レーザ微細加工装置及びレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法
【課題】固定治具に複数の加工対象物を装着して加工用レーザ光の照射によりレーザ微細加工を行う場合、加工対象物と固定治具の境界に段差や隙間があってもフォーカスサーボが外れず、加工対象物の加工精度を維持することが可能なレーザ微細加工装置及びレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法を提供する。
【解決手段】固定治具１０に加工用レーザ光の焦点を合わせる第１のフォーカスサーボ手段１１０と、加工対象物に加工用レーザ光の焦点を合わせる第２のフォーカスサーボ手段１１６と、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍を検出する境界検出手段と、境界検出手段による検出に基づいて、第１のフォーカスサーボ手段と第２のフォーカスサーボ手段とを切り替えるフォーカスサーボ切替手段１０２とを備えたことを特徴とする。
【解決手段】固定治具１０に加工用レーザ光の焦点を合わせる第１のフォーカスサーボ手段１１０と、加工対象物に加工用レーザ光の焦点を合わせる第２のフォーカスサーボ手段１１６と、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍を検出する境界検出手段と、境界検出手段による検出に基づいて、第１のフォーカスサーボ手段と第２のフォーカスサーボ手段とを切り替えるフォーカスサーボ切替手段１０２とを備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工用レーザ光を照射して加工対象物の加工面に微細なピットを作製するレーザ微細加工装置及びレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光加工ヘッドから出射される加工用レーザ光を平板状の加工対象物に照射し、該加工対象物の加工面に微細なピットを作製するレーザ微細加工装置が知られている。このレーザ微細加工装置において、ターンテーブル上に固定された加工対象物にレーザ光を照射し加工する装置として、例えば特許文献１に示されるようなものがある。
【０００３】
この特許文献１に示されるレーザ描画装置は、ターンテーブルに１枚の加工対象物を固定して回転させ、回転する加工対象物の加工面に直接レーザ光を照射して加工を施すものである。しかしながら、従来のレーザ描画装置の構成によるレーザ微細加工装置では、ターンテーブルにセットして加工できる加工対象物の枚数が一枚であることから、加工対象物の交換が煩雑で加工タクトが長く、効率的な加工が困難である。
【０００４】
また、加工用レーザ光が照射される位置の線速度が一定になるようターンテーブルを回転させて加工を行う場合、加工用レーザ光が照射される位置が回転中心付近になるとターンテーブルの回転が速くなるため、回転制御の精度は、回転中心から離間した位置に比べて劣る。また、回転速度には限界があるため中心部に近づくと線速度一定での制御ができなくなる場合もある。さらに、ターンテーブルの回転中心と加工対象物の中心とを精度よく一致させることは困難であり、ターンテーブルの回転中心に加工用レーザ光の半径方向移動線が含まれるよう調整することも困難である。このため、ターンテーブルの回転中心付近では加工対象物に高精度な加工を施すことは困難であった。
【０００５】
そこで、ターンテーブルにセットする加工対象物の固定治具を、固定治具の中心から離間して複数の装着孔が設けられているようにし、この装着孔に加工対象物を装着して加工用レーザ光の照射により一度にレーザ加工できる数を増やすとともに、回転中心において高精度な加工が困難であるという問題を考慮する必要がないようにすることが試みられている。
【特許文献１】特開２００１−１３３９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような固定治具による方法においては、加工対象物を固定治具の装着孔にセットした際、加工対象物と固定治具の境界に存在する段差や隙間によりフォーカスエラー信号が大きく乱れ、フォーカスサーボが外れる可能性がある。
【０００７】
光加工ヘッドの光学系を調整することによりフォーカスサーボが外れることを抑えることはある程度できるが、レーザ光焦点の加工対象物の加工面への追従性が悪くなるため、通常のフォーカスサーボの場合に比べて加工精度が落ちてしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、固定治具に固定治具の中心から離間して複数の加工対象物を装着して加工用レーザ光の照射によりレーザ微細加工を行う場合において、加工対象物と固定治具の境界に段差や隙間があってもフォーカスサーボが外れないと共に、加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことが可能なレーザ微細加工装置及びレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載のレーザ微細加工装置は、加工対象物及び固定治具からの反射光を第１の受光光学系にて受光し、加工用レーザ光が加工対象物に照射されているときに、第１の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて加工用レーザ光の焦点が加工対象物表面に合うようにフォーカスサーボを行う第１のフォーカスサーボ手段と、加工対象物及び固定治具からの反射光を第２の受光光学系にて受光し、加工用レーザ光が固定治具に照射させているときに、第２の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて加工用レーザ光の焦点が固定治具表面に合うようフォーカスサーボを行う第２のフォーカスサーボ手段と、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍を検出する境界検出手段と、境界検出手段による検出に基づいて、第１のフォーカスサーボ手段と、第２のフォーカスサーボ手段とを切り替えるフォーカスサーボ切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のレーザ微細加工装置は、境界検出手段が、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出する信号強度変化検出手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載のレーザ微細加工装置は、回転手段による回転の角度に相当する量を検出する回転角度検出手段と、加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値を検出するレーザ光照射半径値検出手段とを備え、境界検出手段が、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出する信号強度変化検出手段と、信号強度変化検出手段による検出時の、回転角度検出手段により検出される又は回転角度検出手段に初期値として設定される回転角度に相当する量とレーザ光照射半径値検出手段により検出される加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値とに基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、回転角度検出手段が検出する回転角度に相当する量が境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出する第１の回転角度基準境界検出手段とから構成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載のレーザ微細加工装置は、回転手段による回転の基準位置を検出する回転基準位置検出手段と、回転手段による回転の角度に相当する量を回転基準位置検出手段により検出した回転の基準位置からの量として検出する回転角度検出手段と、加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値を検出するレーザ光照射半径値検出手段とを備え、境界検出手段が、レーザ光照射半径値検出手段により検出される加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値に基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、回転角度検出手段が検出する回転角度に相当する量が境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出する第２の回転角度基準境界検出手段であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載のレーザ微細加工装置は、光加工ヘッドが、加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光をレーザ光の焦点が加工用レーザ光の焦点と一致するように照射し、第１の受光光学系が、サーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、第２の受光光学系が、加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、加工対象物及び固定治具からの反射光を第１の受光光学系にて受光し、加工用レーザ光が加工対象物に照射されているときに、第１の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて加工用レーザ光の焦点が加工対象物表面に合うようにフォーカスサーボを行う第１のフォーカスサーボと、加工対象物及び固定治具からの反射光を第２の受光光学系にて受光し、加工用レーザ光が固定治具に照射させているときに、第２の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて加工用レーザ光の焦点が固定治具表面に合うようフォーカスサーボを行う第２のフォーカスサーボとを加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍の検出を行い、検出に基づいて切り替えることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍の検出を、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出することにより行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍の検出を、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出することと、回転手段による回転の角度に相当する量と加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値とを検出し続け、所定レベルのクロス時において検出した又は初期値として設定した、回転角度に相当する量と加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値とに基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、検出し続ける回転角度に相当する量が境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出することにより行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍の検出を、回転手段による回転の基準位置を検出し、回転手段による回転の角度に相当する量を検出した回転の基準位置からの量として検出し続けると共に、加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値を検出し続け、検出した半径値に基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、検出し続ける回転角度に相当する量が境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出することにより行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、光加工ヘッドが、加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光をレーザ光の焦点が加工用レーザ光の焦点と一致するように照射し、第１の受光光学系が、サーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、第２の受光光学系が、加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１及び請求項６の発明によれば、加工対象物と固定治具の境界または境界近傍の検出に基づいて、２つのフォーカスサーボ手段を切り替えるようにしたことから、加工対象物と固定治具の境界に存在する段差や隙間によりフォーカスサーボが外れないように第２の光学系及び第２のフォーカスサーボ手段の条件を設定し、レーザ光焦点の加工対象物表面への追従性が良くなるように第１の光学系及び第１のフォーカスサーボ手段の条件を設定することにより、段差や隙間でフォーカスサーボが外れないとともに加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００２０】
請求項２及び請求項７の発明によれば、加工対象物と固定治具の境界または境界近傍の検出を、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度の変化を検出することで行うことにより、例えば加工対象物のエッジに加工対象物とは反射率の異なる部分を予め用意すれば、固定治具から加工対象物にレーザ光が移った直後に第１のフォーカスサーボへの切り替えを行い、加工対象物から固定治具にレーザ光が移る直前で第１のフォーカスサーボからの切り替えを行うことができるので、段差や隙間でフォーカスサーボが外れないとともに加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００２１】
