レーザ加工装置
【課題】レーザ加工の作業能率の向上及び加工精度の向上を図る。
【解決手段】レーザ光源２から放射されたレーザ光Ｌ１の光束断面形状を形状規制部１２で規制して射出する光束規制手段３と、レーザ光Ｌ１により加工される被加工物１１と対向して設けられレーザ光Ｌ１を被加工物１１上に集光する対物レンズ４と、を備え、対物レンズ４から光束規制手段３に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材６と、ピンホール部材６に白色光Ｌ２を照射する白色光源７と、対物レンズ４からピンホール部材６に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えてピンホールを通過した白色光Ｌ２の被加工物１１からの反射光Ｌ３を受光する撮像手段８と、対物レンズ４と被加工物１１との間の距離を変位させる変位手段１０と、を備えて微小高さの測定を可能にしたものである。
【解決手段】レーザ光源２から放射されたレーザ光Ｌ１の光束断面形状を形状規制部１２で規制して射出する光束規制手段３と、レーザ光Ｌ１により加工される被加工物１１と対向して設けられレーザ光Ｌ１を被加工物１１上に集光する対物レンズ４と、を備え、対物レンズ４から光束規制手段３に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材６と、ピンホール部材６に白色光Ｌ２を照射する白色光源７と、対物レンズ４からピンホール部材６に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えてピンホールを通過した白色光Ｌ２の被加工物１１からの反射光Ｌ３を受光する撮像手段８と、対物レンズ４と被加工物１１との間の距離を変位させる変位手段１０と、を備えて微小高さの測定を可能にしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射して被加工物を加工するレーザ加工装置に関し、詳しくは、レーザ加工の作業能率の向上及び加工精度の向上を図ろうとするレーザ加工装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ加工装置は、レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を所定形状に規制して射出するスリットと、上記レーザ光が照射される被加工物と対向して設けられレーザ光を上記被加工物上に集光する対物レンズと、上記スリットと対物レンズとの間の光路上に設けられ対物レンズと組み合わされて被加工物上にスリットの像を結像させる結像レンズ、上記対物レンズを通して被加工物表面を観察する撮像手段と、を備えたものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１３３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような従来のレーザ加工装置は、被加工物にレーザ光を照射して加工するというレーザ加工の単独機能しか有しなかったため、例えば被加工物に対する加工量を測定しながらレーザ加工を行うことができなかった。したがって、加工精度を向上することができなかった。
【０００４】
また、被加工物上の異常突起の除去やパターン修正作業においては、先ず、別に備えた微小高さ測定装置を使用して異常突起又はパターン上の異物の位置情報及び異常突起や異物の高さ情報を取得し、その後、上記被加工物をレーザ加工装置に移し変えて上記位置情報及び高さ情報に基づいてレーザ加工し、異常突起又は異物の除去をするという手順を実行することになる。したがって、作業能率が悪かった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、レーザ加工の作業能率の向上及び加工精度の向上を図ろうとするレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１の発明によるレーザ加工装置は、レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を形状規制部で規制して射出する光束規制手段と、前記レーザ光により加工される被加工物と対向して設けられ前記レーザ光を前記被加工物上に集光する対物レンズと、を備えたレーザ加工装置であって、前記対物レンズから前記光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材と、前記ピンホール部材に計測光を照射する計測用光源と、前記対物レンズから前記ピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えて前記ピンホールを通過した計測光の前記被加工物からの反射光を受光する撮像手段と、前記対物レンズと前記被加工物との間の距離を変位させる変位手段と、を備えて微小高さの測定を可能にしたものである。
【０００７】
このような構成により、対物レンズから光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材に計測用光源で計測光を照射し、対物レンズからピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数の受光素子を備えた撮像手段でピンホール部材を通過した計測光の被加工物からの反射光を受光し、変位手段で対物レンズと被加工物との間の距離を変位させて微小高さを測定し、レーザ光源からレーザ光を放射し、光束規制手段の形状規制部でレーザ光の光束断面形状を規制して射出し、このレーザ光を対物レンズで被加工物上に集光して被加工物をレーザ加工する。
【０００８】
また、第２の発明によるレーザ加工装置は、レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を形状規制部で規制して射出する光束規制手段と、前記レーザ光により加工される被加工物と対向して設けられ前記レーザ光を前記被加工物上に集光する対物レンズと、前記光束規制手段と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ前記対物レンズと組み合わされて前記被加工物上に前記形状規制部の像を結像させる結像レンズと、を備えたレーザ加工装置であって、前記結像レンズから前記光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材と、前記ピンホール部材に計測光を照射する計測用光源と、前記結像レンズから前記ピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えて前記ピンホールを通過した計測光の前記被加工物からの反射光を受光する撮像手段と、前記結像レンズをその光軸方向に変位させる変位手段と、を備えて微小高さの測定を可能にしたものである。
【０００９】
このような構成により、結像レンズから光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材に計測用光源で計測光を照射し、結像レンズからピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数の受光素子を備えた撮像手段でピンホール部材を通過した計測光の被加工物からの反射光を受光し、変位手段で結像レンズをその光軸方向に変位させて微小高さを測定し、レーザ光源からレーザ光を放射し、光束規制手段の形状規制部でレーザ光の光束断面形状を規制して射出し、対物レンズと結像レンズとを組み合わせて被加工物上に形状規制部の像を結像させ、被加工物をレーザ加工する。
