示すように、Ｙ軸方向走査用の走査手段にはガルバノスキャナ２１を用い、Ｘ軸方向走査用の走査手段にはポリゴンミラー９１ａをモータ９１ｂで回転させるポリゴンスキャナ９１を用いてもよい。Ｘ軸方向の光走査制御は、図３に示すように、ポリゴンミラー９１ａで反射したレーザ光Ｌをレンズ９２を介して光学センサ９３で受光する受光タイミングに基づいて行うことができる。

レーザ走査部２は、主走査方向（Ｘ軸方向）に移動可能なキャリッジ２５上に搭載されている。キャリッジ２５は、駆動プーリ２７ａ及び従動プーリ２７ｂに掛け渡されているタイミングベルト２７上に取り付けられている。駆動プーリ２７ａに接続されているステッピングモータ２６を駆動させることで、タイミングベルト２７が移動し、主走査方向に延びるリニアガイド２９（図４参照）に沿ってタイミングベルト２７上のキャリッジ２５が主走査方向（Ｘ軸方向）へ移動する。キャリッジ２５の主走査方向位置は、リニアエンコーダ２８からの出力信号（アドレス信号）に基づいて検出することができる。ステッピングモータ２６は、主走査制御部２４によって制御される。

なお、本実施形態では、レーザ走査部２を搭載するキャリッジ２５の移動手段として、タイミングベルトを利用した移動手段を採用しているが、これに限られず、リニアステージ等の直線移動可能な手段でも代用できるし、２次元方向へ移動させる移動手段を利用してもよい。

ワーク搬送部３は、駆動ローラ３２ａと従動ローラ３２ｂとからなる搬送ローラ対３２を備え、駆動ローラ３２ａは、タイミングベルト３１ａを介してステッピングモータ３１によって駆動される。ステッピングモータ３１は、副走査制御部３０によって制御され、搬送ローラ対３２で挟持したワーク３５を副走査方向（Ｙ軸方向）における目標送り位置へ移動させることができる。ワーク搬送部３は、レーザ走査部２から照射されるレーザ光Ｌの走査範囲である加工領域３６へワーク上の被加工部分を順次送り込むように、ワークを間欠搬送する。

具体的には、ワーク搬送部３は、ワーク３５の主走査方向両端付近におけるワーク表面に形成される検出用マークとしてのアライメントマーク３７を撮像する位置検出手段としての第一モニタカメラ３４及び第二モニタカメラ３３を備えている。副走査制御部３０は、ステッピングモータ３１によってワーク３５を微小量ずつワーク送り方向Ｂ（副走査方向）へステップ送りしながら、モニタカメラ３３，３４から出力される画像データを順次取り込む。そして、パターンマッチング処理等によりアライメントマーク３７を検出して、目標送り位置までのワーク移動量を演算し、その演算結果に基づいてステッピングモータ３１を制御して、ワーク３５の副走査方向位置を目標送り位置まで移動させる。

図４は、ワーク搬送部３の一構成例を示す模式図である。
本実施形態におけるワーク３５は、スプール軸５１上にロール状に巻かれた長尺なものであり、そこから引き出されたワーク部分が入口ガイド板５２に沿って搬送ローラ対３２のニップに挟持され、搬送ローラ対３２の駆動によって巻き出されて加工テーブル５３上にセットされる。加工テーブル５３には無数の細孔が形成されており、加工テーブル５３の裏面に形成された空洞部５７の空気をポンプ５８が吸い出すことにより、ワーク３５を加工テーブル５３の表面に吸着させ、加工領域３６におけるワーク３５の平面性を確保している。加工後のワークは、カッター５４を主走査方向へ移動させることにより所定サイズごとに裁断され、トレイ５５に排出される。

なお、本実施形態では、スプール軸５１上に巻かれたロールからワークを巻き出し、加工後のワークをカットシートとして排出するロールｔｏシート方式を採用しているが、図５に示すように、加工後のワークをロール状に巻き取るロールｔｏロール方式でも同様である。

図５に示す例では、加工後のワークは、その表面に付着した加工塵を一対のクリーンローラ６４によって取り除いた後、巻取軸６７に巻き取られる。クリーンローラ６４に吸着した加工塵は、粘着ローラ６５に転写されて回収される。また、図５に示す例では、加工後のワーク表面を擦れ等の傷から保護するために、加工後のワーク３５の表裏にラミネートフィルムを貼り合せてから巻取軸６７に巻き取る。ラミネートフィルムは、ラミネートロール６６から巻き出され、加工後のワークと一緒に巻取軸６７に巻き込まれる。

制御部４は、本レーザパターニング装置の全体を統括して管理、制御する制御ＰＣ４０を備えている。制御ＰＣ４０は、レーザドライバ部１０、ガルバノスキャナ制御部２０、主走査制御部２４、副走査制御部３０等に接続されており、各々のステータスを管理したり、加工シーケンスを制御したりする。

レーザ出力部１のビームエキスパンダ１２は、複数枚からなるレンズで構成され、レーザ光路上においてレーザ走査部２のｆθレンズ２２に最も近いレンズ３９の位置がレーザ光の光軸方向へ移動可能に構成されている。レンズ３９の位置を移動させることにより、レーザ走査部２を搭載したキャリッジが後述するように主走査方向の各停止目標位置に停止したときの集光距離が揃うように微調整することができる。すなわち、ビームエキスパンダ１２は、ガルバノスキャナ２１に入射するレーザ光Ｌが平行光束となるように微調整するフォーカシング機能を備える。
また、主走査方向の各停止目標位置に応じてレンズ３９の位置を個別に移動調整するアクチュエータを備え、集光距離を停止目標位置ごとに可変することにより、被加工面に対するキャリッジの移動方向の平行度がわずかにずれている場合であってもｆθレンズ２２の結像位置を精度よく合わせることができる。

本実施形態において、ワーク３５に対するレーザ光Ｌの走査範囲である加工領域３６のＸ軸方向及びＹ軸方向における各最大長Ｌは、ｆθレンズ２２の焦点距離をｆとすると、それぞれのガルバノミラー２１ａの最大傾斜角度θ（例えば±２０°）を用いて、下記の式（１）より得られる。
Ｌ ＝ ｆ × θ ・・・（１）
この式（１）に示すように、加工領域３６の広さは、ガルバノスキャナ２１の走査範囲（ガルバノミラー２１ａの最大傾斜角度）によって制限されることになる。ここで、ガルバノスキャナ２１の走査範囲が広がるほど、ワーク３５上での適切な集光が困難となるため、加工領域３６内における加工の均一性を維持することが難しくなる。そのため、ガルバノスキャナ２１の走査範囲すなわちガルバノミラー２１ａの最大傾斜角度θを広げるにも限界がある。したがって、ガルバノスキャナ２１の走査範囲（ガルバノミラー２１ａの最大傾斜角度θ）を広げて加工領域３６の広さを拡げることには限界がある。

一方、前記式（１）によれば、ｆθレンズ２２の焦点距離ｆを長くすれば、加工領域３６の広さを拡げることができる。しかしながら、この焦点距離ｆを長くするほど、ワーク３５からｆθレンズ２２を遠ざけて配置する必要があり、本レーザパターニング装置が大型化してしまうという問題が生じる。