請求項３及び請求項８の発明によれば、加工対象物と固定治具の境界または境界近傍の検出を、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度の変化を検出することと、その検出からの回転角度量がその時点でのレーザ照射半径値から定まる回転角度量に達することを検出することで行うことから、固定治具と加工対象物の反射率が大きく異なっていれば、加工対象物はそのままでも固定治具から加工対象物にレーザ光が移った直後に第１のフォーカスサーボへの切り替えが行われ、加工対象物から固定治具にレーザ光が移る直前で第１のフォーカスサーボからの切り替えを行うことができるので、段差や隙間でフォーカスサーボが外れないとともに加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００２２】
請求項４及び請求項９の発明によれば、加工対象物と固定治具の境界または境界近傍の検出を、回転基準位置を検出してからの回転角度量がその時点でのレーザ照射半径値から定まる回転角度量に達することを検出することで行うようにすることから、固定治具上での回転基準位置が変わらなければ、固定治具と加工対象物の反射率によらず、加工対象物はそのままでも加工対象物にレーザ光が移った直後に第１のフォーカスサーボへの切り替えが行われ、加工対象物から固定治具にレーザ光が移る直前で第１のフォーカスサーボからの切り替えを行うことができるので、段差や隙間でフォーカスサーボが外れないとともに加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００２３】
請求項５及び請求項１０の発明によれば、光加工ヘッドが加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光を照射するようにし、第１の受光光学系がサーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、第２の受光光学系は加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることから、加工対象物と固定治具の反射率が大きく異なっていても、それぞれのレーザ光強度を適切な強度になるよう設定できるので、フォーカスサーボの精度を向上させることができる。また、加工用レーザ光とサーボ用レーザ光の波長を異ならせれば、波長選択性のある光学素子でレーザ光を分岐することができるので、損失するレーザ光の量を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の形態におけるレーザ微細加工装置は、光加工ヘッドから出射される加工用レーザ光をディスク状の加工対象物に照射し、加工対象物の加工面に微細なピットを作製するものである。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明に係るレーザ微細加工装置の第１の実施の形態を示す構成図である。図２は、同レーザ微細加工装置の光加工ヘッドの構成図である。図３は、同レーザ微細加工装置の加工対象物に高反射率の膜をつけて固定治具に装着する様子を示した図である。
【００２６】
図１〜図３において、ウェハー５は、ＬＥＤウェハー等のディスク状の加工対象物で、表面が微細ピットを作製する加工面である。ウェハー固定治具１０は、ディスク状で、ウェハー５を挿嵌可能な装着孔１０ａが複数穿設されている。この装着孔１０ａは、ウェハー固定治具１０の回転中心から離間して設けられている。ターンテーブル１２は、ウェハー５を回転させるテーブルであり、全面に図示しない吸引口を複数備え、ウェハー固定治具１０とウェハー５を吸着可能に構成されている。
【００２７】
また、図１に示すようにレーザ微細加工装置１は、光加工ヘッド２００、表示装置６０２や入力装置６０４を備えたコントローラ６００、ＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８、フォーカスサーボ回路Ａ１１０、ＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６、信号切替回路１０２、信号強度変化検出回路１０４、ドライブ回路１１８、発光信号供給回路２５２、レーザ駆動回路２５０、スピンドルモータ３００、スピンドルモータ制御回路３０２、フィードモータ４００、フィールドモータ制御回路４０２等から構成されている。
【００２８】
フィードモータ制御回路４０２は、コントローラ６００から半径位置の入力があると、フィードモータ４００内にあるエンコーダが出力するパルス信号から半径位置を計算し、設定された半径位置になるようフィードモータ４００を駆動する。これにより、コントローラ６００から適切な半径位置を入力させることで、ウェハー５に加工用レーザ光が照射され始める半径位置から加工用レーザ光の照射を開始することができる。また、フィードモータ制御回路４０２にはコントローラ６００から送り速度の入力がある。
【００２９】
コントローラ６００は、フィードモータ４００内にあるエンコーダが出力するパルス信号から半径位置を常に計算し、入力装置６０４から予め入力されている微細ピットの半径方向間隔と線速度から、ターンテーブル１２の１回転で丁度微細ピットの半径方向間隔分、加工用レーザ光が照射される半径位置を移動する送り速度を計算してフィードモータ制御回路４０２に指示する。フィードモータ制御回路４０２は、フィードモータ４００内にあるエンコーダが出力するパルス信号から送り速度を算出し、送り速度が指示された速度に合うようフィードモータ４００を駆動する。
【００３０】
スピンドルモータ制御回路３０２は、スピンドルモータ３００をコントローラ６００から指示された回転速度になるよう駆動する。
【００３１】
コントローラ６００は、計算された半径位置と入力されている線速度から、加工用レーザ光が照射される位置の線速度が入力されている線速度になるための回転速度を計算し、スピンドルモータ制御回路３０２に指示する。スピンドルモータ制御回路３０２は、スピンドルモータ３００内にあるエンコーダが出力するパルス信号から回転速度を計算し、回転速度が指示された速度になるようスピンドルモータ３００を駆動する。
【００３２】
レーザ駆動回路２５０及び発光信号供給回路２５２は、後述する光加工ヘッド２００のレーザ光源２０２に、設定された間隔の微細ピットを作製するためのレーザ光照射を行わせる。
【００３３】
コントローラ６００は、入力装置６０４から入力されている微細ピットの円周方向間隔と線速度から、発光信号のタイミングを計算し、発光信号供給回路２５２に指示する。発光信号供給回路２５２は、指示された発光タイミングでパルス信号である発光信号を生成し、レーザ駆動回路２５０に出力する。レーザ駆動回路２５０は入力した発光信号により加工用レーザ駆動信号（ハイレベルとローレベルからなるパルス信号）を生成し、後述する光加工ヘッド２００のレーザ光源２０２に出力する。これにより、加工用レーザ光が照射されたウェハー５には、微細ピットが設定された間隔で作製されることになる。
【００３４】
光加工ヘッド２００は、内部に設けられたレーザ光源２０２から微細ピットを作製するための加工用レーザ光を出射するものである。光加工ヘッド２００においてレーザ光源２０２から出射されコリメートレンズ２０４により平行光になったレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２０６で殆ど透過し、ビームスプリッタ２０８で半分程度が透過し、１／４波長板２１０で円偏光となって対物レンズ２１２で集光され、ウェハー５またはウェハー固定治具１０に照射される。
【００３５】
そして、反射光は、対物レンズ２１２で平行光となり１／４波長板２１０で偏光方向が出射光から９０度変わり、ビームスプリッタ２０８で半分程度が透過、半分程度が反射して、反射光は集光レンズＡ２２０、シリンドリカルレンズＡ２２２を介してフォトディテクタＡ２２４に集光する。集光レンズＡ２２０，シリンドリカルレンズＡ２２２は、ウェハー５とウェハー固定治具１０の境界に存在する段差の３〜１０倍のＳ字検出距離になるように設置されている。以下、集光レンズＡ２２０、シリンドリカルレンズＡ２２２及びフォトディテクタＡ２２４を総称して受光光学系Ａと言う。
【００３６】
ビームスプリッタ２０８を透過した反射光は、偏光ビームスプリッタ２０６で殆どが反射し、反射光は、集光レンズＢ２３０、シリンドリカルレンズＢ２３２を介してフォトディテクタＢ２３４に集光する。集光レンズＢ２３０、シリンドリカルレンズＢ２３２は、一般的な光ディスク装置の場合と同程度のＳ字検出距離になるように設置されている。以下、集光レンズＢ２３０、シリンドリカルレンズＢ２３２及びフォトディテクタＢ２３４を総称して受光光学系Ｂと言う。
【００３７】
信号強度変化検出回路１０４は、光加工ヘッド２００のフォトディテクタＡ２２４が出力する信号を加算し増幅してローパスフィルタを通した後、所定レベルより大きいまたは小さいで２値化信号にする。そして、２値化信号がＬＯＷからＨＩＧＨになったときは、検出信号Ａを出力し、検出信号がＨＩＧＨからＬＯＷになったときは検出信号Ｂを出力する。
【００３８】
ＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８、フォーカスサーボ回路Ａ１１０は、レーザ光がウェハー固定治具１０を照射しているときにフォーカスサーボに使用される回路である。フォーカスサーボ回路Ａ１１０のカットオフ周波数は通常のフォーカスサーボの場合より小さく設定されており（ウェハー５とウェハー固定治具１０の隙間により発生する信号成分の周波数の２．５分の１〜１５分の１相当）、ウェハー５とウェハー固定治具１０の境界をレーザ光が移動してもフォーカスサーボが外れないようになっている。
【００３９】
ＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６は、レーザ光がウェハー５を照射しているときにフォーカスサーボに使用される回路である。フォーカスサーボ回路Ｂ１１６は、通常の光ディスク装置におけるフォーカスサーボと同様の条件で設定されている。
【００４０】
信号切替回路１０２は、信号強度変化検出回路１０４から検出信号Ｂが入力したときは、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６から入力した信号をドライブ回路１１８に出力し、信号強度変化検出回路１０４から検出信号Ａが入力したときは、フォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号をドライブ回路１１８に出力する。尚、装置稼働時においてはコントローラ６００からの指示により、フォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号をドライブ回路１１８に出力する。
【００４１】
このように構成されたレーザ微細加工装置１において、作業者は図３に示すようにウェハー５のエッジ数ｍｍに反射率の高い膜５ａをつけ、ウェハー固定治具１０の装着孔１０ａに装着した後、入力装置６０４から加工を指示する。尚、この場合、ウェハー固定治具１０の表面の反射率は高く、ウェハー５は低いとする。
【００４２】
レーザ微細加工装置１は、所定の半径位置からレーザ加工を開始する。ここで、信号切替回路１０２は、コントローラ６００の指示によりフォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号を出力するようにされる。そして、図示されていない回路がフォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８が出力する信号に発生したＳ字信号が０クロスしたタイミングを検出すると、コントローラ６００からフォーカスサーボ回路Ａ１１０に作動指示が出ることでフォーカスサーボの引き込みが行われる。
【００４３】
以後、信号強度変化検出回路１０４は、レーザ光が高反射率の箇所から低反射率の箇所へ移ったときに検出信号Ｂを出力し、低反射率の箇所から高反射率の箇所へ移ったときに検出信号Ａを出力し、それにより信号切替回路１０２が出力する信号を変更するので、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときは、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６でフォーカスサーボが行われ、ウェハー固定治具１０上にレーザ光が照射されているときは受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０でフォーカスサーボが行われる。
【００４４】
そして、ウェハー５のエッジ数ｍｍに反射率の高い膜５ａをつけてあるので、フォーカスサーボの切り替えは、この膜５ａとウェハー５の間の境界で行われるため、ウェハー５とウェハー固定治具１０の間の境界をレーザ光が通過するときは、必ず受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボが行われ、このフォーカスサーボはＳ字検出距離が長く、カットオフ周波数が小さく設定され、フォーカスサーボが外れにくいフォーカスサーボであるのでウェハー５とウェハー固定治具１０の境界にある段差や隙間でフォーカスサーボが外れないようにすることができる。そして、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときに、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６により行われるフォーカスサーボは、Ｓ字検出距離やカットオフ周波数が通常の光ディスク装置におけるフォーカスサーボと同程度に設定され、追従性がよいフォーカスサーボであるので、ウェハー５の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００４５】