【００１０】
さらに、前記光束規制手段は、平面内をスライド可能な複数の部材を組み合わせて構成され、該複数の部材により囲まれた開口部を前記形状規制部としたものである。これにより、平面内をスライド可能な複数の部材によって囲まれた開口部でレーザ光の光束断面形状を規制する。
【００１１】
そして、前記光束規制手段は、個別に回動可能な複数のマイクロミラーをマトリクス状に並べて構成され、該複数のマイクロミラーを前記形状規制部としたものである。これにより、マトリクス状に並べられた複数のマイクロミラーを個別に回動してレーザ光の光束断面形状を規制する。
【００１２】
また、前記ピンホール部材は、透明な基板上に複数のピンホールを所定間隔でマトリクス状に形成したものである。これにより、透明な基板上に所定間隔でマトリクス状に形成された複数のピンホールで計測光を通過させる。
【００１３】
そして、前記ピンホール部材は、複数のピンホールを螺旋状に形成したニッポウディスクである。これにより、ニッポウディスクに螺旋状に形成された複数のピンホールで計測光を通過させる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、レーザ加工装置に微小高さ測定機能を備えたことにより、例えば被加工物に対する加工量を測定しながらレーザ加工を行うことができ、加工精度を向上することができる。また、例えば、被加工物上の異常突起の除去やパターン上の異物の除去作業においては、異常突起や異物の検出と異常突起の除去又は異物の除去作業とを同じ工程において実行することができ、作業能率を向上することができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、レーザ加工装置に微小高さ測定機能を備えたことにより、例えば被加工物に対する加工量を測定しながらレーザ加工を行うことができ、加工精度を向上することができる。また、例えば、被加工物上の異常突起の除去やパターン上の異物の除去作業においては、異常突起や異物の検出と異常突起の除去又は異物の除去作業とを同じ工程において実行することができ、作業能率を向上することができる。さらに、結像レンズを変位させて微小高さを測定するようにしているので、結像レンズの慣性モーメントを小さくすることができ、高さ測定精度を向上することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に係る発明によれば、光束規制手段の構成が簡単であり、装置の製造コストを低減することができる。
【００１７】
そして、請求項４に係る発明によれば、光束断面形状を任意に設定することができ、被加工物に任意の形状のレーザ加工を施すことができる。
【００１８】
また、請求項５に係る発明によれば、微小高さの測定が簡便になり、装置の製造コストを低減することができる。
【００１９】
そして、請求項６に係る発明によれば、観察領域内の高さ測定をより緻密に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるレーザ加工装置の実施形態を示す正面図である。このレーザ加工装置は、レーザ光を照射して被加工物を加工するもので、ステージ１と、レーザ光源２と、光束規制手段３と、対物レンズ４と、結像レンズ５と、ピンホール部材６と、白色光源７と、撮像手段８と、照明光源９と、変位手段１０と、からなる。
【００２１】
上記ステージ１は、上面に被加工物１１を載置して水平面内をＸＹ方向に移動させるものであり、図示省略のモータ及びギア等を組み合わせた駆動手段によって移動するようになっている。なお、Ｙ方向は、図１において奥行き方向である。
【００２２】
上記ステージ１の上方には、レーザ光源２が設けられている。このレーザ光源２は、レーザ光を放射し、被加工物１１に照射して該被加工物１１を加工するものであり、例えば532nm又は355nmの波長のレーザ光を放射するパルスレーザである。
【００２３】
上記レーザ光源２から放射されるレーザ光Ｌ１の放射方向前方には、光束規制手段３が設けられている。この光束規制手段３は、被加工物１１に照射されるレーザ光Ｌ１の光束断面形状を形状規制部１２で加工形状に対応した形状に規制して射出するものであり、例えば平面内をスライド可能な複数の部材を組み合わせて構成されている。その構成の具体的一例は、図２に示すように、平面内をＸ方向にスライドすると共に上記平面内を矢印Ａ，Ｂ方向に回動する一対の第１の部材１３と、その上方に配設されＹ方向にスライドすると共に上記平面内を矢印Ｃ，Ｄ方向に回動する一対の第２の部材１４と、から成り、上記一対の第１の部材１３及び第２の部材１４によって囲まれた開口部を上記形状規制部１２としている。
【００２４】
上記光束規制手段３とステージ１とを結ぶ光軸上にて、ステージ１に載置された被加工物１１に対向して対物レンズ４が設けられている。この対物レンズ４は、光束規制手段３により光束断面形状が規制されたレーザ光Ｌ１を被加工物１１上に集光するものであり、ステージ１の面に平行に移動可能とされたレンズホルダー１５に着脱可能に保持された倍率の異なる複数種の対物レンズ４ａ〜４ｄからなっている。
【００２５】
上記光束規制手段３と対物レンズ４との間の光路上には、結像レンズ５が設けられている。この結像レンズ５は、対物レンズ４と組み合わされて被加工物１１上に光束規制手段３の形状規制部１２の像を結像させるものである。
【００２６】
上記結像レンズ５から光束規制手段３に向かう光路がビームスプリッタ１９によって分岐された光路上には、ピンホール部材６が設けられている。このピンホール部材６は、図３に示すように、複数のピンホールを所定間隔でマトリクス状に形成したもので、例えば、透明な基板１７上に形成されたクロム（Ｃｒ）等の不透明膜１８をエッチングして複数のピンホール１６を形成したピンホールマスクである。なお、ピンホール１６の配列ピッチは、後述の撮像手段８の受光素子の配列ピッチの略整数倍となるようにするとよい。さらに、ピンホールの配列ピッチは、隣接するピンホール１６を通過した光の被加工物１１からの反射光が撮像手段８の受光面上で干渉しないように、十分に広くするとよい。そして、各ピンホール１６は、それぞれ撮像手段８の各受光素子と１対１の対応関係を成すように位置合わせされるとよい。
【００２７】
上記ピンホール部材６の背後には、計測用光源としての白色光源７が設けられている。この白色光源７は、ピンホール部材６に白色光（計測光）Ｌ２を照射するもので、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、白色レーザ光源、白色ＬＥＤ等である。
【００２８】
上記結像レンズ５からピンホール部材６に向かう光路がビームスプリッタ２０によって分岐された光路上には、撮像手段８が設けられている。この撮像手段８は、複数の受光素子をマトリクス状に備えて被加工物１１上の二次元画像を撮像するものであり、微小高さを測定する際には、上記ピンホール部材６のピンホール１６を通過した白色光Ｌ２の被加工物１１からの反射光Ｌ３の輝度を検出する検出手段として機能する、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等である。
【００２９】