加えて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における各加工分解能σは、ステッピングモータ２１ｂのパルス数をＰとすると、下記の式（２）より得られる。
σ ＝ ｆ × （２π／Ｐ） ・・・（２）
この式（２）に示すように、ｆθレンズ２２の焦点距離ｆを長くするほど、加工分解能σが低くなる。よって、高い加工分解能σによる高精細な加工の実現と、より広い加工領域の実現とは、トレードオフの関係にある。したがって、加工分解能σを考慮すると、焦点距離ｆを長くして加工領域３６の広さを拡げることにも限界がある。

他方、ワーク３５を、ワーク搬送部３により副走査方向（Ｙ軸方向）へ移動させるだけでなく、主走査方向（Ｘ軸方向）にも移動させる移動機構を設ける方法も考えられる。この方法であれば、加工領域３６に対してワーク３５の被加工部分を主走査方向に順次入れ替えながら、各被加工部分に対して加工処理を行うことができるので、加工領域３６を超える主走査方向長さをもったワークに対しても加工処理が行うことが可能である。

しかしながら、ワークを副走査方向（Ｙ軸方向）だけでなく主走査方向（Ｘ軸方向）にも移動させる移動機構を設けることは、本レーザパターニング装置の大型化を招く。特に、本実施形態では、副走査方向におけるワーク長さが加工領域３６を超えるほどの長さをもった大きなワーク３５であるため、このような大きなワーク３５を更に主走査方向（Ｘ軸方向）にも移動させるためには大型の移動機構を必要とする。しかも、このような大きなワーク３５は重量も大きいため、慣性力が大きく、高速な移動が実現困難であり、生産性が低いという問題も生じる。

そこで、本実施形態においては、主走査方向（Ｘ軸方向）について、ワーク３５を移動させるのではなく、レーザ光Ｌの走査範囲を主走査方向へ移動させる構成を採用している。詳しくは、キャリッジ２５上にレーザ走査部２を搭載し、レーザ走査部２を主走査方向へ移動可能に構成している。これにより、主走査方向（Ｘ軸方向）へワーク３５を移動させることなく、ガルバノスキャナ２１によって走査されたレーザ光Ｌがワーク表面を走査する範囲すなわち加工領域３６をワーク３５に対して主走査方向へ相対移動させることができる。これにより、ワーク３５の被加工部分を加工領域３６へ順次移動させて加工処理を行うことができ、主走査方向（Ｘ軸方向）における加工領域３６の幅が狭くても、その幅を超える大きなワーク３５に対して加工処理を行うことができる。

その結果、加工領域３６を無理に拡げることなく、加工領域３６を超える大きなワーク３５に対して加工処理を行うことができることで、高い加工分解能σを維持できるので、大きなワーク３５に対して高精細な加工を実現することができる。しかも、主走査方向（Ｘ軸方向）へ移動する移動手段としてのキャリッジ２５に搭載される搭載物は、本実施形態では、実質的には、レーザ走査部２のみ、すなわち、ガルバノスキャナ２１とｆθレンズ２２のみである。この搭載物の重量は、ワーク３５に比べて遙かに軽量であることから、キャリッジ２５の主走査方向への高速移動が実現でき、高い生産性を得ることができる。

なお、キャリッジ２５に搭載される搭載物は、少なくとも、加工光射出部を構成する集光手段としてのｆθレンズ２２が搭載されていればよい。したがって、最軽量の構成は、ｆθレンズ２２のみをキャリッジ２５に搭載した構成である。一方、ワーク３５に対して軽量な部品であれば、ｆθレンズ２２とともに他の部品も一緒にキャリッジ２５に搭載してもよい。例えば、本実施形態のようにガルバノスキャナ２１等の光走査手段をキャリッジに搭載してもよいし、レーザ出力部１の一部又は全部をキャリッジに搭載してもよい。

また、本実施形態において、主走査方向へ移動するキャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌの光路、すなわち、レーザ出力部１から出力されたレーザ光Ｌの光路は、Ｘ軸方向に平行である。そのため、図６に示すように、キャリッジ２５が主走査方向（Ｘ軸方向）のどの位置に移動しても、レーザ出力部１から出力されたレーザ光Ｌはキャリッジ２５の同じ箇所から入射する。よって、キャリッジ２５が主走査方向（Ｘ軸方向）に移動しても、キャリッジ２５に入射後のレーザ光Ｌの光路は同じであり、主走査方向の互いに異なる加工領域３６−１，３６−２で加工処理を行う場合でも同じ加工処理を実現できる。

ただし、本実施形態では、キャリッジ２５が移動すると、キャリッジ２５に入射するまでのレーザ光Ｌの光路長が変化することになる。そのため、キャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌが非平行光束であると、キャリッジ２５の主走査方向位置によって、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が変化し、ワーク３５上におけるレーザ光Ｌのスポット径が変化するなど、加工精度に影響が出てしまう。

本実施形態では、レーザ発振器１１から出力されるレーザ光Ｌは略平行光束であり、２つの反射ミラー１４，１５を介してビームエキスパンダ１２から射出されて、反射ミラー１６によって反射されてレーザ出力部１から出力されるレーザ光Ｌも略平行光束である。したがって、キャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌが略平行光束であれば、キャリッジ２５が移動して主走査方向位置が変わっても、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が実質的に変化せず、ワーク３５上におけるレーザ光Ｌのスポット径が変化するなどの影響が出ない。よって、主走査方向の互いに異なる加工領域３６−１，３６−２で加工処理を行う場合でも、焦点調整などの作業を行うことなく、同じ加工精度で加工処理を行うことができ、より高い生産性を実現できる。

ただし、レーザ走査部２のほかにレーザ出力部１の全部もキャリッジ２５上に搭載する構成とすれば、すなわち、レーザ発振器１１等の光源自体をキャリッジ２５上に搭載する構成とすれば、キャリッジ２５を移動しても、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が変化するようなことはない。しかしながら、キャリッジ２５上の搭載物の重量が大きくなることから、キャリッジ２５の高速移動の実現が難しくなる点を考慮する必要がある。

一方、キャリッジ２５上の搭載物の重量をより軽量化するため、図７に示すように、ガルバノスキャナ２１等の光走査手段をキャリッジ２５に非搭載とする構成も考えられる。図７に示す構成では、レーザ出力部１’から出力したレーザ光Ｌを、固定配置されているレーザ走査部２’のガルバノスキャナ２１によって、Ｘ軸方向に対応する方向及びＹ軸方向に対応する方向へ走査する。このようにして走査されるレーザ光Ｌは、カップリングレンズ６１等の平行光束化手段によって、Ｘ軸方向に平行な平行光束となるように平行光束化されて、レーザ走査部２’から出力される。レーザ走査部２’から出力された略平行光束である走査後のレーザ光Ｌは、キャリッジ２５に対してＸ軸方向から入射し、キャリッジ２５上の反射ミラー１６’で反射して集光手段としてのｆθレンズ２２に案内され、ワーク３５に集光される。

図７に示すような構成であっても、キャリッジ２５に入射するレーザ光Ｌが略平行光束であるため、キャリッジ２５が移動して主走査方向位置が変わっても、ワーク３５に照射されるレーザ光Ｌの焦点が実質的に変化せず、ワーク３５上におけるレーザ光Ｌのスポット径が変化するなどの影響が出ない。よって、主走査方向の互いに異なる加工領域３６−１，３６−２で加工処理を行う場合でも、焦点調整などの作業を行うことなく、同じ加工精度で加工処理を行うことができ、より高い生産性を実現できる。