尚、もしウェハー固定治具１０の表面の反射率が高く、ウェハー５も高い場合は、ウェハー５のエッジ数ｍｍには反射率の低い膜５ａをつけ、信号強度変化検出回路１０４の設定をＨＩＧＨ→ＬＯＷ→ＨＩＧＨが所定時間内に発生したときは検出信号Ｂを出力し、検出信号Ｂを出力した後にＨＩＧＨからＬＯＷになったときは検出信号Ｂを出力するようにすればよい。これにより、反射率の低い膜５ａからウェハー５にレーザ光が移動したときに、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボに切り替わり、ウェハー５から反射率の低い膜５ａにレーザ光が移動したときに、受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボに切り替わるので、上記と同様のフォーカスサーボを行うことができる。
【実施例２】
【００４６】
図４は、本発明に係るレーザ微細加工装置の第２の実施の形態を示す構成図である。図５は、本発明の第２の実施形態におけるエッジ検出回路が実行するプログラムのフローチャートである。図６は、本発明の第２の実施形態においてフォーカスサーボの切り替え点をスピンドルモータのエンコーダが出力するパルス信号のパルス数のカウントから検出する様子を示した説明図である。
【００４７】
図４に示すレーザ微細加工装置２は、実施例１のレーザ微細加工装置１に加え、カウント回路１２０、エッジ検出回路１２２等を備えている。尚、レーザ微細加工装置１と同一の回路等は説明を省略し、作動等の異なる回路は異なる部分を説明する。
【００４８】
信号強度変化検出回路１０４は、２値化信号がＨＩＧＨからＬＯＷになったときのみ検出信号を出力する。また、遅延回路を内蔵し、信号切替回路１０２には２値化信号がＨＩＧＨからＬＯＷになった後、所定時間（実施例１で高反射率の膜５ａの幅分レーザ光照射位置が移動する時間）経過した後、検出信号を出力する。
【００４９】
信号切替回路１０２は、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力したときは、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６から入力した信号を出力し、エッジ検出回路１２２から検出信号が入力したときは、フォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号を出力する。
【００５０】
カウント回路１２０は、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力するとスピンドルモータ３００のエンコーダが出力するパルス信号をカウントし、カウント値に相当する信号をエッジ検出回路１２２に出力する。そして、エッジ検出回路１２２から信号が入力するとカウントを停止しカウント値をリセットする。
【００５１】
エッジ検出回路１２２は、コントローラ６００からの指示により、図５のプログラムがスタートし、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力すると（図５のＳ１０２−ＹＥＳ）、コントローラ６００が出力する半径値を取り込んで（図５のＳ１０４）、ウェハー５のエッジ手前までのカウント値Ａを計算し（図５のＳ１０６）、カウント回路１２０から入力するカウント値がこのカウント値Ａになったとき（図５のＳ１０８−ＹＥＳ）、信号を出力する（図５のＳ１１０）。尚、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力されない場合（図５のＳ１０２−ＮＯ）、コントローラ６００からの終了指示を確認し（図５のＳ１１２）、終了指示がある場合には（図５のＳ１１２−ＹＥＳ）、プログラムを終了する（図５のＳ１１４）。
【００５２】
レーザ光が、照射位置がウェハー５上になる前のウェハー５とウェハー固定治具１０の境界位置を通過してから、照射位置がウェハー固定治具１０上になる前のウェハー５とウェハー固定治具１０の境界位置を通過するまでの回転角度は、図６に示すようにレーザ光照射位置の半径値で決まるので、境界の手前にあるＡ点までのカウント値Ａも半径値で決まる。エッジ検出回路１２２には半径値とカウント値Ａの関数がテーブル形式または数式で記憶されており、半径値が入力するとカウント値Ａが計算されるようになっている。
【００５３】
このように構成されたレーザ微細加工装置２において、作業者はウェハー５をそのままウェハー固定治具１０の装着孔１０ａに装着した後、入力装置６０４から加工を指示する。尚、この場合もウェハー固定治具１０の表面の反射率は高く、ウェハー５は低いとする。
【００５４】
レーザ微細加工装置２は、レーザ微細加工装置１と同様にフォーカスサーボ引き込みを行う。その後、信号強度変化検出回路１０４はレーザ光がウェハー固定治具１０からウェハー５へ移ったときに、ウェハー５のエッジから数ｍｍ分、レーザ光照射位置が移動した後、検出信号が出力する。エッジ検出回路１２２は、レーザ光照射位置がウェハー５からウェハー固定治具１０に移る直前で信号を出力し、それにより信号切替回路１０２が出力する信号を切り替えるので、実施例１と同様、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときは受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６でフォーカスサーボが行われ、ウェハー固定治具１０上にレーザ光が照射されているときは、受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０でフォーカスサーボが行われる。
【００５５】
また、ウェハー５とウェハー固定治具１０の間の境界をレーザ光が通過するときは、必ず受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボ（即ちＳ字検出距離が長く、カットオフ周波数が小さく設定され、フォーカスサーボが外れにくいフォーカスサーボ）が行われるので、ウェハー５とウェハー固定治具１０の境界にある段差や隙間でフォーカスサーボが外れないようにすることができ、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボは、Ｓ字検出距離やカットオフ周波数が通常の光ディスク装置におけるフォーカスサーボと同程度に設定され、追従性がよいフォーカスサーボであるので、ウェハー５の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００５６】
尚、上記実施形態においてはカウント回路１２０を信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力するとスピンドルモータ３００のエンコーダが出力するパルス信号のカウントを０を初期値として開始し、エッジ検出回路１２２はコントローラ６００から入力した半径値からウェハー５のエッジ手前までのカウント値を計算するようにしたが、これに代えて、カウント回路１２０は常時エンコーダが出力するパルス信号のカウントを行い、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力するとカウント値をエッジ検出回路１２２に出力するようにし、エッジ検出回路１２２はカウント回路１２０から入力したカウント値と、コントローラ６００から入力した半径値とからウェハー５のエッジ手前までのカウント値を計算するようにしてもよい。これによっても同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５７】
図７は、本発明に係るレーザ微細加工装置の第３の実施の形態を示す構成図である。図８は、本発明の第３の実施形態におけるエッジ検出回路が実行するプログラムのフローチャートである。図９は、本発明の第３の実施形態においてフォーカスサーボの切り替え点をスピンドルモータのエンコーダが出力するパルス信号のパルス数のカウントから検出する様子を示した説明図である。
【００５８】
図７に示すレーザ微細加工装置３は、実施例２のレーザ微細加工装置２から信号強度変化検出回路１０４を取り除いたような構成である。尚、レーザ微細加工装置１及びレーザ微細加工装置２と同一の回路等は説明を省略し、作動等の異なる回路は異なる部分を説明する。
【００５９】
信号切替回路１０２は、エッジ検出回路１２２から信号Ｂが入力したときは、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６から入力した信号を出力し、エッジ検出回路１２２から信号Ａが入力したときは、フォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号を出力する。
【００６０】
カウント回路１２０は、スピンドルモータ３００のエンコーダからインデックス信号が入力すると同エンコーダが出力するパルス信号のカウントを開始し、カウント値に相当する信号をエッジ検出回路１２２に出力する。そして、エンコーダからインデックス信号が入力するごとにカウント値をリセットし、カウントを継続する。
【００６１】
エッジ検出回路１２２は、コントローラ６００からの指示により、図８のプログラムがスタートし、スピンドルモータ３００のエンコーダからインデックス信号が入力すると（図８のＳ２０４−ＹＥＳ）、コントローラ６００が出力する半径値を取り込んで（図８のＳ２０６）、ウェハー５のエッジ手前の点のカウント値Ａ（０）〜Ａ（７）を計算し（図８のＳ２０８）、カウント回路１２０から入力するカウント値がこのＡになったとき（図８のＳ２１０−ＹＥＳ）、Ａ（ｎ）のｎが偶数のときは信号Ｂを（図８のＳ２１２−ＹＥＳ、Ｓ２１４）、ｎが奇数のときは信号Ａを（図８のＳ２１２−ＮＯ、Ｓ２１６）出力する。尚、カウント回路１２０から入力するカウント値がＡに満たない場合に（図８のＳ２１０−ＮＯ）、コントローラ６００からの終了指示を確認し（図８のＳ２２４）、終了指示がある場合には（図８のＳ２２４−ＹＥＳ）、プログラムを終了する（図８のＳ２２６）。
【００６２】
尚、この場合、ウェハー固定治具１０に装着するウェハー５は４つで、エンコーダからインデックス信号が出力される点は、レーザ光照射位置がウェハー固定治具１０上にある点であり、この点はウェハー固定治具１０がターンテーブル１２に固定されているか、ウェハー固定治具１０に工夫がされて同じ状態でセットできるため、一定であるとする。
【００６３】
エンコーダからインデックス信号が入力する点が一定であれば、レーザ光がウェハー５とウェハー固定治具１０の境界位置を通過する箇所のインデックス信号が出力する点からの回転角度は、図９に示すようにレーザ光照射位置の半径値で決まるので、ウェハー５の境界の近傍点Ａまでのカウント値Ａ（０）〜（７）も半径値で決まる。エッジ検出回路１２２には半径値とカウント値Ａ（０）〜（７）の関数がテーブル形式または数式でそれぞれ記憶されており、半径値が入力するとカウント値Ａ（０）〜（７）が計算されるようになっている。
【００６４】
このように構成されたレーザ微細加工装置３において、作業者はウェハー５をそのままウェハー固定治具１０の装着孔１０ａに装着した後、入力装置６０４から加工を指示する。尚、この場合はウェハー固定治具１０の表面の反射率やウェハー５の反射率は任意でよい。
【００６５】
レーザ微細加工装置３は、レーザ微細加工装置１と同様にまずフォーカスサーボ引き込みが行われる。その後、エッジ検出回路１２２は、レーザ光がウェハー５とウェハー固定治具１０の境界を通過し、ウェハー５のエッジから数ｍｍの箇所に来たときに信号Ｂを出力し、レーザ光がウェハー５とウェハー固定治具１０の境界を通過する手前のウエハー５のエッジから数ｍｍの箇所に来たときに信号Ａを出力し、それにより信号切替回路１０２が出力する信号を切り替えるので、実施例１と同様、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときは受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６でフォーカスサーボが行われ、ウェハー固定治具１０上にレーザ光が照射されているときは受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０でフォーカスサーボが行われる。また、ウェハー５とウェハー固定治具１０の間の境界をレーザ光が通過するときは、必ず受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボ（即ちＳ字検出距離が長く、カットオフ周波数が小さく設定され、フォーカスサーボが外れにくいフォーカスサーボ）が行われるので、ウェハー５とウェハー固定治具１０の境界にある段差や隙間でフォーカスサーボが外れないようにすることができ、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボは、Ｓ字検出距離やカットオフ周波数が通常の光ディスク装置におけるフォーカスサーボと同程度に設定され、追従性がよいフォーカスサーボであるので、ウェハー５の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【実施例４】
【００６６】
図１０は、本発明に係るレーザ微細加工装置の第４の実施の形態を示す構成図である。図１０に示すレーザ微細加工装置４は、実施例１のレーザ微細加工装置１の光加工ヘッドが変わった構成である。尚、レーザ微細加工装置１と回路等は同一であるので説明を省略し、構成等の異なる光加工ヘッドの部分のみを説明する。尚、実施例４の形態は、実施例２，３にも適用することができる。
【００６７】
光加工ヘッド２４０は、加工用レーザ光とサーボ用レーザ光の２つを照射する。２つのレーザ光は波長を異ならせているため（例えば加工用レーザ光は４００ｎｍ付近の青色レーザ、サーボ用レーザ光は６５０ｎｍ付近の赤色レーザ）、ダイクロイックミラーで合成され、２つのレーザ光による反射光はダイクロイックミラーで分離される。そしてそれぞれの反射光を受光する受光光学系Ａ、受光光学系Ｂが設けられている。
【００６８】
サーボ用レーザ光による反射光は受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボに用いられ、加工用レーザ光による反射光は、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボに用いられる。
【００６９】