上記対物レンズ４から結像レンズ５に向かう光路がビームスプリッタ２１によって分岐された光路上には、照明光源９が設けられている。この照明光源９は、被加工物１１上に照明光Ｌ４を照射して撮像手段８による被加工物１１表面の撮像を可能にさせるものであり、ハロゲンランプ等である。
【００３０】
上記レーザ光源２、光束規制手段３、対物レンズ４、結像レンズ５、ピンホール部材６、白色光源７、撮像手段８、及び照明光源９を含む光学系の本体部を上下動可能に変位手段１０が設けられている。この変位手段１０は、光学系本体部を所定の移動範囲内を下方から上方に向かって、又は上方から下方に向かって所定速度で移動させて、対物レンズ４と被加工物１１との間隔を変位させるもので、例えばモータとギア等を組み合わせて構成されている。
【００３１】
なお、上記光学系において、光束規制手段３の形状規制部１２の位置、ピンホール部材６のピンホール１６の形成位置及び撮像手段８の受光面の位置は、それぞれ対物レンズ４の結像位置に対して共役の関係となるようにされている。また、図１において、符号２２はレンズホルダー１５をＸ方向に移動させるためのモータ、符号２３はモータ２３に連結されて回転しレンズホルダー１５をＸ方向に移動させるボールネジ、符号２４はレンズホルダー１５をＹ方向に移動させるためのモータ、符号２５は全反射ミラー、及び符号２６は撮像手段８による撮像領域内を均一に照明するフィールドレンズである。
【００３２】
次に、このように構成されたレーザ加工装置の動作及びレーザ加工について、図４及び図５を参照して説明する。なお、以下の説明においては、被加工物１１がカラーフィルタ基板の場合について述べる。
先ず、ステップＳ１においては、カラーフィルタ基板がレーザ加工装置のステージ１上に載置される。そして、装置の起動スイッチが投入されて、照明光源９が点灯する。これにより、照明光Ｌ４が対物レンズ４を介してカラーフィルタ基板面に照射する。また、同時に撮像手段８がＯＮ駆動してカラーフィルタ基板表面を撮像する。このとき、レーザ光源２及び白色光源７は消灯されたままである。また、対物レンズ４としては、低倍率の対物レンズ４ａ〜４ｃのいずれかが選択されている。
【００３３】
ステップＳ２においては、変位手段１０がＯＮ駆動して光学系本体部を上下動し、撮像手段８で撮像されるカラーフィルタ基板のパターンの画像が鮮明となるようにオートフォーカス調整がなされる。このとき、撮像手段８による撮像画像は、図示省略のモニター画面に表示される。
【００３４】
ステップＳ３においては、撮像手段８により撮像されたカラーフィルタ基板のパターン画像に対して公知のパターンマッチング法が適用され、パターンの欠陥、例えばパターン上に付着した異物が検出される。ここで、パターン欠陥が検出されない（“ＮＯ”判定）ときには、ステップＳ４に進んでステージ１が所定方向に所定量だけ移動されて次の観察領域が選択される。
【００３５】
一方、ステップＳ３において、パターン欠陥が検出されると（“ＹＥＳ”判定）、ステップＳ５に進んで、ステージ１がＸ，Ｙ方向に移動されて欠陥部（異物２７）（図５参照）が対物レンズ４の視野Ｆの中心に位置付けられる。
【００３６】
そして、ステップＳ６において、モータ２２が駆動されてレンズホルダー１５がＸ方向に移動され、高倍率の対物レンズ４ｄに交換される。また、対物レンズ４ｄの光軸と光学系本体部の光軸とがずれている場合には、さらに、モータ２４が駆動されてレンズホルダー１５がＹ方向に移動され、光軸合わせがなされる。
【００３７】
対物レンズ４が高倍率の対物レンズ４ｄに交換されると、変位手段１０が再度ＯＮ駆動して光学系本体部を上下動し、撮像手段８で撮像されるカラーフィルタ基板のパターンの画像が鮮明となるようにオートフォーカス調整がなされる（図５（ａ）参照）。
【００３８】
ステップＳ７においては、照明光源９が消灯され、白色光源７が点灯される。これにより、白色光源７から放射した白色光Ｌ２は、ピンホール部材６の複数のピンホール１６を通過し、対物レンズ４を介してカラーフィルタ基板上に照射する。そして、カラーフィルタ基板上に上記ピンホール１６に対応する複数の測定点２８を指定する（図５（ｂ）参照）。さらに、各測定点２８からの反射光Ｌ３は、対物レンズ４を通って白色光源７側に戻り、ビームスプリッタ２０で反射されて撮像手段８に入射する。
【００３９】
ステップＳ８においては、高さ測定が開始される。即ち、上記反射光Ｌ３の輝度が撮像手段８の受光素子によって検出され、その輝度情報が反射光を受光した受光素子毎に図示省略の記憶部の対応領域に保存される。同時に、このときの変位手段１０の高さ情報が変位手段１０に備えられた位置センサーによって検出され、上記輝度情報に関連付けて記憶部に保存される。
【００４０】
続いて、変位手段１０がＯＮ駆動して、光学系本体部を所定速度で例えば上方に移動する。このとき、複数のピンホール１６を通過した白色光Ｌ２のカラーフィルタ基板からの反射光Ｌ３が撮像手段８の複数の受光素子によって受光され、所定の時間間隔で上記反射光Ｌ３の輝度が検出される。同時に、変位手段１０の高さ情報が変位手段１０の位置センサーの出力に基づいて上記輝度の検出に同期して取得される。そして、これら輝度情報及び高さ情報は、互いに関連付けられて受光素子毎に記憶部に保存される。
【００４１】
具体的には、輝度情報が所定時間間隔で入力される度に、新たに入力された輝度情報が記憶部に保存されている一つ前の輝度情報と比較される。そして、この新たな輝度情報が一つ前の輝度情報を上回ると、記憶部に保存された輝度情報が更新される。同時に、高さ情報も更新される。一方、輝度情報の更新が予め設定された複数回だけ行われないときには、上記保存された輝度情報を最大輝度として検出し、最後に輝度情報の更新が行われたときの高さ情報をその測定点の高さとして保存する。
【００４２】
なお、本発明においては、カラーフィルタ基板の任意の一つの測定点２８からの反射光Ｌ３は、撮像手段８の複数の受光素子によって受光される。しかし、各受光素子は個別に輝度情報を出力するため、上記複数の受光素子のうち高さ測定時に最も強い輝度を検出した受光素子を上記測定点２８に対応した受光素子として扱えばよい。
【００４３】
ステップＳ９において、全ての測定点２８の高さ測定が終了すると（“ＹＥＳ”判定）、ステップＳ１０に進んで白色光源７が消灯される。同時に、変位手段１０を駆動して光学系本体部の高さを所定の高さに合わせる。この高さは、照射するレーザ光のパワーに依存し、例えばカラーフィルタ基板のパターン表面、異物２７の頂点、又はその中間高さ位置等であり、実験により決められる。
【００４４】
続いて、レーザ照射による異物２７の除去段階に移る。この場合、先ず、ステップＳ１１において、照明光源９が点灯され、異物２７を含む欠陥パターンの画像が撮像手段８により撮像される。
【００４５】
ステップＳ１２においては、光束規制手段３の第１の部材１３及び第２の部材１４を動かして形状規制部１２の大きさが上記異物２７の大きさに合わされる。この動作は、例えば、第１の部材１３及び第２の部材１４の動きに連動して変わり上記形状規制部１２に対応した窓２９をモニター画面上に表示させ、該窓２９内に上記異物２７が納まるように第１の部材１３及び第２の部材１４の位置を手動調整する（図５（ｃ）参照）。又は、撮像手段８により撮像された画像のコントラストの差から異物２７の輪郭を検出し、それに基づいて異物２７のＸ，Ｙ方向の最大幅（対物レンズ４の倍率を考慮した幅）を算出し、光束規制手段３の形状規制部１２のＸ，Ｙ方向の幅が上記算出されたＸ，Ｙ方向の幅と一致するように第１の部材１３及び第２の部材１４の位置を自動調整するようにしてもよい。なお、上記窓２９は、第１の部材１３及び第２の部材１４に位置センサーを備え、該位置センサーの出力を利用して生成することができる。