図８は、本実施形態のレーザパターニング装置によるパターニング加工処理の一例を示すフローチャートである。
まず、制御ＰＣ４０は、ワーク３５上の被加工部分を特定するための被加工部分番号Ｎをゼロにセットした後（Ｓ１）、副走査制御部３０によりステッピングモータ３１を制御して、ワーク３５を副走査方向に沿ってワーク搬送方向Ｂへ移動させる（Ｓ２）。そして、ワーク３５の表面に形成したアライメントマーク３７がモニタカメラ３３，３４の撮像領域へ移動すると、モニタカメラ３３，３４の画像データからアライメントマーク３７が検出される（Ｓ３）。

なお、本実施形態では、スプール軸５１上にロール状に巻かれた加工処理前のワーク３５には、アライメントマーク３７が形成されていない。ここで検出されるアライメントマーク３７は、前回、ワーク３５を副走査方向に沿ってワーク搬送方向Ｂへ移動させて加工テーブル５３上にホールドした時に後述するマーク形成処理によって形成されたアライメントマークである。

制御ＰＣ４０は、アライメントマーク３７の検出結果から目標送り位置までのワーク移動量を演算し、その演算結果に基づいて副走査制御部３０にステッピングモータ３１を制御させる。これにより、副走査方向へ移動するワーク３５は目標送り位置付近で停止する。制御ＰＣ４０は、ワークが停止した後、モニタカメラ３３，３４から出力される画像データを取り込み、アライメントマーク３７の中心位置と目標位置とのズレ量（Ｘ軸方向ワークズレ量Δｘ_ｗ、Ｙ軸方向ワークズレ量Δｙ_ｗ、傾斜ワークズレ量Δφ_ｗ）を算出する。算出したワークズレ量Δｘ_ｗ，Δｙ_ｗ，Δφ_ｗは、加工目標位置の補正値（オフセット値）として用いるために、制御ＰＣ４０内のメモリに記憶される。

図９は、ワークが停止した状態におけるアライメントマーク３７の中心位置と目標位置Ｏとのズレの一例を示す説明図である。
ワークが停止したときのアライメントマーク３７の中心位置と目標位置Ｏとのズレ量は、モニタカメラ３３，３４で撮像した画像の中心位置Ｏと当該画像上に映し出されるアライメントマーク３７の中心位置とのズレ量から算出される。本実施形態では、このワークズレ量を、Ｘ軸方向（主走査方向）におけるズレ量であるＸ軸方向ワークズレ量Δｘ_ｗと、Ｙ軸方向（副走査方向）におけるズレ量であるＹ軸方向ワークズレ量Δｙ_ｗと、ワーク３５の主走査方向両端における副走査方向同位置に形成されている２つのアライメントマーク３７を結ぶ直線とＸ軸方向と（主走査方向）とのなす角度である傾斜ワークズレ量Δφ_ｗとで表している。

その後、制御ＰＣ４０は、ポンプ５８を稼働させて加工テーブル５３の裏面に形成された空洞部５７の空気を吸い出し、加工テーブル５３の表面にワーク３５を吸着させて、ワーク３５の位置が容易に動かないようにホールドする（Ｓ４）。そして、制御ＰＣ４０は、主走査制御部２４によりステッピングモータ２６を制御して、待機ポジションに待機しているキャリッジ２５を主走査方向に沿ってキャリッジ送り方向Ａ（レーザ出力部１から離れる向き）へ移動させ、所定のホームポジションで停止させるキャリッジ位置のイニシャライズ処理を行う（Ｓ５）。

このイニシャライズ処理において、制御ＰＣ４０は、ホームポジションで停止したキャリッジ２５の主走査方向位置をリニアエンコーダ２８からのアドレス信号に基づいて取得する。そして、リニアエンコーダ２８からのアドレス信号に基づき、制御ＰＣ４０が管理しているホームポジションと実際に停止したキャリッジ２５の位置との差分を検出し、これをその後のキャリッジ２５の主走査方向位置制御に用いる。なお、この差分も、加工目標位置の補正値（オフセット値）として用いてもよい。

次に、制御ＰＣ４０は、上述したワークズレ量Δｘ_ｗ，Δｙ_ｗ，Δφ_ｗと、キャリッジの各目標停止位置と実際の停止位置とのズレ量Δｘ_ｃと、後述するキャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉとから、下記の式（３−１）〜（３−３）より、マークデータ及び加工データを補正するための加工目標位置の補正値であるオフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉを導出する。下記の式（３−１）〜（３−３）において、「ｉ」は、キャリッジの主走査方向各停止位置（第一停止位置ｉ＝１、第二停止位置ｉ＝２、第三停止位置ｉ＝３）を示す番号である。
ΔＤｘｉ ＝ Δｘ_ｗ＋Δｘ_ｃ＋（ｄ０＋（ｉ−１）×ｄ）×（cosΔφ−１）＋δｘｉ
・・・（３−１）
ΔＤｙｉ ＝ Δｙ_ｗ＋（ｄ０＋（ｉ−１）×ｄ）×（sinΔφ−１）＋δｙｉ
・・・（３−２）
ΔＤφｉ ＝ Δφ_ｗ＋δφｉ ・・・（３−３）

ここで、キャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉについて説明する。
図１０は、キャリッジ停止時におけるキャリッジ２５の姿勢ズレを示す説明図である。
キャリッジ２５は、図１０に示すように、リニアガイド２９に沿って移動を可能にするため、キャリッジ２５とリニアガイド２９との間には必要なガタが存在する。また、リニアガイド２９の真直性などの加工誤差も存在する。これらのガタや加工誤差に起因して、キャリッジ停止時におけるキャリッジ２５の姿勢は、目標の姿勢に対してズレたものとなる。このズレは、キャリッジ移動方向である主走査方向（Ｘ軸方向）に平行な回動軸回りの回動誤差（ヨーイング誤差α）と、ワーク３５の被加工面に対して平行な方向かつキャリッジ移動方向に対して直交する方向である副走査方向（Ｙ軸方向）に平行な回動軸回りの回動誤差（ピッチング誤差β）と、ワーク３５の被加工面の法線方向（Ｚ軸方向）に平行な回動軸回りの回動誤差（ローリング誤差γ）とによって表すことができる。

このようなキャリッジ２５の停止時回動誤差α，β，γは、キャリッジを停止させる位置（第一停止位置ｉ＝１、第二停止位置ｉ＝２、第三停止位置ｉ＝３）によっても異なる場合がある。本実施形態では、キャリッジを停止させる停止位置の違いも考慮して、停止位置ごとに異なるオフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉを用いるが、停止位置の違いが許容範囲内であれば、各停止位置で共通のオフセット値を用いてもよい。
また、キャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉによる加工位置ズレが許容範囲内である場合には、キャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉによる補正を行う必要はない。

本実施形態においては、このようなキャリッジ２５の停止時回動誤差α，β，γに起因したキャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉを予め測定しておき、その測定値が、制御ＰＣ４０内のメモリに記憶されている。この測定値は、例えば、次のようにして得ることができる。

まず、現時点におけるオフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉで加工目標位置を補正した状態で、測定用の加工パターンを、マーク形成位置、第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置のそれぞれで加工する。そして、各位置で加工した加工パターンを、キャリッジ２５上に設けられているモニタカメラ２３で撮像し、その撮像画像データから、各停止位置で加工した加工パターンの加工位置と目標加工位置とのズレ量を計測する。具体的には、撮像画像データと測定用パターンの理想画像データとのズレ量を計測する。そして、検出されたズレ量を、キャリッジ２５の停止時回動誤差α，β，γに起因したものとし、メモリに記憶されている既存のキャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉに当該検出されたズレ量を加算し、キャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉを更新する。なお、この測定において、専用の測定用パターンを用いず、過去の加工時における加工パターンを用いてもよい。