このように構成されたレーザ微細加工装置４において、作業者は実施例１と同様に、ウェハー５のエッジに高反射率の膜５ａをつけ、ウェハー固定治具１０の装着孔１０ａに装着した後、入力装置６０４から加工を指示する。レーザ微細加工装置４は、レーザ微細加工装置１と同様にフォーカスサーボ引き込みを行う。その後、信号強度変化検出回路１０４は、レーザ光が高反射率の箇所から低反射率の箇所へ移ったときに検出信号Ｂを出力し、低反射率の箇所から高反射率の箇所へ移ったときに検出信号Ａを出力し、それにより信号切替回路１０２の出力を切り替えるので、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときは、加工用レーザ光による反射光を用いて受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６でフォーカスサーボが行われる。
【００７０】
ウェハー固定治具１０上にレーザ光が照射されているときは、サーボ用レーザ光による反射光を用いて受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０でフォーカスサーボが行われる。また、ウェハー５とウェハー固定治具１０の間の境界をレーザ光が通過するときは、必ず受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボが行われるのでウェハー５とウェハー固定治具１０の境界にある段差や隙間でフォーカスサーボが外れないようにすることができ、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボは、追従性がよいフォーカスサーボであるので、ウェハー５の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００７１】
さらに、加工用レーザ光とサーボ用レーザ光の２つを用いたことでウェハー５とウェハー固定治具１０の反射率が大きく異なっていても、それぞれのレーザ光強度を適切な強度になるよう設定できるので、フォーカスサーボの精度を向上させることができる。
【００７２】
さらに、ダイクロイックミラーで出射光を合成し反射光を分離しているので、実施例１〜３の光加工ヘッド２００のようにビームスプリッタ２０８で出射光を損失することをなくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明によれば、固定治具に固定治具の中心から離間して複数の加工対象物を装着して加工用レーザ光の照射によりレーザ微細加工を行う場合において、加工対象物と固定治具の境界に段差や隙間があってもフォーカスサーボが外れないと共に、加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことが可能なレーザ微細加工装置及びレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係るレーザ微細加工装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】同レーザ微細加工装置の光加工ヘッドの構成図である。
【図３】同レーザ微細加工装置の加工対象物に高反射率の膜をつけて固定治具に装着する様子を示した図である。
【図４】本発明に係るレーザ微細加工装置の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるエッジ検出回路が実行するプログラムのフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態においてフォーカスサーボの切り替え点をスピンドルモータのエンコーダが出力するパルス信号のパルス数のカウントから検出する様子を示した説明図である。
【図７】本発明に係るレーザ微細加工装置の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるエッジ検出回路が実行するプログラムのフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態においてフォーカスサーボの切り替え点をスピンドルモータのエンコーダが出力するパルス信号のパルス数のカウントから検出する様子を示した説明図である。
【図１０】本発明に係るレーザ微細加工装置の第４の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・・・レーザ微細加工装置
２・・・・・レーザ微細加工装置
３・・・・・レーザ微細加工装置
４・・・・・レーザ微細加工装置
５・・・・・ウェハー
５ａ・・・・膜
１０・・・・ウェハー固定治具
１０ａ・・・装着孔
１２・・・・ターンテーブル
１０２・・・信号切替回路
１０４・・・信号強度変化検出回路
１０６・・・ＨＦ信号増幅回路Ａ
１０８・・・フォーカスエラー信号生成回路Ａ
１１０・・・フォーカスサーボ回路Ａ
１１２・・・ＨＦ信号増幅回路Ｂ
１１４・・・フォーカスエラー信号生成回路Ｂ
１１６・・・フォーカスサーボ回路Ｂ
１１８・・・ドライブ回路
１２０・・・カウント回路
１２２・・・エッジ検出回路
２００・・・光加工ヘッド
２０２・・・レーザ光源
２０４・・・コリメートレンズ
２０６・・・偏光ビームスプリッタ
２０８・・・ビームスプリッタ
２１０・・・１／４波長板
２１２・・・対物レンズ
２１４・・・アクチュエータ
２２０・・・集光レンズＡ
２２２・・・シリンドリカルレンズＡ
２２４・・・フォトディテクタＡ
２３０・・・集光レンズＢ
２３２・・・シリンドリカルレンズＢ
２３４・・・フォトディテクタＢ
２４０・・・光加工ヘッド
２５０・・・レーザ駆動回路
２５２・・・発光信号供給回路
２５４・・・サーボ用レーザ駆動回路
３００・・・スピンドルモータ
３０２・・・スピンドルモータ制御回路
４００・・・フィードモータ
４０２・・・フィードモータ制御回路
６００・・・コントローラ
６０２・・・表示装置
６０４・・・入力装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工用レーザ光を照射して加工対象物の加工面に微細なピットを作製するレーザ微細加工装置及びレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光加工ヘッドから出射される加工用レーザ光を平板状の加工対象物に照射し、該加工対象物の加工面に微細なピットを作製するレーザ微細加工装置が知られている。このレーザ微細加工装置において、ターンテーブル上に固定された加工対象物にレーザ光を照射し加工する装置として、例えば特許文献１に示されるようなものがある。
【０００３】
この特許文献１に示されるレーザ描画装置は、ターンテーブルに１枚の加工対象物を固定して回転させ、回転する加工対象物の加工面に直接レーザ光を照射して加工を施すものである。しかしながら、従来のレーザ描画装置の構成によるレーザ微細加工装置では、ターンテーブルにセットして加工できる加工対象物の枚数が一枚であることから、加工対象物の交換が煩雑で加工タクトが長く、効率的な加工が困難である。
【０００４】
また、加工用レーザ光が照射される位置の線速度が一定になるようターンテーブルを回転させて加工を行う場合、加工用レーザ光が照射される位置が回転中心付近になるとターンテーブルの回転が速くなるため、回転制御の精度は、回転中心から離間した位置に比べて劣る。また、回転速度には限界があるため中心部に近づくと線速度一定での制御ができなくなる場合もある。さらに、ターンテーブルの回転中心と加工対象物の中心とを精度よく一致させることは困難であり、ターンテーブルの回転中心に加工用レーザ光の半径方向移動線が含まれるよう調整することも困難である。このため、ターンテーブルの回転中心付近では加工対象物に高精度な加工を施すことは困難であった。
【０００５】
そこで、ターンテーブルにセットする加工対象物の固定治具を、固定治具の中心から離間して複数の装着孔が設けられているようにし、この装着孔に加工対象物を装着して加工用レーザ光の照射により一度にレーザ加工できる数を増やすとともに、回転中心において高精度な加工が困難であるという問題を考慮する必要がないようにすることが試みられている。
【特許文献１】特開２００１−１３３９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような固定治具による方法においては、加工対象物を固定治具の装着孔にセットした際、加工対象物と固定治具の境界に存在する段差や隙間によりフォーカスエラー信号が大きく乱れ、フォーカスサーボが外れる可能性がある。
【０００７】
光加工ヘッドの光学系を調整することによりフォーカスサーボが外れることを抑えることはある程度できるが、レーザ光焦点の加工対象物の加工面への追従性が悪くなるため、通常のフォーカスサーボの場合に比べて加工精度が落ちてしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、固定治具に固定治具の中心から離間して複数の加工対象物を装着して加工用レーザ光の照射によりレーザ微細加工を行う場合において、加工対象物と固定治具の境界に段差や隙間があってもフォーカスサーボが外れないと共に、加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことが可能なレーザ微細加工装置及びレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載のレーザ微細加工装置は、加工対象物及び固定治具からの反射光を第１の受光光学系にて受光し、加工用レーザ光が加工対象物に照射されているときに、第１の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて加工用レーザ光の焦点が加工対象物表面に合うようにフォーカスサーボを行う第１のフォーカスサーボ手段と、加工対象物及び固定治具からの反射光を第２の受光光学系にて受光し、加工用レーザ光が固定治具に照射させているときに、第２の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて加工用レーザ光の焦点が固定治具表面に合うようフォーカスサーボを行う第２のフォーカスサーボ手段と、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍を検出する境界検出手段と、境界検出手段による検出に基づいて、第１のフォーカスサーボ手段と、第２のフォーカスサーボ手段とを切り替えるフォーカスサーボ切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のレーザ微細加工装置は、境界検出手段が、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出する信号強度変化検出手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載のレーザ微細加工装置は、回転手段による回転の角度に相当する量を検出する回転角度検出手段と、加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値を検出するレーザ光照射半径値検出手段とを備え、境界検出手段が、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出する信号強度変化検出手段と、信号強度変化検出手段による検出時の、回転角度検出手段により検出される又は回転角度検出手段に初期値として設定される回転角度に相当する量とレーザ光照射半径値検出手段により検出される加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値とに基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、回転角度検出手段が検出する回転角度に相当する量が境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出する第１の回転角度基準境界検出手段とから構成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載のレーザ微細加工装置は、回転手段による回転の基準位置を検出する回転基準位置検出手段と、回転手段による回転の角度に相当する量を回転基準位置検出手段により検出した回転の基準位置からの量として検出する回転角度検出手段と、加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値を検出するレーザ光照射半径値検出手段とを備え、境界検出手段が、レーザ光照射半径値検出手段により検出される加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値に基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、回転角度検出手段が検出する回転角度に相当する量が境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出する第２の回転角度基準境界検出手段であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載のレーザ微細加工装置は、光加工ヘッドが、加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光をレーザ光の焦点が加工用レーザ光の焦点と一致するように照射し、第１の受光光学系が、サーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、第２の受光光学系が、加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、加工対象物及び固定治具からの反射光を第１の受光光学系にて受光し、加工用レーザ光が加工対象物に照射されているときに、第１の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて加工用レーザ光の焦点が加工対象物表面に合うようにフォーカスサーボを行う第１のフォーカスサーボと、加工対象物及び固定治具からの反射光を第２の受光光学系にて受光し、加工用レーザ光が固