【００４６】
ステップＳ１３においては、レーザ光源２がＯＮ駆動され、レーザ光Ｌ１が予め設定されたパワー、又は異物２７の高さに応じて自動設定されたパワーで所定時間だけ照射される。これにより、異物２７がレーザ光Ｌ１の熱により瞬時にガス化されて除去される（図５（ｄ）参照）。
【００４７】
ステップＳ１４においては、基板表面がモニターにより観察され、異物２７の除去状態が確認される。そして、ステップＳ１５において、モータ２２を駆動し、レンズホルダー１５を移動して対物レンズ４を低倍率の対物レンズ４ａ〜４ｃのいずれかに交換した後、ステップＳ４に進んで、ステージ１をＸ，Ｙ方向に移動してカラーフィルタ基板の観察領域を次の領域まで移動する。このようにして、次の観察領域において、ステップＳ１〜Ｓ１４が実行される。
【００４８】
ステップＳ１４において、異物２７の除去状態を確認した後、上述と同様にして、高さ測定を再度行ってもよい。この場合、例えば、異物２７が取りきれず、許容範囲を超えた高さが検出されたときには、レーザ光の照射を再度行うとよい。
【００４９】
なお、以上の説明においては、カラーフィルタ基板の欠陥修正、特に異物２７の除去について述べたが、本発明はこれに限られず、被加工物１１に所定の深さの凹部を形成する場合にも適用することができる。この場合、被加工物１１に対する加工量（加工深さ）を測定しながらレーザ加工を行うことにより、加工精度を向上することができる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、高さ測定を行う際に、光学系本体部を上下方向に移動して対物レンズ４と被加工物１１との間の距離を変位させる場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ステージ１を上下方向に移動してもよく、又は結像レンズ５をその光軸方向に変位させてもよい。
【００５１】
さらに、以上の実施形態においては、ピンホール部材６、白色光源７及び撮像手段８を結像レンズ５から光束規制手段３に向かう光路が分岐された光路上に設ける場合について説明したが、本発明はこれに限られず、上記各構成要素を対物レンズ４から結像レンズ５に向かう光路が分岐された光路上に設けてもよい。この場合も、光束規制手段３の形状規制部１２の位置、ピンホール部材６のピンホール１６の形成位置及び撮像手段８の受光面の位置は、それぞれ対物レンズ４の結像位置に対して共役の関係となるように構成される。
【００５２】
また、上記実施形態においては、計測用光源が白色光源７の場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば赤、緑、青の単色光を放射するレーザ光源又はＬＥＤ等であってもよく、又は白色光源７と上記レーザ光源等とをスイッチで切り換えて使用できるようにしてもよい。
【００５３】
さらに、上記実施形態においては、光束規制手段３が平面内をスライド可能な複数の部材を組み合わせて構成したものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、光束規制手段３は、個別に傾動可能な複数のマイクロミラーをマトリクス状に並べたマイクロミラーデバイスであってもよい。これにより、レーザ光の光束断面形状を加工形状に合わせて任意に設定することができる。
【００５４】
そして、上記実施形態においては、ピンホール部材６が透明な基板上に複数のピンホール１６を所定間隔でマトリクス状に形成したものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ピンホール部材６は、複数のピンホールを螺旋状に形成したニッポウディスクであってもよい。この場合、ニッポウディスクを所定速度で回転させることにより、観察領域内の高さ測定をより緻密に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明によるレーザ加工装置の実施形態を示す正面図である。
【図２】上記レーザ加工装置において使用される光束規制手段の一構成例を示す平面図である。
【図３】上記レーザ加工装置において使用されるピンホール部材の一構成例を示す平面図である。
【図４】上記レーザ加工装置によるレーザ加工について説明するフローチャートである。
【図５】上記レーザ加工装置によるレーザ加工について示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
２…レーザ光源
３…光束規制手段
４…対物レンズ
５…結像レンズ
６…ピンホール板
７…白色光源（計測用光源）
８…撮像手段
１０…変位手段
１１…被加工物
１２…形状規制部
Ｌ１…レーザ光
Ｌ２…白色光（計測光）
Ｌ３…反射光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射して被加工物を加工するレーザ加工装置に関し、詳しくは、レーザ加工の作業能率の向上及び加工精度の向上を図ろうとするレーザ加工装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ加工装置は、レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を所定形状に規制して射出するスリットと、上記レーザ光が照射される被加工物と対向して設けられレーザ光を上記被加工物上に集光する対物レンズと、上記スリットと対物レンズとの間の光路上に設けられ対物レンズと組み合わされて被加工物上にスリットの像を結像させる結像レンズ、上記対物レンズを通して被加工物表面を観察する撮像手段と、を備えたものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１３３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような従来のレーザ加工装置は、被加工物にレーザ光を照射して加工するというレーザ加工の単独機能しか有しなかったため、例えば被加工物に対する加工量を測定しながらレーザ加工を行うことができなかった。したがって、加工精度を向上することができなかった。
【０００４】
また、被加工物上の異常突起の除去やパターン修正作業においては、先ず、別に備えた微小高さ測定装置を使用して異常突起又はパターン上の異物の位置情報及び異常突起や異物の高さ情報を取得し、その後、上記被加工物をレーザ加工装置に移し変えて上記位置情報及び高さ情報に基づいてレーザ加工し、異常突起又は異物の除去をするという手順を実行することになる。したがって、作業能率が悪かった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、レーザ加工の作業能率の向上及び加工精度の向上を図ろうとするレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１の発明によるレーザ加工装置は、レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を形状規制部で規制して射出する光束規制手段と、前記レーザ光により加工される被加工物と対向して設けられ前記レーザ光を前記被加工物上に集光する対物レンズと、を備えたレーザ加工装置であって、前記対物レンズから前記光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材と、前記ピンホール部材に計測光を照射する計測用光源と、前記対物レンズから前記ピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えて前記ピンホールを通過した計測光の前記被加工物からの反射光を受光する撮像手段と、前記対物レンズと前記被加工物との間の距離を変位させる変位手段と、を備えて微小高さの測定を可能にしたものである。