なお、キャリッジ２５の停止時回動誤差α，β，γに起因したキャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉの測定方法は、これに限られない。例えば、測定用パターンを加工したワーク３５をレーザパターニング装置から取り出し、そのワーク３５を画像スキャン装置などの所定の測定装置にセットして、各位置で加工した加工パターンの加工位置と目標加工位置とのズレ量を計測し、その計測値を用いてメモリ内のキャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉを更新してもよい。

次に、制御ＰＣ４０は、ワーク３５上の所定箇所にアライメントマーク３７を形成するためのマーク形成処理を行う。本実施形態では、図１に示すように、ワーク３５上の主走査方向両端領域（被加工部分よりもワーク側端部寄りの箇所）に、アライメントマーク３７を形成する。そのため、本実施形態では、まず、制御ＰＣ４０は、主走査制御部２４によりステッピングモータ２６を制御して、ホームポジションに位置しているキャリッジ２５をキャリッジ送り方向Ａへ移動させ、ワーク３５の一端部側のアライメントマーク３７を形成するための第一マーク形成位置で停止させる（Ｓ６）。そして、ワーク上のＩＴＯ薄膜にレーザ光（加工光）を照射して部分的にＩＴＯ薄膜を除去することにより、例えば図１１に示すようなアライメントマーク３７を形成する（Ｓ７）。

続いて、制御ＰＣ４０は、ワーク３５の被加工部分番号Ｎを１にセットする（Ｓ８）。その後、制御ＰＣ４０は、主走査制御部２４によりステッピングモータ２６を制御して、第一マーク形成位置に位置しているキャリッジ２５をキャリッジ送り方向Ａへ移動させ、最初に加工処理が行われるワーク３５上の第一被加工部分Ｎ＝１を加工処理するための第一停止位置で停止させる（Ｓ９）。

本実施形態では、位置精度５μｍ以下の高い加工分解能を実現するために、ガルバノスキャナ２１によって走査されるワーク上のレーザ光走査範囲すなわち加工領域３６のサイズを１５０［ｍｍ］×１５０［ｍｍ］に設定してある。そのため、ワーク上の加工対象が全体で例えば４５０［ｍｍ］（主走査方向）×６００［ｍｍ］（副走査方向）であるワーク３５に対して加工処理を行う場合、図１２に示すように、当該加工対象の全体を、主走査方向へ３ピースに分割し、副走査方向へ４ピースに分割する。そして、これらの１２個のピース（被加工部分Ｎ＝１〜１２）を順次加工処理することで、加工対象全体の加工処理を行う。なお、図１２において、各被加工部分３６−１〜３６−２４に図示されている数字が加工順序を示している。

具体的には、図１３（ａ）に示すように、キャリッジ２５を、第一マーク形成位置から、第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置に順次移動させ（Ｓ８，Ｓ９）、各停止位置においてワーク３５上の対応するＩＴＯ膜の被加工部分の加工処理を行う（Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２）。そして、本実施形態では、第三停止位置での加工処理が終了したら（Ｓ１３のＹｅｓ）、制御ＰＣ４０は、主走査制御部２４によりステッピングモータ２６を制御して、キャリッジ２５をキャリッジ送り方向Ａへ移動させ、ワーク３５の他端部側のアライメントマーク３７を形成するための第二マーク形成位置で停止させる（Ｓ１４）。そして、ワーク上のＩＴＯ薄膜にレーザ光（加工光）を照射して部分的にＩＴＯ薄膜を除去することによりアライメントマーク３７を形成する（Ｓ１５）。その後、制御ＰＣ４０は、主走査制御部２４によりステッピングモータ２６を制御して、キャリッジ２５をホームポジションに戻す。

副走査方向については、キャリッジ２５がホームポジションに戻って、次に第一マーク形成位置でのマーク形成処理を開始するまでに、図１３（ｂ）に示すように、制御ＰＣ４０は、副走査制御部３０によりステッピングモータ３１を制御して、ワーク３５を副走査方向に沿ってワーク搬送方向Ｂへ移動させ（Ｓ２）、ワーク３５を目標送り位置付近で停止させて、ホールドさせる（Ｓ３，Ｓ４）。そして、再び、キャリッジ２５を第一マーク形成位置、第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置、第二マーク形成位置に順次移動させてＩＴＯ膜の加工処理を順次行う（Ｓ５〜Ｓ１５）。

本実施形態においては、各停止位置にキャリッジ２５を停止させた後（Ｓ９）、レーザパターニング処理（Ｓ１２）を開始する前に、制御ＰＣ４０は、各停止位置で停止したキャリッジ２５の主走査方向位置をリニアエンコーダ２８からのアドレス信号に基づいて取得する。そして、リニアエンコーダ２８からのアドレス信号に基づき、制御ＰＣ４０が管理している目標停止位置と実際に停止したキャリッジ２５の位置との差分を検出し、これをキャリア位置ズレ量Δｘ_ｃとし、メモリに一時保存する（Ｓ１０）。その後、制御ＰＣ４０は、メモリから、ワークズレ量Δｘ_ｗ，Δｙ_ｗ，Δφ_ｗと、キャリッジ位置ズレ量Δｘ_ｃと、キャリッジ姿勢ズレ量δｘｉ，δｙｉ，δφｉとを読み出し、上述した式（３−１）〜（３−３）より、オフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉを算出する（Ｓ１１）。

そして、制御ＰＣ４０は、算出したオフセット値ΔＤｘｉ，ΔＤｙｉ，ΔＤφｉを用いて、加工データの座標原点をオフセットさせる。その後、制御ＰＣ４０は、オフセット後の座標原点を基準にした加工データに基づいて、加工処理を実行する。なお、各マーク形成位置にキャリッジ２５を停止させた後（Ｓ６，Ｓ１４）、マーク形成処理（Ｓ７，Ｓ１５）を行う場合にも、同様に、マークデータの座標原点をオフセットさせるようにする。

ワーク上における被加工部分がそれぞれ独立したものであれば、キャリッジ２５の各停止位置は、それぞれの加工領域３６が離間するような位置であってもよい。しかしながら、被加工部分が独立したものではなく、複数の被加工部分によって１つの加工対象となる場合には、キャリッジ２５の各停止位置やワークの各停止位置を、それぞれの加工領域３６が隣接又は部分的に重複するような位置とする必要がある。特に、本実施形態のように被加工部分間で配線パターンを連続させるようなパターニング加工を行う場合には、被加工部分間で連続すべき配線パターンがズレて不連続になることを避けることが必要になる。

そのため、本実施形態においては、１２個のピース（被加工部分）間に数十［μｍ］程度のオーバーラップ領域を設け、隣り合う被加工部分が互いに部分的に重複するように、各ピース（被加工部分）を設定している。このようなオーバーラップ領域を設けることで、補正しきれていない誤差が残っていても、配線パターンが不連続になることを抑制できる。

以上のようにして主走査方向及び副走査方向への移動を行いながら、１２個のピース（被加工部分Ｎ＝１〜１２）に対する加工処理を終了したら（Ｓ１６のＹｅｓ）、４５０［ｍｍ］×６００［ｍｍ］の加工対象全体の加工処理が完了する。加工対象全体の加工処理が終了したら、ワーク３５はカッター５４により裁断され（Ｓ１７）、トレイ５５に排出される。本実施形態のようにロール状に巻き取れたワーク３５を加工する場合には、キャリッジ２５を第一マーク形成位置、第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置、第二マーク形成位置に順次移動させてＩＴＯ膜の加工処理を行った後に、ワーク３５をワーク搬送方向Ｂへ送って、その加工処理で形成したアライメントマーク３７の位置を検出してワーク３５を目標送り位置付近で停止させるという動作をロールエンドまで繰り返し行えばよい（Ｓ２０）。