定治具に照射させているときに、第２の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて加工用レーザ光の焦点が固定治具表面に合うようフォーカスサーボを行う第２のフォーカスサーボとを加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍の検出を行い、検出に基づいて切り替えることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍の検出を、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出することにより行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍の検出を、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出することと、回転手段による回転の角度に相当する量と加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値とを検出し続け、所定レベルのクロス時において検出した又は初期値として設定した、回転角度に相当する量と加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値とに基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、検出し続ける回転角度に相当する量が境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出することにより行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、加工対象物と固定治具の境界又は境界近傍の検出を、回転手段による回転の基準位置を検出し、回転手段による回転の角度に相当する量を検出した回転の基準位置からの量として検出し続けると共に、加工用レーザ光の照射位置の固定治具における半径値を検出し続け、検出した半径値に基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、検出し続ける回転角度に相当する量が境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出することにより行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法は、光加工ヘッドが、加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光をレーザ光の焦点が加工用レーザ光の焦点と一致するように照射し、第１の受光光学系が、サーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、第２の受光光学系が、加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１及び請求項６の発明によれば、加工対象物と固定治具の境界または境界近傍の検出に基づいて、２つのフォーカスサーボ手段を切り替えるようにしたことから、加工対象物と固定治具の境界に存在する段差や隙間によりフォーカスサーボが外れないように第２の光学系及び第２のフォーカスサーボ手段の条件を設定し、レーザ光焦点の加工対象物表面への追従性が良くなるように第１の光学系及び第１のフォーカスサーボ手段の条件を設定することにより、段差や隙間でフォーカスサーボが外れないとともに加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００２０】
請求項２及び請求項７の発明によれば、加工対象物と固定治具の境界または境界近傍の検出を、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度の変化を検出することで行うことにより、例えば加工対象物のエッジに加工対象物とは反射率の異なる部分を予め用意すれば、固定治具から加工対象物にレーザ光が移った直後に第１のフォーカスサーボへの切り替えを行い、加工対象物から固定治具にレーザ光が移る直前で第１のフォーカスサーボからの切り替えを行うことができるので、段差や隙間でフォーカスサーボが外れないとともに加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００２１】
請求項３及び請求項８の発明によれば、加工対象物と固定治具の境界または境界近傍の検出を、加工対象物からの反射光及び固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度の変化を検出することと、その検出からの回転角度量がその時点でのレーザ照射半径値から定まる回転角度量に達することを検出することで行うことから、固定治具と加工対象物の反射率が大きく異なっていれば、加工対象物はそのままでも固定治具から加工対象物にレーザ光が移った直後に第１のフォーカスサーボへの切り替えが行われ、加工対象物から固定治具にレーザ光が移る直前で第１のフォーカスサーボからの切り替えを行うことができるので、段差や隙間でフォーカスサーボが外れないとともに加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００２２】
請求項４及び請求項９の発明によれば、加工対象物と固定治具の境界または境界近傍の検出を、回転基準位置を検出してからの回転角度量がその時点でのレーザ照射半径値から定まる回転角度量に達することを検出することで行うようにすることから、固定治具上での回転基準位置が変わらなければ、固定治具と加工対象物の反射率によらず、加工対象物はそのままでも加工対象物にレーザ光が移った直後に第１のフォーカスサーボへの切り替えが行われ、加工対象物から固定治具にレーザ光が移る直前で第１のフォーカスサーボからの切り替えを行うことができるので、段差や隙間でフォーカスサーボが外れないとともに加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００２３】
請求項５及び請求項１０の発明によれば、光加工ヘッドが加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光を照射するようにし、第１の受光光学系がサーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、第２の受光光学系は加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることから、加工対象物と固定治具の反射率が大きく異なっていても、それぞれのレーザ光強度を適切な強度になるよう設定できるので、フォーカスサーボの精度を向上させることができる。また、加工用レーザ光とサーボ用レーザ光の波長を異ならせれば、波長選択性のある光学素子でレーザ光を分岐することができるので、損失するレーザ光の量を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の形態におけるレーザ微細加工装置は、光加工ヘッドから出射される加工用レーザ光をディスク状の加工対象物に照射し、加工対象物の加工面に微細なピットを作製するものである。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明に係るレーザ微細加工装置の第１の実施の形態を示す構成図である。図２は、同レーザ微細加工装置の光加工ヘッドの構成図である。図３は、同レーザ微細加工装置の加工対象物に高反射率の膜をつけて固定治具に装着する様子を示した図である。
【００２６】
図１〜図３において、ウェハー５は、ＬＥＤウェハー等のディスク状の加工対象物で、表面が微細ピットを作製する加工面である。ウェハー固定治具１０は、ディスク状で、ウェハー５を挿嵌可能な装着孔１０ａが複数穿設されている。この装着孔１０ａは、ウェハー固定治具１０の回転中心から離間して設けられている。ターンテーブル１２は、ウェハー５を回転させるテーブルであり、全面に図示しない吸引口を複数備え、ウェハー固定治具１０とウェハー５を吸着可能に構成されている。
【００２７】
また、図１に示すようにレーザ微細加工装置１は、光加工ヘッド２００、表示装置６０２や入力装置６０４を備えたコントローラ６００、ＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８、フォーカスサーボ回路Ａ１１０、ＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６、信号切替回路１０２、信号強度変化検出回路１０４、ドライブ回路１１８、発光信号供給回路２５２、レーザ駆動回路２５０、スピンドルモータ３００、スピンドルモータ制御回路３０２、フィードモータ４００、フィールドモータ制御回路４０２等から構成されている。
【００２８】
フィードモータ制御回路４０２は、コントローラ６００から半径位置の入力があると、フィードモータ４００内にあるエンコーダが出力するパルス信号から半径位置を計算し、設定された半径位置になるようフィードモータ４００を駆動する。これにより、コントローラ６００から適切な半径位置を入力させることで、ウェハー５に加工用レーザ光が照射され始める半径位置から加工用レーザ光の照射を開始することができる。また、フィードモータ制御回路４０２にはコントローラ６００から送り速度の入力がある。
【００２９】
コントローラ６００は、フィードモータ４００内にあるエンコーダが出力するパルス信号から半径位置を常に計算し、入力装置６０４から予め入力されている微細ピットの半径方向間隔と線速度から、ターンテーブル１２の１回転で丁度微細ピットの半径方向間隔分、加工用レーザ光が照射される半径位置を移動する送り速度を計算してフィードモータ制御回路４０２に指示する。フィードモータ制御回路４０２は、フィードモータ４００内にあるエンコーダが出力するパルス信号から送り速度を算出し、送り速度が指示された速度に合うようフィードモータ４００を駆動する。
【００３０】
スピンドルモータ制御回路３０２は、スピンドルモータ３００をコントローラ６００から指示された回転速度になるよう駆動する。
【００３１】
コントローラ６００は、計算された半径位置と入力されている線速度から、加工用レーザ光が照射される位置の線速度が入力されている線速度になるための回転速度を計算し、スピンドルモータ制御回路３０２に指示する。スピンドルモータ制御回路３０２は、スピンドルモータ３００内にあるエンコーダが出力するパルス信号から回転速度を計算し、回転速度が指示された速度になるようスピンドルモータ３００を駆動する。
【００３２】
レーザ駆動回路２５０及び発光信号供給回路２５２は、後述する光加工ヘッド２００のレーザ光源２０２に、設定された間隔の微細ピットを作製するためのレーザ光照射を行わせる。
【００３３】
コントローラ６００は、入力装置６０４から入力されている微細ピットの円周方向間隔と線速度から、発光信号のタイミングを計算し、発光信号供給回路２５２に指示する。発光信号供給回路２５２は、指示された発光タイミングでパルス信号である発光信号を生成し、レーザ駆動回路２５０に出力する。レーザ駆動回路２５０は入力した発光信号により加工用レーザ駆動信号（ハイレベルとローレベルからなるパルス信号）を生成し、後述する光加工ヘッド２００のレーザ光源２０２に出力する。これにより、加工用レーザ光が照射されたウェハー５には、微細ピットが設定された間隔で作製されることになる。
【００３４】
光加工ヘッド２００は、内部に設けられたレーザ光源２０２から微細ピットを作製するための加工用レーザ光を出射するものである。光加工ヘッド２００においてレーザ光源２０２から出射されコリメートレンズ２０４により平行光になったレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２０６で殆ど透過し、ビームスプリッタ２０８で半分程度が透過し、１／４波長板２１０で円偏光となって対物レンズ２１２で集光され、ウェハー５またはウェハー固定治具１０に照射される。
【００３５】
そして、反射光は、対物レンズ２１２で平行光となり１／４波長板２１０で偏光方向が出射光から９０度変わり、ビームスプリッタ２０８で半分程度が透過、半分程度が反射して、反射光は集光レンズＡ２２０、シリンドリカルレンズＡ２２２を介してフォトディテクタＡ２２４に集光する。集光レンズＡ２２０，シリンドリカルレンズＡ２２２は、ウェハー５とウェハー固定治具１０の境界に存在する段差の３〜１０倍のＳ字検出距離になるように設置されている。以下、集光レンズＡ２２０、シリンドリカルレンズＡ２２２及びフォトディテクタＡ２２４を総称して受光光学系Ａと言う。
【００３６】
ビームスプリッタ２０８を透過した反射光は、偏光ビームスプリッタ２０６で殆どが反射し、反射光は、集光レンズＢ２３０、シリンドリカルレンズＢ２３２を介してフォトディテクタＢ２３４に集光する。集光レンズＢ２３０、シリンドリカルレンズＢ２３２は、一般的な光ディスク装置の場合と同程度のＳ字検出距離になるように設置されている。以下、集光レンズＢ２３０、シリンドリカルレンズＢ２３２及びフォトディテクタＢ２３４を総称して受光光学系Ｂと言う。
【００３７】
信号強度変化検出回路１０４は、光加工ヘッド２００のフォトディテクタＡ２２４が出力する信号を加算し増幅してローパスフィルタを通した後、所定レベルより大きいまたは小さいで２値化信号にする。そして、２値化信号がＬＯＷからＨＩＧＨになったときは、検出信号Ａを出力し、検出信号がＨＩＧＨからＬＯＷになったときは検出信号Ｂを出力する。
【００３８】
ＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８、フォーカスサーボ回路Ａ１１０は、レーザ光がウェハー固定治具１０を照射しているときにフォーカスサーボに使用される回路である。フォーカスサーボ回路Ａ１１０のカットオフ周波数は通常のフォーカスサーボの場合より小さく設定されており（ウェハー５とウェハー固定治具１０の隙間により発生する信号成分の周波数の２．５分の１〜１５分の１相当）、ウェハー５とウェハー固定治具１０の境界をレーザ光が移動してもフォーカスサーボが外れないようになっている。
【００３９】
ＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６は、レーザ光がウェハー５を照射しているときにフォーカスサーボに使用される回路である。フォーカスサーボ回路Ｂ１１６は、通常の光ディスク装置におけるフォーカスサーボと同様の条件で設定されている。
【００４０】
信号切替回路１０２は、信号強度変化検出回路１０４から検出信号Ｂが入力したときは、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６から入力した信号をドライブ回路１１８に出力し、信号強度変化検出回路１０４から検出信号Ａが入力したときは、フォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号をドライブ回路１１８に出力する。尚、装置稼働時においてはコントローラ６００からの指示により、フォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号をドライブ回路１１８に出力する。
【００４１】
このように構成されたレーザ微細加工装置１において、作業者は図３に示すようにウェハー５のエッジ数ｍｍに反射率の高い膜５ａをつけ、ウェハー固定治具１０の装着孔１０ａに装着した後、入力装置６０４から加工を指示する。尚、この場合、ウェハー固定治具１０の表面の反射率は高く、ウェハー５は低いとする。
【００４２】
レーザ微細加工装置１は、所定の半径位置からレーザ加工を開始する。ここで、信号切替回路１０２は、コントローラ６００の指示によりフォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号を出力するようにされる。そして、図示されていない回路がフォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８が出力する信号に発生したＳ字信号が０クロスしたタイミングを検出すると、コントローラ６００からフォーカスサーボ回路Ａ１１０に作動指示が出ることでフォーカスサーボの引き込みが行われる。
【００４３】
以後、信号強度変化検出回路１０４は、レーザ光が高反射率の箇所から低反射率の箇所へ移ったときに検出信号Ｂを出力し、低反射率の箇所から高反射率の箇所へ移ったときに検出信号Ａを出力し、それにより信号切替回路１０２が出力する信号を変更するので、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときは、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６でフォーカスサーボが行われ、ウェハー固定治具１０上にレーザ光が照射されているときは受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０でフォーカスサーボが行われる。
【００４４】
そして、ウェハー５のエッジ数ｍｍに反射率の高い膜５ａをつけてあるので、フォーカスサーボの切り替えは、この膜５ａとウェハー５の間の境界で行われるため、ウェハー５とウェハー固定治具１０の間の境界をレーザ光が通過するときは、必ず受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボが行われ、このフォーカスサーボはＳ字検出距離が長く、カットオフ周波数が小さく設定され、フォーカスサーボが外れにくいフォーカスサーボであるのでウェハー５とウェハー固定治具１０の境界にある段差や隙間でフォーカスサーボが外れないようにすることができる。そして、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときに、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６により行われるフォーカスサーボは、Ｓ字検出距離やカットオフ周波数が通常の光ディスク装置におけるフォーカスサーボと同程度に設定され、追従性がよいフォーカスサーボであるので、ウェハー５の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００４５】
尚、もしウェハー固定治具１０の表面の反射率が高く、ウェハー５も高い場合は、ウェハー５のエッジ数ｍｍには反射率の低い膜５ａをつけ、信号強度変化検出回路１０４の設定をＨＩＧＨ→ＬＯＷ→ＨＩＧＨが所定時間内に発生したときは検出信号Ｂを出力し、検出信号Ｂを出力した後にＨＩＧＨからＬＯＷになったときは検出信号Ｂを出力するようにすればよい。これにより、反射率の低い膜５ａからウェハー５にレーザ光が移動したときに、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボに切り替わり、ウェハー５から反射率の低い膜５ａにレーザ光が移動したときに、受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボに切り替わるので、上記と同様のフォーカスサーボを行うことができる。
【実施例２】
【００４６】
図４は、本発明に係るレーザ微細加工装置の第２の実施の形態を示す構成図である。図５は、本発明の第２の実施形態におけるエッジ検出回路が実行するプログラムのフローチャートである。図６は、本発明の第２の実施形態においてフォーカスサーボの切り替え点をスピンドルモータのエンコーダが出力するパルス信号のパルス数のカウントから検出する様子を示した説明図である。
【００４７】
図４に示すレーザ微細加工装置２は、実施例１のレーザ微細加工装置１に加え、カウント回路１２０、エッジ検出回路１２２等を備えている。尚、レーザ微細加工装置１と同一の回路等は説明を省略し、作動等の異なる回路は異なる部分を説明する。
【００４８】
信号強度変化検出回路１０４は、２値化信号がＨＩＧＨからＬＯＷになったときのみ検出信号を出力する。また、遅延回路を内蔵し、信号切替回路１０２には２値化信号がＨＩＧＨからＬＯＷになった後、所定時間（実施例１で高反射率の膜５ａの幅分レーザ光照射位置が移動する時間）経過した後、検出信号を出力する。
【００４９】
信号切替回路１０２は、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力したときは、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６から入力した信号を出力し、エッジ検出回路１２２から検出信号が入力したときは、フォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号を出力する。
【００５０】
カウント回路１２０は、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力するとスピンドルモータ３００のエンコーダが出力するパルス信号をカウントし、カウント値に相当する信号をエッジ検出回路１２２に出力する。そして、エッジ検出回路１２２から信号が入力するとカウントを停止しカウント値をリセットする。
【００５１】
エッジ検出回路１２２は、コントローラ６００からの指示により、図５のプログラムがスタートし、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力すると（図５のＳ１０２−ＹＥＳ）、コントローラ６００が出力する半径値を取り込んで（図５のＳ１０４）、ウェハー５のエッジ手前までのカウント値Ａを計算し（図５のＳ１０６）、カウント回路１２０から入力するカウント値がこのカウント値Ａになったとき（図５のＳ１０８−ＹＥＳ）、信号を出力する（図５のＳ１１０）。尚、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力されない場合（図５のＳ１０２−ＮＯ）、コントローラ６００からの終了指示を確認し（図５のＳ１１２）、終了指示がある場合には（図５のＳ１１２−ＹＥＳ）、プログラムを終了する（図５のＳ１１４）。
【００５２】
レーザ光が、照射位置がウェハー５上になる前のウェハー５とウェハー固定治具１０の境界位置を通過してから、照射位置がウェハー固定治具１０上になる前のウェハー５とウェハー固定治具１０の境界位置を通過するまでの回転角度は、図６に示すようにレーザ光照射位置の半径値で決まるので、境界の手前にあるＡ点までのカウント値Ａも半径値で決まる。エッジ検出回路１２２には半径値とカウント値Ａの関数がテーブル形式または数式で記憶されており、半径値が入力するとカウント値Ａが計算されるようになっている。
【００５３】
このように構成されたレーザ微細加工装置２において、作業者はウェハー５をそのままウェハー固定治具１０の装着孔１０ａに装着した後、入力装置６０４から加工を指示する。尚、この場合もウェハー固定治具１０の表面の反射率は高く、ウェハー５は低いとする。
【００５４】
レーザ微細加工装置２は、レーザ微細加工装置１と同様にフォーカスサーボ引き込みを行う。その後、信号強度変化検出回路１０４はレーザ光がウェハー固定治具１０からウェハー５へ移ったときに、ウェハー５のエッジから数ｍｍ分、レーザ光照射位置が移動した後、検出信号が出力する。エッジ検出回路１２２は、レーザ光照射位置がウェハー５からウェハー固定治具１０に移る直前で信号を出力し、それにより信号切替回路１０２が出力する信号を切り替えるので、実施例１と同様、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときは受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６でフォーカスサーボが行われ、ウェハー固定治具１０上にレーザ光が照射されているときは、受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０でフォーカスサーボが行われる。
【００５５】
また、ウェハー５とウェハー固定治具１０の間の境界をレーザ光が通過するときは、必ず受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボ（即ちＳ字検出距離が長く、カットオフ周波数が小さく設定され、フォーカスサーボが外れにくいフォーカスサーボ）が行われるので、ウェハー５とウェハー固定治具１０の境界にある段差や隙間でフォーカスサーボが外れないようにすることができ、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボは、Ｓ字検出距離やカットオフ周波数が通常の光ディスク装置におけるフォーカスサーボと同程度に設定され、追従性がよいフォーカスサーボであるので、ウェハー５の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００５６】
尚、上記実施形態においてはカウント回路１２０を信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力するとスピンドルモータ３００のエンコーダが出力するパルス信号のカウントを０を初期値として開始し、エッジ検出回路１２２はコントローラ６００から入力した半径値からウェハー５のエッジ手前までのカウント値を計算するようにしたが、これに代えて、カウント回路１２０は常時エンコーダが出力するパルス信号のカウントを行い、信号強度変化検出回路１０４から検出信号が入力するとカウント値をエッジ検出回路１２２に出力するようにし、エッジ検出回路１２２はカウント回路１２０から入力したカウント値と、コントローラ６００から入力した半径値とからウェハー５のエッジ手前までのカウント値を計算するようにしてもよい。これによっても同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５７】
図７は、本発明に係るレーザ微細加工装置の第３の実施の形態を示す構成図である。図８は、本発明の第３の実施形態におけるエッジ検出回路が実行するプログラムのフローチャートである。図９は、本発明の第３の実施形態においてフォーカスサーボの切り替え点をスピンドルモータのエンコーダが出力するパルス信号のパルス数のカウントから検出する様子を示した説明図である。
【００５８】
図７に示すレーザ微細加工装置３は、実施例２のレーザ微細加工装置２から信号強度変化検出回路１０４を取り除いたような構成である。尚、レーザ微細加工装置１及びレーザ微細加工装置２と同一の回路等は説明を省略し、作動等の異なる回路は異なる部分を説明する。
【００５９】
信号切替回路１０２は、エッジ検出回路１２２から信号Ｂが入力したときは、フォーカスサーボ回路Ｂ１１６から入力した信号を出力し、エッジ検出回路１２２から信号Ａが入力したときは、フォーカスサーボ回路Ａ１１０から入力した信号を出力する。
【００６０】
カウント回路１２０は、スピンドルモータ３００のエンコーダからインデックス信号が入力すると同エンコーダが出力するパルス信号のカウントを開始し、カウント値に相当する信号をエッジ検出回路１２２に出力する。そして、エンコーダからインデックス信号が入力するごとにカウント値をリセットし、カウントを継続する。
【００６１】
エッジ検出回路１２２は、コントローラ６００からの指示により、図８のプログラムがスタートし、スピンドルモータ３００のエンコーダからインデックス信号が入力すると（図８のＳ２０４−ＹＥＳ）、コントローラ６００が出力する半径値を取り込んで（図８のＳ２０６）、ウェハー５のエッジ手前の点のカウント値Ａ（０）〜Ａ（７）を計算し（図８のＳ２０８）、カウント回路１２０から入力するカウント値がこのＡになったとき（図８のＳ２１０−ＹＥＳ）、Ａ（ｎ）のｎが偶数のときは信号Ｂを（図８のＳ２１２−ＹＥＳ、Ｓ２１４）、ｎが奇数のときは信号Ａを（図８のＳ２１２−ＮＯ、Ｓ２１６）出力する。尚、カウント回路１２０から入力するカウント値がＡに満たない場合に（図８のＳ２１０−ＮＯ）、コントローラ６００からの終了指示を確認し（図８のＳ２２４）、終了指示がある場合には（図８のＳ２２４−ＹＥＳ）、プログラムを終了する（図８のＳ２２６）。
【００６２】
尚、この場合、ウェハー固定治具１０に装着するウェハー５は４つで、エンコーダからインデックス信号が出力される点は、レーザ光照射位置がウェハー固定治具１０上にある点であり、この点はウェハー固定治具１０がターンテーブル１２に固定されているか、ウェハー固定治具１０に工夫がされて同じ状態でセットできるため、一定であるとする。