【０００７】
このような構成により、対物レンズから光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材に計測用光源で計測光を照射し、対物レンズからピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数の受光素子を備えた撮像手段でピンホール部材を通過した計測光の被加工物からの反射光を受光し、変位手段で対物レンズと被加工物との間の距離を変位させて微小高さを測定し、レーザ光源からレーザ光を放射し、光束規制手段の形状規制部でレーザ光の光束断面形状を規制して射出し、このレーザ光を対物レンズで被加工物上に集光して被加工物をレーザ加工する。
【０００８】
また、第２の発明によるレーザ加工装置は、レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を形状規制部で規制して射出する光束規制手段と、前記レーザ光により加工される被加工物と対向して設けられ前記レーザ光を前記被加工物上に集光する対物レンズと、前記光束規制手段と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ前記対物レンズと組み合わされて前記被加工物上に前記形状規制部の像を結像させる結像レンズと、を備えたレーザ加工装置であって、前記結像レンズから前記光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材と、前記ピンホール部材に計測光を照射する計測用光源と、前記結像レンズから前記ピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えて前記ピンホールを通過した計測光の前記被加工物からの反射光を受光する撮像手段と、前記結像レンズをその光軸方向に変位させる変位手段と、を備えて微小高さの測定を可能にしたものである。
【０００９】
このような構成により、結像レンズから光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材に計測用光源で計測光を照射し、結像レンズからピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数の受光素子を備えた撮像手段でピンホール部材を通過した計測光の被加工物からの反射光を受光し、変位手段で結像レンズをその光軸方向に変位させて微小高さを測定し、レーザ光源からレーザ光を放射し、光束規制手段の形状規制部でレーザ光の光束断面形状を規制して射出し、対物レンズと結像レンズとを組み合わせて被加工物上に形状規制部の像を結像させ、被加工物をレーザ加工する。
【００１０】
さらに、前記光束規制手段は、平面内をスライド可能な複数の部材を組み合わせて構成され、該複数の部材により囲まれた開口部を前記形状規制部としたものである。これにより、平面内をスライド可能な複数の部材によって囲まれた開口部でレーザ光の光束断面形状を規制する。
【００１１】
そして、前記光束規制手段は、個別に回動可能な複数のマイクロミラーをマトリクス状に並べて構成され、該複数のマイクロミラーを前記形状規制部としたものである。これにより、マトリクス状に並べられた複数のマイクロミラーを個別に回動してレーザ光の光束断面形状を規制する。
【００１２】
また、前記ピンホール部材は、透明な基板上に複数のピンホールを所定間隔でマトリクス状に形成したものである。これにより、透明な基板上に所定間隔でマトリクス状に形成された複数のピンホールで計測光を通過させる。
【００１３】
そして、前記ピンホール部材は、複数のピンホールを螺旋状に形成したニッポウディスクである。これにより、ニッポウディスクに螺旋状に形成された複数のピンホールで計測光を通過させる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、レーザ加工装置に微小高さ測定機能を備えたことにより、例えば被加工物に対する加工量を測定しながらレーザ加工を行うことができ、加工精度を向上することができる。また、例えば、被加工物上の異常突起の除去やパターン上の異物の除去作業においては、異常突起や異物の検出と異常突起の除去又は異物の除去作業とを同じ工程において実行することができ、作業能率を向上することができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、レーザ加工装置に微小高さ測定機能を備えたことにより、例えば被加工物に対する加工量を測定しながらレーザ加工を行うことができ、加工精度を向上することができる。また、例えば、被加工物上の異常突起の除去やパターン上の異物の除去作業においては、異常突起や異物の検出と異常突起の除去又は異物の除去作業とを同じ工程において実行することができ、作業能率を向上することができる。さらに、結像レンズを変位させて微小高さを測定するようにしているので、結像レンズの慣性モーメントを小さくすることができ、高さ測定精度を向上することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に係る発明によれば、光束規制手段の構成が簡単であり、装置の製造コストを低減することができる。
【００１７】
そして、請求項４に係る発明によれば、光束断面形状を任意に設定することができ、被加工物に任意の形状のレーザ加工を施すことができる。
【００１８】
また、請求項５に係る発明によれば、微小高さの測定が簡便になり、装置の製造コストを低減することができる。
【００１９】
そして、請求項６に係る発明によれば、観察領域内の高さ測定をより緻密に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるレーザ加工装置の実施形態を示す正面図である。このレーザ加工装置は、レーザ光を照射して被加工物を加工するもので、ステージ１と、レーザ光源２と、光束規制手段３と、対物レンズ４と、結像レンズ５と、ピンホール部材６と、白色光源７と、撮像手段８と、照明光源９と、変位手段１０と、からなる。
【００２１】
上記ステージ１は、上面に被加工物１１を載置して水平面内をＸＹ方向に移動させるものであり、図示省略のモータ及びギア等を組み合わせた駆動手段によって移動するようになっている。なお、Ｙ方向は、図１において奥行き方向である。
【００２２】
上記ステージ１の上方には、レーザ光源２が設けられている。このレーザ光源２は、レーザ光を放射し、被加工物１１に照射して該被加工物１１を加工するものであり、例えば532nm又は355nmの波長のレーザ光を放射するパルスレーザである。
【００２３】