また、本実施形態においては、上述したとおり、スプール軸５１上にロール状に巻かれた加工処理前のワーク３５には、アライメントマーク３７が形成されていない。そのため、ワーク３５上の最初の被加工部分を加工領域３６へ送り込む際、ワーク３５上にはまだアライメントマーク３７が存在していない。よって、ワーク３５上の最初の被加工部分を加工領域３６へ送り込む最初の搬送時には、アライメントマーク３７の検出を行わず、予め決められた搬送量だけワーク３５を搬送させて、最初の被加工部分を加工領域３６へ送り込む。ワーク３５上の最初の被加工部分の位置は、その後に加工される被加工部分の副走査方向位置の基準とはなるものであるが、最初の被加工部分の絶対位置はあまり重要ではない。したがって、ワーク３５上の最初の被加工部分を加工領域３６へ送り込む際、アライメントマーク３７の検出を行わずにワーク３５を搬送しても特に問題ない。

本実施形態では、レーザパターニング処理に用いるレーザ光（加工光）を利用してレーザ加工によりアライメントマーク３７を形成するが、レーザパターニング処理に用いるレーザ光（加工光）とは別のレーザ光を用いてマークを形成したり、マーク形成用の液体吐出ヘッドからワーク３５上の所定箇所へ液体（インク等）を吐出してマークを形成したり、スタンプ等を用いてマークを形成したりするなど、様々なマーク形成手段を用いることができる。

また、本実施形態では、光走査手段を用いてレーザ光（加工光）を走査してレーザパターニング処理を実施する例であるが、光走査手段を用いず、図１４に示すように、キャリッジを主走査方向及び副走査方向へ移動させる移動機構を用い、移動機構によりレーザ光照射位置を変更しながらワーク３５上の被加工部分をレーザパターニング処理する構成であってもよい。

具体的には、図１４に示す構成では、レーザ走査部２は、主走査方向（Ｘ軸方向）に移動可能な主走査直動ステージ２７’上に搭載されたキャリッジ２５に支持される。直動ステージ２７’は、副走査方向（Ｙ軸方向）に移動可能な副走査直動ステージ２１’上に搭載されている。レーザ出力部１からのレーザ光Ｌは、レーザ出力部１に固定した反射ミラー１６から、主走査直動ステージ２７’上の反射ミラー１７で反射され、キャリッジ２５上のレーザ走査部２に固定した反射ミラー１８により集光レンズ２２’に入射される。なお、図中符号１９は、レーザ光Ｌの結像位置での強度分布やスポット形状を変換する回折光学素子であり、トップハット分布や矩形形状等を任意に設定することができ、例えば、薄膜太陽電池フィルムの有機膜等の加工に使用する。

このような構成により、主走査直動ステージ２７’及び副走査直動ステージ２１’を制御することで、レーザ走査部２の集光レンズ２２’から射出されるレーザ光Ｌを二次元平面内で移動（走査）することができる。ガルバノスキャナ等の光走査手段を用いる構成では、キャリッジ２５を、第一マーク形成位置、第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置、第二マーク形成位置に順次移動、停止させ、それぞれの位置でレーザパターニング処理やマーク形成処理を実施する必要がある。このようにレーザ加工処理を断続的に実施する必要があったため、処理時間が比較的長くなる。これに対し、図１４に示す構成であれば、レーザ光走査範囲が、ガルバノスキャナ等の光走査手段を用いて走査する場合よりも広いため、図１５（ａ）〜（ｄ）に示すように、第一マーク形成位置、第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置、第二マーク形成位置の各位置で実施していたレーザパターニング処理やマーク形成処理を、一度のレーザ加工処理で連続的に実施できる。すなわち、例えば４５０［ｍｍ］（主走査方向）×６００［ｍｍ］（副走査方向）のワーク３５に対して加工処理を行う場合、図１５に示すように、当該加工対象の全体を主走査方向へ分割する必要なく加工処理できる。

また、図１４に示す構成であれば、副走査方向についても、レーザ光走査範囲がガルバノスキャナ等の光走査手段を用いて走査する場合よりも広くできるので、例えば４５０［ｍｍ］（主走査方向）×６００［ｍｍ］（副走査方向）のワーク３５に対して加工処理を行う場合、当該加工対象の全体を副走査方向へ分割する分割数を少なくでき、あるいは、副走査方向へ分割せずに、加工処理することも可能である。このような構造を用いてワークを副走査方向へ分割した加工を行うことにより、長尺の加工を行うことができ、生産性の向上も実現することができる。なお、ここでいうワークを副走査方向へ分割した加工とは、移動機構により主走査方向および副走査方向にわたる加工を行った後に、ワークを搬送して再度移動機構により主走査方向および副走査方向にわたる加工を行うような加工であって、搬送の前後でワークの被加工部の少なくとも一部がつながるように加工することをいう。

〔変形例１〕
次に、本実施形態におけるパターニング加工処理の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
上述した実施形態においては、アライメントマーク３７を、ワーク３５上の主走査方向両端領域（被加工部分３６−１〜３６−２４よりもワーク側端部寄りの箇所）に形成した例であった。この場合、本実施形態のようにワーク３５の主走査方向寸法が比較的長いものであると、ワーク３５上の主走査方向中央領域（第二停止位置にキャリッジを停止させて加工される被加工部分３６−２，３６−５，３６−８，３６−１１，３６−１４，３６−１７，３６−２０，３６−２３等）の副走査方向の停止位置精度を確保することが難しい。本変形例１では、アライメントマーク３７を、ワーク３５上の主走査方向両端領域ではなく、ワーク３５上の主走査方向中央領域（各被加工部分３６−１〜３６−２４に対して副走査方向から近接する領域）の非加工部分に形成する。

図１６（ａ）〜（ｄ）は、本変形例１におけるレーザパターニング処理及びマーク形成処理の流れを示す説明図である。
本変形例１においても、図１６（ａ）に示すように、キャリッジ２５を、第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置に順次移動させ、各停止位置においてワーク３５上の対応するＩＴＯ膜の被加工部分のレーザパターニング処理を行う。ただし、本変形例１では、アライメントマーク３７をワーク３５上の主走査方向両端領域には形成しないため、キャリッジ２５は、第一マーク形成位置や第二マーク形成位置には停止させる必要がない。よって、キャリッジ２５は、ホームポジションから第一マーク形成位置で停止することなく第一停止位置へ移動し、第三停止位置から第二マーク形成位置で停止することなくホームポジションへ移動する。

本変形例１では、図１６（ａ）に示すように、各停止位置においてワーク３５上の対応するＩＴＯ膜の被加工部分のレーザパターニング処理を行う際に、それぞれの被加工部分に対してワーク送り方向Ｂの下流側に隣接する非加工部分（先にレーザパターニング処理がなされたワーク送り方向Ｂの下流側に隣接する被加工部分との間の部分）にアライメントマーク３７を形成する。このアライメントマーク３７の形成は、例えば、それぞれの被加工部分の加工データにアライメントマーク３７を形成するためのマークデータを付加することにより、各被加工部分のレーザパターニング処理内で行うことができる。