【００６３】
エンコーダからインデックス信号が入力する点が一定であれば、レーザ光がウェハー５とウェハー固定治具１０の境界位置を通過する箇所のインデックス信号が出力する点からの回転角度は、図９に示すようにレーザ光照射位置の半径値で決まるので、ウェハー５の境界の近傍点Ａまでのカウント値Ａ（０）〜（７）も半径値で決まる。エッジ検出回路１２２には半径値とカウント値Ａ（０）〜（７）の関数がテーブル形式または数式でそれぞれ記憶されており、半径値が入力するとカウント値Ａ（０）〜（７）が計算されるようになっている。
【００６４】
このように構成されたレーザ微細加工装置３において、作業者はウェハー５をそのままウェハー固定治具１０の装着孔１０ａに装着した後、入力装置６０４から加工を指示する。尚、この場合はウェハー固定治具１０の表面の反射率やウェハー５の反射率は任意でよい。
【００６５】
レーザ微細加工装置３は、レーザ微細加工装置１と同様にまずフォーカスサーボ引き込みが行われる。その後、エッジ検出回路１２２は、レーザ光がウェハー５とウェハー固定治具１０の境界を通過し、ウェハー５のエッジから数ｍｍの箇所に来たときに信号Ｂを出力し、レーザ光がウェハー５とウェハー固定治具１０の境界を通過する手前のウエハー５のエッジから数ｍｍの箇所に来たときに信号Ａを出力し、それにより信号切替回路１０２が出力する信号を切り替えるので、実施例１と同様、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときは受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６でフォーカスサーボが行われ、ウェハー固定治具１０上にレーザ光が照射されているときは受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０でフォーカスサーボが行われる。また、ウェハー５とウェハー固定治具１０の間の境界をレーザ光が通過するときは、必ず受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボ（即ちＳ字検出距離が長く、カットオフ周波数が小さく設定され、フォーカスサーボが外れにくいフォーカスサーボ）が行われるので、ウェハー５とウェハー固定治具１０の境界にある段差や隙間でフォーカスサーボが外れないようにすることができ、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボは、Ｓ字検出距離やカットオフ周波数が通常の光ディスク装置におけるフォーカスサーボと同程度に設定され、追従性がよいフォーカスサーボであるので、ウェハー５の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【実施例４】
【００６６】
図１０は、本発明に係るレーザ微細加工装置の第４の実施の形態を示す構成図である。図１０に示すレーザ微細加工装置４は、実施例１のレーザ微細加工装置１の光加工ヘッドが変わった構成である。尚、レーザ微細加工装置１と回路等は同一であるので説明を省略し、構成等の異なる光加工ヘッドの部分のみを説明する。尚、実施例４の形態は、実施例２，３にも適用することができる。
【００６７】
光加工ヘッド２４０は、加工用レーザ光とサーボ用レーザ光の２つを照射する。２つのレーザ光は波長を異ならせているため（例えば加工用レーザ光は４００ｎｍ付近の青色レーザ、サーボ用レーザ光は６５０ｎｍ付近の赤色レーザ）、ダイクロイックミラーで合成され、２つのレーザ光による反射光はダイクロイックミラーで分離される。そしてそれぞれの反射光を受光する受光光学系Ａ、受光光学系Ｂが設けられている。
【００６８】
サーボ用レーザ光による反射光は受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボに用いられ、加工用レーザ光による反射光は、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボに用いられる。
【００６９】
このように構成されたレーザ微細加工装置４において、作業者は実施例１と同様に、ウェハー５のエッジに高反射率の膜５ａをつけ、ウェハー固定治具１０の装着孔１０ａに装着した後、入力装置６０４から加工を指示する。レーザ微細加工装置４は、レーザ微細加工装置１と同様にフォーカスサーボ引き込みを行う。その後、信号強度変化検出回路１０４は、レーザ光が高反射率の箇所から低反射率の箇所へ移ったときに検出信号Ｂを出力し、低反射率の箇所から高反射率の箇所へ移ったときに検出信号Ａを出力し、それにより信号切替回路１０２の出力を切り替えるので、ウェハー５上にレーザ光が照射されているときは、加工用レーザ光による反射光を用いて受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６でフォーカスサーボが行われる。
【００７０】
ウェハー固定治具１０上にレーザ光が照射されているときは、サーボ用レーザ光による反射光を用いて受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０でフォーカスサーボが行われる。また、ウェハー５とウェハー固定治具１０の間の境界をレーザ光が通過するときは、必ず受光光学系ＡとＨＦ信号増幅回路Ａ１０６、フォーカスエラー信号生成回路Ａ１０８及びフォーカスサーボ回路Ａ１１０によるフォーカスサーボが行われるのでウェハー５とウェハー固定治具１０の境界にある段差や隙間でフォーカスサーボが外れないようにすることができ、受光光学系ＢとＨＦ信号増幅回路Ｂ１１２、フォーカスエラー信号生成回路Ｂ１１４及びフォーカスサーボ回路Ｂ１１６によるフォーカスサーボは、追従性がよいフォーカスサーボであるので、ウェハー５の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことができる。
【００７１】
さらに、加工用レーザ光とサーボ用レーザ光の２つを用いたことでウェハー５とウェハー固定治具１０の反射率が大きく異なっていても、それぞれのレーザ光強度を適切な強度になるよう設定できるので、フォーカスサーボの精度を向上させることができる。
【００７２】
さらに、ダイクロイックミラーで出射光を合成し反射光を分離しているので、実施例１〜３の光加工ヘッド２００のようにビームスプリッタ２０８で出射光を損失することをなくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明によれば、固定治具に固定治具の中心から離間して複数の加工対象物を装着して加工用レーザ光の照射によりレーザ微細加工を行う場合において、加工対象物と固定治具の境界に段差や隙間があってもフォーカスサーボが外れないと共に、加工対象物の加工精度を維持しつつフォーカスサーボを行うことが可能なレーザ微細加工装置及びレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係るレーザ微細加工装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】同レーザ微細加工装置の光加工ヘッドの構成図である。
【図３】同レーザ微細加工装置の加工対象物に高反射率の膜をつけて固定治具に装着する様子を示した図である。
【図４】本発明に係るレーザ微細加工装置の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるエッジ検出回路が実行するプログラムのフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態においてフォーカスサーボの切り替え点をスピンドルモータのエンコーダが出力するパルス信号のパルス数のカウントから検出する様子を示した説明図である。
【図７】本発明に係るレーザ微細加工装置の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるエッジ検出回路が実行するプログラムのフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態においてフォーカスサーボの切り替え点をスピンドルモータのエンコーダが出力するパルス信号のパルス数のカウントから検出する様子を示した説明図である。
【図１０】本発明に係るレーザ微細加工装置の第４の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・・・レーザ微細加工装置
２・・・・・レーザ微細加工装置
３・・・・・レーザ微細加工装置
４・・・・・レーザ微細加工装置
５・・・・・ウェハー
５ａ・・・・膜
１０・・・・ウェハー固定治具
１０ａ・・・装着孔
１２・・・・ターンテーブル
１０２・・・信号切替回路
１０４・・・信号強度変化検出回路
１０６・・・ＨＦ信号増幅回路Ａ
１０８・・・フォーカスエラー信号生成回路Ａ
１１０・・・フォーカスサーボ回路Ａ
１１２・・・ＨＦ信号増幅回路Ｂ
１１４・・・フォーカスエラー信号生成回路Ｂ
１１６・・・フォーカスサーボ回路Ｂ
１１８・・・ドライブ回路
１２０・・・カウント回路
１２２・・・エッジ検出回路
２００・・・光加工ヘッド
２０２・・・レーザ光源
２０４・・・コリメートレンズ
２０６・・・偏光ビームスプリッタ
２０８・・・ビームスプリッタ
２１０・・・１／４波長板
２１２・・・対物レンズ
２１４・・・アクチュエータ
２２０・・・集光レンズＡ
２２２・・・シリンドリカルレンズＡ
２２４・・・フォトディテクタＡ
２３０・・・集光レンズＢ
２３２・・・シリンドリカルレンズＢ
２３４・・・フォトディテクタＢ
２４０・・・光加工ヘッド
２５０・・・レーザ駆動回路
２５２・・・発光信号供給回路
２５４・・・サーボ用レーザ駆動回路
３００・・・スピンドルモータ
３０２・・・スピンドルモータ制御回路
４００・・・フィードモータ
４０２・・・フィードモータ制御回路
６００・・・コントローラ
６０２・・・表示装置
６０４・・・入力装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の加工対象物を平板状の固定治具に形成された深さが該加工対象物の厚さと略同一であると共に該固定治具の中心から離間して設けられた装着孔に装着し、該固定治具を回転手段により回転させながら光加工ヘッドから出射される加工用レーザ光を該加工対象物に照射すると共に、半径方向送り手段により該固定治具を該光加工ヘッドと相対的に半径方向に送り、該加工対象物の加工面に微細な加工を施すレーザ微細加工装置において、
該加工対象物及び該固定治具からの反射光を第１の受光光学系にて受光し、該加工用レーザ光が該加工対象物に照射されているときに、該第１の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて該加工用レーザ光の焦点が該加工対象物表面に合うようにフォーカスサーボを行う第１のフォーカスサーボ手段と、
該加工対象物及び該固定治具からの反射光を第２の受光光学系にて受光し、該加工用レーザ光が該固定治具に照射させているときに、該第２の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて該加工用レーザ光の焦点が該固定治具表面に合うようフォーカスサーボを行う第２のフォーカスサーボ手段と、
該加工対象物と該固定治具の境界又は境界近傍を検出する境界検出手段と、
該境界検出手段による検出に基づいて、該第１のフォーカスサーボ手段と、該第２のフォーカスサーボ手段とを切り替えるフォーカスサーボ切替手段とを備えたことを特徴とするレーザ微細加工装置。
【請求項２】
前記境界検出手段が、前記加工対象物からの反射光及び前記固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出する信号強度変化検出手段であることを特徴とする請求項１記載のレーザ微細加工装置。
【請求項３】
前記回転手段による回転の角度に相当する量を検出する回転角度検出手段と、
前記加工用レーザ光の照射位置の前記固定治具における半径値を検出するレーザ光照射半径値検出手段とを備え、
前記境界検出手段が、
前記加工対象物からの反射光及び該固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出する信号強度変化検出手段と、
該信号強度変化検出手段による検出時の、該回転角度検出手段により検出される又は該回転角度検出手段に初期値として設定される回転角度に相当する量と該レーザ光照射半径値検出手段により検出される該加工用レーザ光の照射位置の該固定治具における半径値とに基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、該回転角度検出手段が検出する回転角度に相当する量が該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出する第１の回転角度基準境界検出手段とから構成されることを特徴とする請求項１記載のレーザ微細加工装置。
【請求項４】
前記回転手段による回転の基準位置を検出する回転基準位置検出手段と、
該回転手段による回転の角度に相当する量を該回転基準位置検出手段により検出した回転の基準位置からの量として検出する回転角度検出手段と、
前記加工用レーザ光の照射位置の前記固定治具における半径値を検出するレーザ光照射半径値検出手段とを備え、
前記境界検出手段が、該レーザ光照射半径値検出手段により検出される該加工用レーザ光の照射位置の該固定治具における半径値に基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、該回転角度検出手段が検出する回転角度に相当する量が該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出する第２の回転角度基準境界検出手段であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ微細加工装置。
【請求項５】
前記光加工ヘッドが、前記加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光をレーザ光の焦点が該加工用レーザ光の焦点と一致するように照射し、