上記レーザ光源２から放射されるレーザ光Ｌ１の放射方向前方には、光束規制手段３が設けられている。この光束規制手段３は、被加工物１１に照射されるレーザ光Ｌ１の光束断面形状を形状規制部１２で加工形状に対応した形状に規制して射出するものであり、例えば平面内をスライド可能な複数の部材を組み合わせて構成されている。その構成の具体的一例は、図２に示すように、平面内をＸ方向にスライドすると共に上記平面内を矢印Ａ，Ｂ方向に回動する一対の第１の部材１３と、その上方に配設されＹ方向にスライドすると共に上記平面内を矢印Ｃ，Ｄ方向に回動する一対の第２の部材１４と、から成り、上記一対の第１の部材１３及び第２の部材１４によって囲まれた開口部を上記形状規制部１２としている。
【００２４】
上記光束規制手段３とステージ１とを結ぶ光軸上にて、ステージ１に載置された被加工物１１に対向して対物レンズ４が設けられている。この対物レンズ４は、光束規制手段３により光束断面形状が規制されたレーザ光Ｌ１を被加工物１１上に集光するものであり、ステージ１の面に平行に移動可能とされたレンズホルダー１５に着脱可能に保持された倍率の異なる複数種の対物レンズ４ａ〜４ｄからなっている。
【００２５】
上記光束規制手段３と対物レンズ４との間の光路上には、結像レンズ５が設けられている。この結像レンズ５は、対物レンズ４と組み合わされて被加工物１１上に光束規制手段３の形状規制部１２の像を結像させるものである。
【００２６】
上記結像レンズ５から光束規制手段３に向かう光路がビームスプリッタ１９によって分岐された光路上には、ピンホール部材６が設けられている。このピンホール部材６は、図３に示すように、複数のピンホールを所定間隔でマトリクス状に形成したもので、例えば、透明な基板１７上に形成されたクロム（Ｃｒ）等の不透明膜１８をエッチングして複数のピンホール１６を形成したピンホールマスクである。なお、ピンホール１６の配列ピッチは、後述の撮像手段８の受光素子の配列ピッチの略整数倍となるようにするとよい。さらに、ピンホールの配列ピッチは、隣接するピンホール１６を通過した光の被加工物１１からの反射光が撮像手段８の受光面上で干渉しないように、十分に広くするとよい。そして、各ピンホール１６は、それぞれ撮像手段８の各受光素子と１対１の対応関係を成すように位置合わせされるとよい。
【００２７】
上記ピンホール部材６の背後には、計測用光源としての白色光源７が設けられている。この白色光源７は、ピンホール部材６に白色光（計測光）Ｌ２を照射するもので、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、白色レーザ光源、白色ＬＥＤ等である。
【００２８】
上記結像レンズ５からピンホール部材６に向かう光路がビームスプリッタ２０によって分岐された光路上には、撮像手段８が設けられている。この撮像手段８は、複数の受光素子をマトリクス状に備えて被加工物１１上の二次元画像を撮像するものであり、微小高さを測定する際には、上記ピンホール部材６のピンホール１６を通過した白色光Ｌ２の被加工物１１からの反射光Ｌ３の輝度を検出する検出手段として機能する、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等である。
【００２９】
上記対物レンズ４から結像レンズ５に向かう光路がビームスプリッタ２１によって分岐された光路上には、照明光源９が設けられている。この照明光源９は、被加工物１１上に照明光Ｌ４を照射して撮像手段８による被加工物１１表面の撮像を可能にさせるものであり、ハロゲンランプ等である。
【００３０】
上記レーザ光源２、光束規制手段３、対物レンズ４、結像レンズ５、ピンホール部材６、白色光源７、撮像手段８、及び照明光源９を含む光学系の本体部を上下動可能に変位手段１０が設けられている。この変位手段１０は、光学系本体部を所定の移動範囲内を下方から上方に向かって、又は上方から下方に向かって所定速度で移動させて、対物レンズ４と被加工物１１との間隔を変位させるもので、例えばモータとギア等を組み合わせて構成されている。
【００３１】
なお、上記光学系において、光束規制手段３の形状規制部１２の位置、ピンホール部材６のピンホール１６の形成位置及び撮像手段８の受光面の位置は、それぞれ対物レンズ４の結像位置に対して共役の関係となるようにされている。また、図１において、符号２２はレンズホルダー１５をＸ方向に移動させるためのモータ、符号２３はモータ２３に連結されて回転しレンズホルダー１５をＸ方向に移動させるボールネジ、符号２４はレンズホルダー１５をＹ方向に移動させるためのモータ、符号２５は全反射ミラー、及び符号２６は撮像手段８による撮像領域内を均一に照明するフィールドレンズである。
【００３２】
次に、このように構成されたレーザ加工装置の動作及びレーザ加工について、図４及び図５を参照して説明する。なお、以下の説明においては、被加工物１１がカラーフィルタ基板の場合について述べる。
先ず、ステップＳ１においては、カラーフィルタ基板がレーザ加工装置のステージ１上に載置される。そして、装置の起動スイッチが投入されて、照明光源９が点灯する。これにより、照明光Ｌ４が対物レンズ４を介してカラーフィルタ基板面に照射する。また、同時に撮像手段８がＯＮ駆動してカラーフィルタ基板表面を撮像する。このとき、レーザ光源２及び白色光源７は消灯されたままである。また、対物レンズ４としては、低倍率の対物レンズ４ａ〜４ｃのいずれかが選択されている。
【００３３】
ステップＳ２においては、変位手段１０がＯＮ駆動して光学系本体部を上下動し、撮像手段８で撮像されるカラーフィルタ基板のパターンの画像が鮮明となるようにオートフォーカス調整がなされる。このとき、撮像手段８による撮像画像は、図示省略のモニター画面に表示される。
【００３４】
ステップＳ３においては、撮像手段８により撮像されたカラーフィルタ基板のパターン画像に対して公知のパターンマッチング法が適用され、パターンの欠陥、例えばパターン上に付着した異物が検出される。ここで、パターン欠陥が検出されない（“ＮＯ”判定）ときには、ステップＳ４に進んでステージ１が所定方向に所定量だけ移動されて次の観察領域が選択される。
【００３５】
一方、ステップＳ３において、パターン欠陥が検出されると（“ＹＥＳ”判定）、ステップＳ５に進んで、ステージ１がＸ，Ｙ方向に移動されて欠陥部（異物２７）（図５参照）が対物レンズ４の視野Ｆの中心に位置付けられる。
【００３６】
そして、ステップＳ６において、モータ２２が駆動されてレンズホルダー１５がＸ方向に移動され、高倍率の対物レンズ４ｄに交換される。また、対物レンズ４ｄの光軸と光学系本体部の光軸とがずれている場合には、さらに、モータ２４が駆動されてレンズホルダー１５がＹ方向に移動され、光軸合わせがなされる。
【００３７】
対物レンズ４が高倍率の対物レンズ４ｄに交換されると、変位手段１０が再度ＯＮ駆動して光学系本体部を上下動し、撮像手段８で撮像されるカラーフィルタ基板のパターンの画像が鮮明となるようにオートフォーカス調整がなされる（図５（ａ）参照）。
【００３８】
ステップＳ７においては、照明光源９が消灯され、白色光源７が点灯される。これにより、白色光源７から放射した白色光Ｌ２は、ピンホール部材６の複数のピンホール１６を通過し、対物レンズ４を介してカラーフィルタ基板上に照射する。そして、カラーフィルタ基板上に上記ピンホール１６に対応する複数の測定点２８を指定する（図５（ｂ）参照）。さらに、各測定点２８からの反射光Ｌ３は、対物レンズ４を通って白色光源７側に戻り、ビームスプリッタ２０で反射されて撮像手段８に入射する。
【００３９】