第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置でのレーザパターニング処理及びアライメントマーク形成を終えたら、キャリッジ２５がホームポジションに戻って次に第一停止位置でのレーザパターニング処理を開始するまでに、図１６（ｂ）に示すように、制御ＰＣ４０は、副走査制御部３０によりステッピングモータ３１を制御して、ワーク３５を副走査方向に沿ってワーク搬送方向Ｂへ移動させ、ワーク３５を目標送り位置付近で停止させて、ホールドさせる。そして、図１６（ｃ）及び（ｄ）に示すように、再び、キャリッジ２５を第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置に順次移動させてＩＴＯ膜のレーザパターニング処理及びアライメントマーク形成を順次行う。

通常、レーザ加工前のワーク３５上の主走査方向中央領域のうちのどの箇所が加工され、どの箇所が加工されないのかを正確に把握することは困難である。そのため、レーザ加工前のワーク３５上に予めアライメントマークが形成されている従来の構成では、加工されないことがわかっているワーク３５上の主走査方向両端領域にアライメントマークを形成せざるを得ない。しかしながら、この場合には、上述したようにワーク３５の主走査方向寸法が比較的大きいと、ワーク３５上の主走査方向中央領域における副走査方向の停止位置精度を確保することが難しい。そのため、ワーク３５上の主走査方向中央領域の加工精度を得ることが難しい。

これに対し、本変形例１のように、ワーク３５への加工処理（レーザパターニング処理）と並行してアライメントマーク３７の形成を行う構成であれば、ワーク３５上の主走査方向中央領域のうちのどの箇所が加工され、どの箇所が加工されないのかを正確に把握することが可能である。よって、本変形例１のように、アライメントマーク３７を、ワーク３５上の主走査方向中央領域（各被加工部分３６−１〜３６−２４に対して副走査方向から近接する領域）の非加工部分に形成することができる。その結果、ワーク３５上の主走査方向中央領域内のアライメントマーク３７の位置をモニタカメラ３３’，３４’，３５’で検出でき、ワーク３５上の主走査方向中央領域における副走査方向の停止位置精度を確保でき、ワーク３５上の主走査方向中央領域の加工精度を得ることができる。

〔変形例２〕
次に、本実施形態におけるパターニング加工処理の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
上述した実施形態や変形例１と同様に、本変形例２のワークも、実質的に透明な部材であって、その加工後に搭載される製品の使用時にユーザーに視認されるタッチパネル基板等のユーザー視認部材となるものである。このようなユーザー視認部材となるワーク３５は、レーザパターニング処理により加工されたワーク上の被加工部分が製品使用時にユーザーに視認されるため、従来のようにインク等により形成される有色のアライメントマークでは、その被加工部分内にアライメントマークを形成することは、製品品質の低下につながる。

しかしながら、本変形例２では、上述した実施形態や変形例１と同様に、レーザパターニング処理に用いるレーザ光（加工光）を利用してレーザ加工によりアライメントマーク３７を形成する。この場合、加工されたマーク部分（加工箇所）と非マーク部分（非加工箇所）との間のコントラストが低く、インク等による有色マークを形成する場合と比較して、アライメントマーク３７が目立ちにくい。特に、ワーク３５が光透過性を有する実質的に透明な部材であるため、製品使用時にユーザーに視認されるワーク上の被加工部分にアライメントマークを形成しても、ユーザーには認知されにくく、製品品質を低下させることはない。また、アライメントマークの形成位置は、ワーク上の被加工部分に近いほど被加工部分の加工精度を得やすく、被加工部分内であれば更に被加工部分の加工精度を得やすい。したがって、本変形例２では、アライメントマーク３７を、ワーク３５上の各被加工部分３６−１〜３６−２４の内部に形成する。

図１７（ａ）〜（ｄ）は、本変形例２におけるレーザパターニング処理及びマーク形成処理の流れを示す説明図である。
本変形例２においても、上述した変形例１と同様、図１７（ａ）に示すように、キャリッジ２５を、第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置に順次移動させ、各停止位置においてワーク３５上の対応するＩＴＯ膜の被加工部分のレーザパターニング処理を行う。そして、各停止位置においてワーク３５上の対応するＩＴＯ膜の被加工部分のレーザパターニング処理を行う際に、それぞれの被加工部分内の所定箇所にアライメントマーク３７を形成する。このアライメントマーク３７の形成は、例えば、それぞれの被加工部分の加工データにアライメントマーク３７を形成するためのマークデータを付加することにより、各被加工部分のレーザパターニング処理内で行うことができる。

第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置でのレーザパターニング処理及びアライメントマーク形成を終えたら、キャリッジ２５がホームポジションに戻って次に第一停止位置でのレーザパターニング処理を開始するまでに、図１７（ｂ）に示すように、制御ＰＣ４０は、副走査制御部３０によりステッピングモータ３１を制御して、ワーク３５を副走査方向に沿ってワーク搬送方向Ｂへ移動させ、ワーク３５を目標送り位置付近で停止させて、ホールドさせる。そして、図１７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、再び、キャリッジ２５を第一停止位置、第二停止位置、第三停止位置に順次移動させてＩＴＯ膜のレーザパターニング処理及びアライメントマーク形成を順次行う。

本変形例２によれば、ワーク上の被加工部分内にアライメントマーク３７を形成するため被加工部分の高い加工精度を得ることができる。特に、本変形例２のように、被加工部分３６−１〜３６−３とこれに隣接する被加工部分３６−４〜３６−６とが部分的に重複する重複領域にアライメントマーク３７を形成すれば、被加工部分３６−１〜３６−３とこれに隣接する被加工部分３６−４〜３６−６との間の位置精度を更に向上させることができる。しかも、ワーク３５が、その加工後に搭載される製品の使用時にユーザーに視認されるタッチパネル基板等のユーザー視認部材である場合でも、従来のようにインク等により形成される有色のアライメントマークの場合と比べてユーザーに認知されにくく、製品品質を低下させることはない。

〔変形例３〕
次に、本実施形態におけるパターニング加工処理の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
上述した実施形態や変形例１及び２のように、レーザパターニング処理に用いるレーザ光（加工光）を利用してレーザ加工によりアライメントマーク３７を形成する場合、通常の撮像によって得られる撮像画像上では、加工されたマーク部分（加工箇所）と非マーク部分（非加工箇所）との間のコントラストを得ることが難しい。そのため、ワーク３５上にインク等による有色マークを形成する場合と比較して、その撮像画像に基づくマーク位置の検出精度が低い。

しかも、図１１に示したアライメントマーク３７では、クロスラインと円を組み合わせたパターンを採用しているが、モニタカメラの撮像領域が直径４ｍｍ程度であり、検出分解能を１〜２μｍ程度とするため、アライメントマーク３７の寸法は直径１ｍｍ以下としている。このように寸法の小さいアライメントマーク３７であるため、その撮像画像に基づくマーク位置の検出精度を得ることは難しい。

本変形例３は、レーザパターニング処理に用いるレーザ光（加工光）を利用してレーザ加工によりアライメントマーク３７を形成する場合でも、モニタカメラによる撮像画像に基づくマーク位置の検出精度を、以下のようにして確保するものである。

図１８は、本変形例３におけるアライメントマーク３７の位置検出手段を示す説明図である。
本変形例３では、照明手段としての照明光源３８ａによりモニタカメラ３３，３４の撮像領域を照明し、照明されたアライメントマーク３７をモニタカメラ３３，３４で撮像して得られる撮像画像に基づいてアライメントマーク３７の位置検出を行う。本変形例３では、照明光源３８ａからの照明光をモニタカメラ３３，３４の撮像方向と同じ方向から照射できるようにハーフミラー３８ｂを配置した構成を採用している。