前記第１の受光光学系が、該サーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、
前記第２の受光光学系が、該加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレーザ微細加工装置。
【請求項６】
平板状の加工対象物を平板状の固定治具に形成された深さが該加工対象物の厚さと略同一であると共に該固定治具の中心から離間して設けられた装着孔に装着し、該固定治具を回転手段により回転させながら光加工ヘッドから出射される加工用レーザ光を該加工対象物に照射すると共に、半径方向送り手段により該固定治具を該光加工ヘッドと相対的に半径方向に送り、該加工対象物の加工面に微細な加工を施すレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法において、
該加工対象物及び該固定治具からの反射光を第１の受光光学系にて受光し、該加工用レーザ光が該加工対象物に照射されているときに、該第１の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて該加工用レーザ光の焦点が該加工対象物表面に合うようにフォーカスサーボを行う第１のフォーカスサーボと、
該加工対象物及び該固定治具からの反射光を第２の受光光学系にて受光し、該加工用レーザ光が該固定治具に照射させているときに、該第２の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて該加工用レーザ光の焦点が該固定治具表面に合うようフォーカスサーボを行う第２のフォーカスサーボとを該加工対象物と該固定治具の境界又は境界近傍の検出を行い、検出に基づいて切り替えることを特徴とするレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【請求項７】
前記加工対象物と前記固定治具の境界又は境界近傍の検出を、
該加工対象物からの反射光及び該固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出することにより行うことを特徴とする請求項６記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【請求項８】
前記加工対象物と前記固定治具の境界又は境界近傍の検出を、
前記加工対象物からの反射光及び該固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出することと、
前記回転手段による回転の角度に相当する量と前記加工用レーザ光の照射位置の該固定治具における半径値とを検出し続け、
該所定レベルのクロス時において検出した又は初期値として設定した、該回転角度に相当する量と該加工用レーザ光の照射位置の該固定治具における半径値とに基づいて、該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、検出し続ける回転角度に相当する量が該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出することにより行うことを特徴とする請求項６記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【請求項９】
前記加工対象物と前記固定治具の境界又は境界近傍の検出を、
前記回転手段による回転の基準位置を検出し、該回転手段による回転の角度に相当する量を検出した回転の基準位置からの量として検出し続けると共に、
前記加工用レーザ光の照射位置の前記固定治具における半径値を検出し続け、
検出した該半径値に基づいて、該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、検出し続ける回転角度に相当する量が該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出することにより行うことを特徴とする請求項６に記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【請求項１０】
前記光加工ヘッドが、前記加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光をレーザ光の焦点が該加工用レーザ光の焦点と一致するように照射し、
前記第１の受光光学系が、該サーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、
前記第２の受光光学系が、該加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【請求項１】
平板状の加工対象物を平板状の固定治具に形成された深さが該加工対象物の厚さと略同一であると共に該固定治具の中心から離間して設けられた装着孔に装着し、該固定治具を回転手段により回転させながら光加工ヘッドから出射される加工用レーザ光を該加工対象物に照射すると共に、半径方向送り手段により該固定治具を該光加工ヘッドと相対的に半径方向に送り、該加工対象物の加工面に微細な加工を施すレーザ微細加工装置において、
該加工対象物及び該固定治具からの反射光を第１の受光光学系にて受光し、該加工用レーザ光が該加工対象物に照射されているときに、該第１の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて該加工用レーザ光の焦点が該加工対象物表面に合うようにフォーカスサーボを行う第１のフォーカスサーボ手段と、
該加工対象物及び該固定治具からの反射光を第２の受光光学系にて受光し、該加工用レーザ光が該固定治具に照射させているときに、該第２の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて該加工用レーザ光の焦点が該固定治具表面に合うようフォーカスサーボを行う第２のフォーカスサーボ手段と、
該加工対象物と該固定治具の境界又は境界近傍を検出する境界検出手段と、
該境界検出手段による検出に基づいて、該第１のフォーカスサーボ手段と、該第２のフォーカスサーボ手段とを切り替えるフォーカスサーボ切替手段とを備えたことを特徴とするレーザ微細加工装置。
【請求項２】
前記境界検出手段が、前記加工対象物からの反射光及び前記固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出する信号強度変化検出手段であることを特徴とする請求項１記載のレーザ微細加工装置。
【請求項３】
前記回転手段による回転の角度に相当する量を検出する回転角度検出手段と、
前記加工用レーザ光の照射位置の前記固定治具における半径値を検出するレーザ光照射半径値検出手段とを備え、
前記境界検出手段が、
前記加工対象物からの反射光及び該固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出する信号強度変化検出手段と、
該信号強度変化検出手段による検出時の、該回転角度検出手段により検出される又は該回転角度検出手段に初期値として設定される回転角度に相当する量と該レーザ光照射半径値検出手段により検出される該加工用レーザ光の照射位置の該固定治具における半径値とに基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、該回転角度検出手段が検出する回転角度に相当する量が該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出する第１の回転角度基準境界検出手段とから構成されることを特徴とする請求項１記載のレーザ微細加工装置。
【請求項４】
前記回転手段による回転の基準位置を検出する回転基準位置検出手段と、
該回転手段による回転の角度に相当する量を該回転基準位置検出手段により検出した回転の基準位置からの量として検出する回転角度検出手段と、
前記加工用レーザ光の照射位置の前記固定治具における半径値を検出するレーザ光照射半径値検出手段とを備え、
前記境界検出手段が、該レーザ光照射半径値検出手段により検出される該加工用レーザ光の照射位置の該固定治具における半径値に基づいて、境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、該回転角度検出手段が検出する回転角度に相当する量が該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出する第２の回転角度基準境界検出手段であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ微細加工装置。
【請求項５】
前記光加工ヘッドが、前記加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光をレーザ光の焦点が該加工用レーザ光の焦点と一致するように照射し、
前記第１の受光光学系が、該サーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、
前記第２の受光光学系が、該加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレーザ微細加工装置。
【請求項６】
平板状の加工対象物を平板状の固定治具に形成された深さが該加工対象物の厚さと略同一であると共に該固定治具の中心から離間して設けられた装着孔に装着し、該固定治具を回転手段により回転させながら光加工ヘッドから出射される加工用レーザ光を該加工対象物に照射すると共に、半径方向送り手段により該固定治具を該光加工ヘッドと相対的に半径方向に送り、該加工対象物の加工面に微細な加工を施すレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法において、
該加工対象物及び該固定治具からの反射光を第１の受光光学系にて受光し、該加工用レーザ光が該加工対象物に照射されているときに、該第１の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて該加工用レーザ光の焦点が該加工対象物表面に合うようにフォーカスサーボを行う第１のフォーカスサーボと、
該加工対象物及び該固定治具からの反射光を第２の受光光学系にて受光し、該加工用レーザ光が該固定治具に照射させているときに、該第２の受光光学系による受光光量に基づく信号から生成したフォーカスエラー信号に基づいて該加工用レーザ光の焦点が該固定治具表面に合うようフォーカスサーボを行う第２のフォーカスサーボとを該加工対象物と該固定治具の境界又は境界近傍の検出を行い、検出に基づいて切り替えることを特徴とするレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【請求項７】
前記加工対象物と前記固定治具の境界又は境界近傍の検出を、
該加工対象物からの反射光及び該固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出することにより行うことを特徴とする請求項６記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【請求項８】
前記加工対象物と前記固定治具の境界又は境界近傍の検出を、
前記加工対象物からの反射光及び該固定治具からの反射光に基づいて作成された信号の強度が所定レベルをクロスして変化するときを検出することと、
前記回転手段による回転の角度に相当する量と前記加工用レーザ光の照射位置の該固定治具における半径値とを検出し続け、
該所定レベルのクロス時において検出した又は初期値として設定した、該回転角度に相当する量と該加工用レーザ光の照射位置の該固定治具における半径値とに基づいて、該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、検出し続ける回転角度に相当する量が該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出することにより行うことを特徴とする請求項６記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【請求項９】
前記加工対象物と前記固定治具の境界又は境界近傍の検出を、
前記回転手段による回転の基準位置を検出し、該回転手段による回転の角度に相当する量を検出した回転の基準位置からの量として検出し続けると共に、
前記加工用レーザ光の照射位置の前記固定治具における半径値を検出し続け、
検出した該半径値に基づいて、該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量を計算し、検出し続ける回転角度に相当する量が該境界又は境界近傍における回転角度に相当する量になったときを検出することにより行うことを特徴とする請求項６に記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【請求項１０】
前記光加工ヘッドが、前記加工用レーザ光とは別にサーボ用レーザ光をレーザ光の焦点が該加工用レーザ光の焦点と一致するように照射し、
前記第１の受光光学系が、該サーボ用レーザ光による反射光を受光する光学系であり、
前記第２の受光光学系が、該加工用レーザ光による反射光を受光する光学系であることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載のレーザ微細加工装置のフォーカスサーボ方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２００７４５（Ｐ２００８−２００７４５Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４３０２０（Ｐ２００７−４３０２０）
【出願日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【出願人】（０００１１２００４）パルステック工業株式会社 (179)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【出願人】（０００１１２００４）パルステック工業株式会社 (179)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]