ステップＳ８においては、高さ測定が開始される。即ち、上記反射光Ｌ３の輝度が撮像手段８の受光素子によって検出され、その輝度情報が反射光を受光した受光素子毎に図示省略の記憶部の対応領域に保存される。同時に、このときの変位手段１０の高さ情報が変位手段１０に備えられた位置センサーによって検出され、上記輝度情報に関連付けて記憶部に保存される。
【００４０】
続いて、変位手段１０がＯＮ駆動して、光学系本体部を所定速度で例えば上方に移動する。このとき、複数のピンホール１６を通過した白色光Ｌ２のカラーフィルタ基板からの反射光Ｌ３が撮像手段８の複数の受光素子によって受光され、所定の時間間隔で上記反射光Ｌ３の輝度が検出される。同時に、変位手段１０の高さ情報が変位手段１０の位置センサーの出力に基づいて上記輝度の検出に同期して取得される。そして、これら輝度情報及び高さ情報は、互いに関連付けられて受光素子毎に記憶部に保存される。
【００４１】
具体的には、輝度情報が所定時間間隔で入力される度に、新たに入力された輝度情報が記憶部に保存されている一つ前の輝度情報と比較される。そして、この新たな輝度情報が一つ前の輝度情報を上回ると、記憶部に保存された輝度情報が更新される。同時に、高さ情報も更新される。一方、輝度情報の更新が予め設定された複数回だけ行われないときには、上記保存された輝度情報を最大輝度として検出し、最後に輝度情報の更新が行われたときの高さ情報をその測定点の高さとして保存する。
【００４２】
なお、本発明においては、カラーフィルタ基板の任意の一つの測定点２８からの反射光Ｌ３は、撮像手段８の複数の受光素子によって受光される。しかし、各受光素子は個別に輝度情報を出力するため、上記複数の受光素子のうち高さ測定時に最も強い輝度を検出した受光素子を上記測定点２８に対応した受光素子として扱えばよい。
【００４３】
ステップＳ９において、全ての測定点２８の高さ測定が終了すると（“ＹＥＳ”判定）、ステップＳ１０に進んで白色光源７が消灯される。同時に、変位手段１０を駆動して光学系本体部の高さを所定の高さに合わせる。この高さは、照射するレーザ光のパワーに依存し、例えばカラーフィルタ基板のパターン表面、異物２７の頂点、又はその中間高さ位置等であり、実験により決められる。
【００４４】
続いて、レーザ照射による異物２７の除去段階に移る。この場合、先ず、ステップＳ１１において、照明光源９が点灯され、異物２７を含む欠陥パターンの画像が撮像手段８により撮像される。
【００４５】
ステップＳ１２においては、光束規制手段３の第１の部材１３及び第２の部材１４を動かして形状規制部１２の大きさが上記異物２７の大きさに合わされる。この動作は、例えば、第１の部材１３及び第２の部材１４の動きに連動して変わり上記形状規制部１２に対応した窓２９をモニター画面上に表示させ、該窓２９内に上記異物２７が納まるように第１の部材１３及び第２の部材１４の位置を手動調整する（図５（ｃ）参照）。又は、撮像手段８により撮像された画像のコントラストの差から異物２７の輪郭を検出し、それに基づいて異物２７のＸ，Ｙ方向の最大幅（対物レンズ４の倍率を考慮した幅）を算出し、光束規制手段３の形状規制部１２のＸ，Ｙ方向の幅が上記算出されたＸ，Ｙ方向の幅と一致するように第１の部材１３及び第２の部材１４の位置を自動調整するようにしてもよい。なお、上記窓２９は、第１の部材１３及び第２の部材１４に位置センサーを備え、該位置センサーの出力を利用して生成することができる。
【００４６】
ステップＳ１３においては、レーザ光源２がＯＮ駆動され、レーザ光Ｌ１が予め設定されたパワー、又は異物２７の高さに応じて自動設定されたパワーで所定時間だけ照射される。これにより、異物２７がレーザ光Ｌ１の熱により瞬時にガス化されて除去される（図５（ｄ）参照）。
【００４７】
ステップＳ１４においては、基板表面がモニターにより観察され、異物２７の除去状態が確認される。そして、ステップＳ１５において、モータ２２を駆動し、レンズホルダー１５を移動して対物レンズ４を低倍率の対物レンズ４ａ〜４ｃのいずれかに交換した後、ステップＳ４に進んで、ステージ１をＸ，Ｙ方向に移動してカラーフィルタ基板の観察領域を次の領域まで移動する。このようにして、次の観察領域において、ステップＳ１〜Ｓ１４が実行される。
【００４８】
ステップＳ１４において、異物２７の除去状態を確認した後、上述と同様にして、高さ測定を再度行ってもよい。この場合、例えば、異物２７が取りきれず、許容範囲を超えた高さが検出されたときには、レーザ光の照射を再度行うとよい。
【００４９】
なお、以上の説明においては、カラーフィルタ基板の欠陥修正、特に異物２７の除去について述べたが、本発明はこれに限られず、被加工物１１に所定の深さの凹部を形成する場合にも適用することができる。この場合、被加工物１１に対する加工量（加工深さ）を測定しながらレーザ加工を行うことにより、加工精度を向上することができる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、高さ測定を行う際に、光学系本体部を上下方向に移動して対物レンズ４と被加工物１１との間の距離を変位させる場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ステージ１を上下方向に移動してもよく、又は結像レンズ５をその光軸方向に変位させてもよい。
【００５１】
さらに、以上の実施形態においては、ピンホール部材６、白色光源７及び撮像手段８を結像レンズ５から光束規制手段３に向かう光路が分岐された光路上に設ける場合について説明したが、本発明はこれに限られず、上記各構成要素を対物レンズ４から結像レンズ５に向かう光路が分岐された光路上に設けてもよい。この場合も、光束規制手段３の形状規制部１２の位置、ピンホール部材６のピンホール１６の形成位置及び撮像手段８の受光面の位置は、それぞれ対物レンズ４の結像位置に対して共役の関係となるように構成される。
【００５２】
また、上記実施形態においては、計測用光源が白色光源７の場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば赤、緑、青の単色光を放射するレーザ光源又はＬＥＤ等であってもよく、又は白色光源７と上記レーザ光源等とをスイッチで切り換えて使用できるようにしてもよい。
【００５３】
さらに、上記実施形態においては、光束規制手段３が平面内をスライド可能な複数の部材を組み合わせて構成したものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、光束規制手段３は、個別に傾動可能な複数のマイクロミラーをマトリクス状に並べたマイクロミラーデバイスであってもよい。これにより、レーザ光の光束断面形状を加工形状に合わせて任意に設定することができる。
【００５４】
そして、上記実施形態においては、ピンホール部材６が透明な基板上に複数のピンホール１６を所定間隔でマトリクス状に形成したものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ピンホール部材６は、複数のピンホールを螺旋状に形成したニッポウディスクであってもよい。この場合、ニッポウディスクを所定速度で回転させることにより、観察領域内の高さ測定をより緻密に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明によるレーザ加工装置の実施形態を示す正面図である。