また、本変形例３は、上述したとおり、ワーク３５が実質的に透明なもので、かつ、レーザ加工によりアライメントマーク３７を形成するため、単に白色光の照明光を用いて照明しても、マーク部分（加工箇所）と非マーク部分（非加工箇所）との間のコントラストを高めることが難しい。そこで、本変形例３では、白色光の照明光よりも高いコントラストが得られる特定波長帯の照明光を用いることとしている。具体的には、本変形例３のワーク３５上のＩＴＯ薄膜は、可視光波長帯の中でも青色波長帯の吸収率が相対的に高いため、青色波長帯（波長４６５ｎｍ程度）の照明光を用いる。これにより、非マーク部分（非加工箇所）の輝度が低い撮像画像が得やすい。その結果、マーク部分（加工箇所）の輝度が高く、かつ、非マーク部分（非加工箇所）の輝度が低い、高コントラストの撮像画像を得ることができる。

なお、本変形例３では、白色光の照明光よりも高いコントラストが得られる特定波長帯の照明光を用いることで、実質的に透明なワークに対してレーザ加工により形成されるアライメントマークについて高コントラストの撮像画像を得る例であるが、他の手段であってもよい。例えば、モニタカメラ３３，３４として偏光情報を取得可能な偏光カメラを用いる手段が挙げられる。具体的には、例えば、偏光カメラによってアライメントマークの偏光画像を撮像し、その偏光画像に基づいてアライメントマークの位置を検知する。偏光情報を利用すれば、実質的に透明なワークに対してレーザ加工により形成されるアライメントマークでも、高コントラストの画像を得ることが可能である。なお、偏光カメラとしては、画像センサの前に、撮像画素毎にＰ波透過部分とＳ波透過部分とを交互に配置した偏光フィルタを備えるものや、画像センサの前に回転可能な偏光フィルタを配置して時分割でＰ波とＳ波の偏光情報を取得するものなどが挙げられる。

なお、本実施形態におけるアライメントマーク３７の形状は、図１１に示すように、クロスラインと円を組み合わせたパターン形状であり、これに限定されるものではないが、画像処理によるパターンマッチングによる検出に有利な形状が好適である。アライメントマーク３７の形状は、アライメントマーク３７の検出方法等に応じて、適宜選定される。

また、本実施形態では、ＩＴＯ薄膜をパターニング加工する場合について説明したが、ＩＴＯ薄膜の代わりに、図１９に示すような金属ナノワイヤーで構成される透明導電膜フィルムをパターニング加工する場合でも同様である。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
ワーク３５等の加工対象物の被加工面上の被加工部分をワーク搬送部３等の搬送手段による搬送によって加工領域３６へ順次送り込み、該加工対象物上の被加工部分を該加工領域で停止させた状態で、レーザ出力部１及びレーザ走査部２等の光照射手段からのレーザ光Ｌ等の加工光により加工するレーザパターニング装置等の光加工装置において、加工対象物上にアライメントマーク３７等の検出用マークを形成するレーザ出力部１及びレーザ走査部２等のマーク形成手段と、前記マーク形成手段により形成された検出用マークの位置を検出するモニタカメラ３３，３４，３３’，３４’，３５’等の位置検出手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記光照射手段からの加工光による加工位置を制御する加工位置制御を実行する制御ＰＣ４０等の制御手段とを有することを特徴とする。
本態様によれば、マーク形成手段により加工対象物上に形成した検出用マークの位置検出結果から、搬送手段による加工対象物の停止位置ズレ（ワークズレ量Δｘ_ｗ，Δｙ_ｗ，Δφ_ｗ）を把握し、その停止位置ズレに起因した加工位置ズレを補正することができる。よって、加工対象物の停止位置ズレに起因した加工位置ズレを抑制することができる。
また、本態様によれば、本光加工装置に備わったマーク形成手段により加工対象物上に検出用マークを形成することができる。そのため、本光加工装置による加工工程前の別工程で加工対象物上に検出用マークを形成しておく工程を行う必要がない。しかも、加工対象物への加工処理と並行して検出用マークの形成を行うことで、トータルの加工処理時間を短くすることが可能となる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記制御手段が実行する加工位置制御は、前記搬送手段により加工対象物を所定の基準位置へ搬送させ、前記マーク形成手段により該加工対象物上の所定箇所に前記検出用マークを形成させた後、前記搬送手段により該加工対象物上の被加工部分を前記加工領域へ送り込む間欠搬送を行う際に前記位置検出手段により該検出用マークの位置を検出させ、その検出結果を用いて加工位置ズレを軽減させる制御であり、前記所定の基準位置は、過去の加工時に前記加工対象物上の被加工部分を前記加工領域に停止させた時の停止位置であることを特徴とする。
これによれば、過去の加工時に加工された被加工部分の位置に対して、今回の加工時に加工する被加工部分の位置を高い精度で位置合わせできる。

（態様Ｃ）
前記態様Ａ又はＢにおいて、前記位置検出手段は、前記搬送方向における前記加工領域よりも下流側で、前記検出用マークの位置を検出することを特徴とする。
これによれば、過去の加工時に形成された検出用マークの位置を使って、搬送手段による加工対象物の停止位置ズレを把握できる。

（態様Ｄ）
前記態様Ｃにおいて、前記マーク形成手段は、前記光照射手段からの加工光によって加工対象物上の所定箇所を加工することにより前記検出用マークを形成することを特徴とする。
これによれば、検出用マークを形成するための専用のマーク形成手段を必要とせず、構成の簡素化を図ることができる。

（態様Ｅ）
前記態様Ｄにおいて、前記位置検出手段は、照明光源３８ａ等の照明手段により照明された検出用マークを撮像して得られる撮像画像に基づいて、該検出用マークの位置を検出するものであり、前記照明手段は、前記加工光によって加工された加工箇所と非加工箇所との間の前記撮像画像上のコントラストが白色光と比較して高い青色波長帯等の特定波長帯の照明光を照射することを特徴とする。
通常、光照射手段からの加工光によって形成される検出用マークは、インク等の有色マークと比べて撮像画像上のコントラストが得にくいため、位置検出精度が低下しやすい。本態様によれば、特定波長帯の照明光で照明した検出用マークを撮像し、その撮像画像に基づいて位置検出を行うため、高いコントラストの撮像画像が得られる。よって、光照射手段からの加工光によって形成される検出用マークの位置検出精度を高めることができる。

（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記マーク形成手段は、前記光照射手段からの加工光によって加工対象物上の被加工部分内の所定箇所を加工することにより前記検出用マークを形成することを特徴とする。
これによれば、加工対象物上の被加工部分の停止位置精度をより高めることができる。なお、加工対象物上の被加工部分が製品使用時にユーザーに視認されるものである場合には、その被加工部分内に検出用マークを形成すると、その検出用マークが製品使用時にユーザーに視認され、製品品質を低下させるおそれがある。このような場合でも、検出用マークを光照射手段からの加工光によって形成する場合であれば、検出用マークがインク等の有色マークと比べて視認されにくいため、その被加工部分内に検出用マークを形成しても製品品質を低下させることはない。

（態様Ｇ）
前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、前記制御手段は、前記搬送方向で隣り合う加工対象物上の２つの被加工部分が、互いに隣接するように、又は、互いに一部重複するように、前記加工の制御を実行することを特徴とする。
これによれば、搬送手段による加工対象物の搬送方向において加工対象物上の各被加工部分間で連続する加工を施すことが可能である。これにより、搬送手段による加工対象物の搬送方向において、加工対象物の各被加工部分が独立したものではなく、複数の被加工部分によって１つの加工対象となるような加工対象物の加工処理を行うことが可能となる。このような加工処理においては、各被加工部分間の連続性が要求され、各被加工部分において高い加工位置精度が求められる。本態様によれば、搬送手段による加工対象物の停止位置ズレに起因した加工位置ズレを抑制できるため、要求される高い加工位置精度を得ることができる。

（態様Ｈ）
前記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様において、前記マーク形成手段は、前記搬送方向に対して直交する幅方向における複数箇所に前記検出用マークを形成し、前記位置検出手段は、前記複数箇所に形成された検出用マークの位置を検出し、前記制御手段は、前記位置検出手段が検出した前記複数箇所の検出用マークの位置に基づいて前記加工位置制御を実行することを特徴とする。
これによれば、搬送手段の搬送によって加工対象物の幅方向の異なる地点間で相対的な停止位置ズレが生じる加工位置ズレを抑制することができる。

（態様Ｉ）
前記態様Ａ〜Ｈのいずれかの態様において、前記制御手段は、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記搬送手段により前記加工対象物を移動させることにより、前記加工位置制御を実行することを特徴とする。
これによれば、搬送手段により加工対象物の停止位置を前後させて補正することができ、簡易な制御で加工位置ズレを補正することができる。

（態様Ｊ）
前記態様Ａ〜Ｉのいずれかの態様において、前記加工制御手段は、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記加工データを補正することにより、前記加工位置制御を実行することを特徴とする。
搬送手段による加工対象物の停止位置ズレに起因した加工位置ズレを補正する方法としては、搬送手段により加工対象物の停止位置を前後させて補正する方法も考えられる。しかしながら、搬送手段による加工対象物の停止位置を制御可能な最小単位（補正可能な最小のズレ量）が比較的大きいため、微小な加工位置ズレを補正することができない。また、搬送手段の搬送に必要なガタの存在等が原因で、停止状態の加工対象物を搬送手段により微小距離だけ動かすことを高精度に実現することが難しい。
本態様においては、加工データを補正する方法であるため、補正可能な最小のズレ量は、加工分解能（制御可能な加工位置の最小単位）と同等であり、微小な加工位置ズレも補正することが可能となる。

（態様Ｋ）
加工対象物上の被加工部分を加工領域で停止させた状態で加工光により加工するとともに、該加工対象物上に検出用マークを形成するステップと、前記加工対象物の前記被加工部分を搬送して前記加工領域へ送り込み、前記検出用マークを検出し、前記検出用マークの検出結果に基づいた加工を行うステップとを有することを特徴とする光加工物の生産方法である。
本態様によれば、加工対象物に対する加工とともに、その加工対象物上に検出用マークを形成できるため、本光加工装置による加工工程前の別工程で加工対象物上に検出用マークを形成しておく工程を行う必要がない。しかも、加工対象物への加工処理と並行して検出用マークの形成を行うことで、トータルの加工処理時間を短くすることが可能となる。

１ レーザ出力部
２ レーザ走査部
３ ワーク搬送部
４ 制御部
２０ ガルバノスキャナ制御部
２１ ガルバノスキャナ
２１’ 副走査直動ステージ
２３ モニタカメラ
２４ 主走査制御部
２５ キャリッジ
２７’ 主走査直動ステージ
３０ 副走査制御部
３２ 搬送ローラ対
３３，３４，３３’，３４’，３３’ モニタカメラ
３５ ワーク
３６ 加工領域
３６−１〜３６−２４ 被加工部分
３７ アライメントマーク
３８ａ 照明光源
３８ｂ ハーフミラー
５３ 加工テーブル
９１ ポリゴンスキャナ

特開２００３−２０５３８４号公報

Claims (11)

1. 加工対象物の被加工面上の被加工部分を搬送手段による搬送によって加工領域へ順次送り込み、該加工対象物上の被加工部分を該加工領域で停止させた状態で、光照射手段からの加工光により加工する光加工装置において、
   加工対象物上に検出用マークを形成するマーク形成手段と、
   前記マーク形成手段により形成された検出用マークの位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記光照射手段からの加工光による加工位置を制御する加工位置制御を実行する制御手段とを有することを特徴とする光加工装置。
2. 請求項１に記載の光加工装置において、
   前記制御手段が実行する加工位置制御は、前記搬送手段により加工対象物を所定の基準位置へ搬送させ、前記マーク形成手段により該加工対象物上の所定箇所に前記検出用マークを形成させた後、前記搬送手段により該加工対象物上の被加工部分を前記加工領域へ送り込む間欠搬送を行う際に前記位置検出手段により該検出用マークの位置を検出させ、その検出結果を用いて加工位置ズレを軽減させる制御であり、
   前記所定の基準位置は、過去の加工時に前記加工対象物上の被加工部分を前記加工領域に停止させた時の停止位置であることを特徴とする光加工装置。
3. 請求項１又は２に記載の光加工装置において、
   前記位置検出手段は、前記搬送方向における前記加工領域よりも下流側で、前記検出用マークの位置を検出することを特徴とする光加工装置。
4. 請求項３に記載の光加工装置において、
   前記マーク形成手段は、前記光照射手段からの加工光によって加工対象物上の所定箇所を加工することにより前記検出用マークを形成することを特徴とする光加工装置。
5. 請求項４に記載の光加工装置において、
   前記位置検出手段は、照明手段により照明された検出用マークを撮像して得られる撮像画像に基づいて、該検出用マークの位置を検出するものであり、
   前記照明手段は、前記加工光によって加工された加工箇所と非加工箇所との間の前記撮像画像上のコントラストが白色光と比較して高い特定波長帯の照明光を照射することを特徴とする光加工装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光加工装置において、
   前記マーク形成手段は、前記光照射手段からの加工光によって加工対象物上の被加工部分内の所定箇所を加工することにより前記検出用マークを形成することを特徴とする光加工装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光加工装置において、
   前記制御手段は、前記搬送方向で隣り合う加工対象物上の２つの被加工部分が、互いに隣接するように、又は、互いに一部重複するように、前記加工の制御を実行することを特徴とする光加工装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光加工装置において、
   前記マーク形成手段は、前記搬送方向に対して直交する幅方向における複数箇所に前記検出用マークを形成し、
   前記位置検出手段は、前記複数箇所に形成された検出用マークの位置を検出し、
   前記制御手段は、前記位置検出手段が検出した前記複数箇所の検出用マークの位置に基づいて前記加工位置制御を実行することを特徴とする光加工装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光加工装置において、
   前記制御手段は、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記搬送手段により前記加工対象物を移動させることにより、前記加工位置制御を実行することを特徴とする光加工装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光加工装置において、
    前記加工制御手段は、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記加工データを補正することにより、前記加工位置制御を実行することを特徴とする光加工装置。
11. 加工対象物上の被加工部分を加工領域で停止させた状態で加工光により加工するとともに、該加工対象物上に検出用マークを形成するステップと、
    前記加工対象物の前記被加工部分を搬送して前記加工領域へ送り込み、前記検出用マークを検出し、前記検出用マークの検出結果に基づいた加工を行うステップとを有することを特徴とする光加工物の生産方法。