【図２】上記レーザ加工装置において使用される光束規制手段の一構成例を示す平面図である。
【図３】上記レーザ加工装置において使用されるピンホール部材の一構成例を示す平面図である。
【図４】上記レーザ加工装置によるレーザ加工について説明するフローチャートである。
【図５】上記レーザ加工装置によるレーザ加工について示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
２…レーザ光源
３…光束規制手段
４…対物レンズ
５…結像レンズ
６…ピンホール板
７…白色光源（計測用光源）
８…撮像手段
１０…変位手段
１１…被加工物
１２…形状規制部
Ｌ１…レーザ光
Ｌ２…白色光（計測光）
Ｌ３…反射光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を形状規制部で規制して射出する光束規制手段と、前記レーザ光により加工される被加工物と対向して設けられ前記レーザ光を前記被加工物上に集光する対物レンズと、を備えたレーザ加工装置であって、
前記対物レンズから前記光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材と、
前記ピンホール部材に計測光を照射する計測用光源と、
前記対物レンズから前記ピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えて前記ピンホールを通過した計測光の前記被加工物からの反射光を受光する撮像手段と、
前記対物レンズと前記被加工物との間の距離を変位させる変位手段と、
を備えて微小高さの測定を可能にしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を形状規制部で規制して射出する光束規制手段と、前記レーザ光により加工される被加工物と対向して設けられ前記レーザ光を前記被加工物上に集光する対物レンズと、前記光束規制手段と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ前記対物レンズと組み合わされて前記被加工物上に前記形状規制部の像を結像させる結像レンズと、を備えたレーザ加工装置であって、
前記結像レンズから前記光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材と、
前記ピンホール部材に計測光を照射する計測用光源と、
前記結像レンズから前記ピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えて前記ピンホールを通過した計測光の前記被加工物からの反射光を受光する撮像手段と、
前記結像レンズをその光軸方向に変位させる変位手段と、
を備えて微小高さの測定を可能にしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
前記光束規制手段は、平面内をスライド可能な複数の部材を組み合わせて構成され、該複数の部材により囲まれた開口部を前記形状規制部としたことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記光束規制手段は、個別に回動可能な複数のマイクロミラーをマトリクス状に並べて構成され、該複数のマイクロミラーを前記形状規制部としたことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記ピンホール部材は、透明な基板上に複数のピンホールを所定間隔でマトリクス状に形成したものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記ピンホール部材は、複数のピンホールを螺旋状に形成したニッポウディスクであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１】
レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を形状規制部で規制して射出する光束規制手段と、前記レーザ光により加工される被加工物と対向して設けられ前記レーザ光を前記被加工物上に集光する対物レンズと、を備えたレーザ加工装置であって、
前記対物レンズから前記光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材と、
前記ピンホール部材に計測光を照射する計測用光源と、
前記対物レンズから前記ピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えて前記ピンホールを通過した計測光の前記被加工物からの反射光を受光する撮像手段と、
前記対物レンズと前記被加工物との間の距離を変位させる変位手段と、
を備えて微小高さの測定を可能にしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザ光源から放射されたレーザ光の光束断面形状を形状規制部で規制して射出する光束規制手段と、前記レーザ光により加工される被加工物と対向して設けられ前記レーザ光を前記被加工物上に集光する対物レンズと、前記光束規制手段と前記対物レンズとの間の光路上に設けられ前記対物レンズと組み合わされて前記被加工物上に前記形状規制部の像を結像させる結像レンズと、を備えたレーザ加工装置であって、
前記結像レンズから前記光束規制手段に向かう光路が分岐された光路上に設けられ複数のピンホールを形成したピンホール部材と、
前記ピンホール部材に計測光を照射する計測用光源と、
前記結像レンズから前記ピンホール部材に向かう光路が分岐された光路上に設けられ、複数の受光素子を備えて前記ピンホールを通過した計測光の前記被加工物からの反射光を受光する撮像手段と、
前記結像レンズをその光軸方向に変位させる変位手段と、
を備えて微小高さの測定を可能にしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
前記光束規制手段は、平面内をスライド可能な複数の部材を組み合わせて構成され、該複数の部材により囲まれた開口部を前記形状規制部としたことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記光束規制手段は、個別に回動可能な複数のマイクロミラーをマトリクス状に並べて構成され、該複数のマイクロミラーを前記形状規制部としたことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記ピンホール部材は、透明な基板上に複数のピンホールを所定間隔でマトリクス状に形成したものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記ピンホール部材は、複数のピンホールを螺旋状に形成したニッポウディスクであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１８３９９１（Ｐ２００９−１８３９９１Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８０７１（Ｐ２００８−２８０７１）
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（５００１７１７０７）株式会社ブイ・テクノロジー (283)
【Ｆターム（参考）】
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