JPH106050A - レーザー加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アパーチャ部材のアパーチャをレーザービー
ムの光源とみなし、その光源から照射されたレーザーエ
ネルギーを調整して加工に最適なレーザーエネルギーを
得ることができるレーザー加工方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 レーザービーム径を成形するアパーチャ
６ａを通過したレーザービーム１０２を被加工対象物１
に照射して加工するレーザー加工方法及び装置におい
て、上記アパーチャ通過後のレーザービームのレーザー
エネルギーを検出し、検出されたレーザーエネルギーの
値をレーザー加工に必要な値と比較し、その比較結果に
応じて上記レーザービームのレーザーエネルギーを調節
し、調節後のレーザービームを上記被加工対象物に照射
して加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームを
加工に用いるレーザー加工方法および装置に関するもの
であり、特に光ディスク原盤製造工程において光デイス
ク原盤にグルーブまたはピットを形成するために、レー
ザービームを用いて、原盤上に塗布されたフォトレジス
トを露光する方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、光ディスク原盤製造方法は、ガ
ラス円盤にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層
を形成する。その後に、記録すべき信号に変調されたレ
ーザービームをレンズにより微少なスポットに絞り込ん
で上記フォトレジスト層を照射することにより露光を行
い、ガラス面上に案内溝であるグルーブまたは情報信号
部であるピットを形成する。情報信号に忠実にピット形
成を行うには、レーザービームのパワーと形状を精度良
くコントロールしたレーザー加工方法が必要不可欠であ
る。従来のレーザー加工装置を図１０を用いて説明す
る。図１０において、２０１は被加工対象基板、２０２
はレーザー光源、２０３はレーザーエネルギーを制御す
るためのパワーコントローラー、２０４はレーザービー
ムを２光束に分割するハーフミラー、２０５はレーザー
エネルギーを検出する検出器、２０６は光量を制御しレ
ーザービームをパルス波に変換する光変調器（以下、Ｅ
Ｏ変調器と呼ぶ）、２０７はビームエクスパンダー、２
０８はビーム形を成形するためのアパーチャ２０８ａを
有するアパーチャ部材、２０９は被加工対象基板２０１
に焦点を結ぶように設定された集光レンズ、２１０ａ、
２１０ｂ、２１０ｃは反射ミラー、４０１は被加工対象
基板２０１を搭載して回転および一つの軸方向に移動さ
せる試料台である。

【０００３】以上のように構成された従来のレーザー加
工装置によるレーザー加工方法についてその動作を説明
する。レーザー光源２０２から発射されたレーザービー
ム３０１は、パワーコントローラー２０３にてそのレー
ザーエネルギーが所定通りに設定される。そして、レー
ザービーム３０１は、ハーフミラー２０４によって２分
岐され、分岐された一方のレーザービーム３０２は検出
器２０５に照射されてそのレーザーエネルギーを検出す
る。このとき、検出されたレーザーエネルギーが所定の
値となるようにパワーコントローラー２０３がフィード
バック制御される。分岐された他方のレーザービーム３
０３は、このフィードバック制御を受けながら、ＥＯ変
調器２０６で加工に必要な情報を含んだレーザーパルス
３０４に変換される。その後、ビームエクスパンダー２
０７を通過してビーム径が拡大され、被加工対象基板２
０１に焦点を結ぶように集光レンズ２０９に入射する。
こうして、試料台４０１上の被加工対象基板２０１は回
転、及び、一軸方向沿いの直線移動を行いながら、この
レーザービーム３０４によって被加工対象基板２０１上
にレジストが露光される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、被加工対象基板２０１に照射するレー
ザービームのレーザーエネルギーはパワーコントローラ
ー２０３直後のフィードバック制御によって決定されて
いる。したがって、ビームの波面をそろえ、ビーム形を
最終的に決定しているビームエクスパンダー２０７内の
アパーチャ部材２０８のアパーチャ２０８ａまでの経路
において、光軸の移動、光学部品の劣化などの要因によ
るレーザーエネルギーの変動は補正されず、加工に最適
なレーザーエネルギーを得ることが難しいという問題点
があった。本発明は、上記問題点に鑑み、ビーム制御部
材をレーザービームの光源とみなし、その光源から照射
されたレーザーエネルギーを調整して加工に最適なレー
ザーエネルギーを得ることができるレーザー加工方法お
よび装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下のように構成している。本発明の第１
の態様にかかるレーザー加工方法は、レーザービーム径
を成形するビーム制御部材を通過したレーザービームを
被加工対象物に照射して加工するレーザー加工方法にお
いて、上記ビーム制御部材通過後のレーザービームのレ
ーザーエネルギーを検出し、検出されたレーザーエネル
ギーの値をレーザー加工に必要な値と比較し、その比較
結果に応じて上記レーザービームのレーザーエネルギー
を調節し、調節後のレーザービームを上記被加工対象物
に照射して加工するようにしたことを特徴とする。上記
構成においては、上記ビーム制御部材を通過させるレー
ザービームの光軸を光学平面板によって移動調節し、上
記ビーム制御部材を通過するレーザービームのレーザー
エネルギーを任意に設定できるようにすることもでき
る。上記構成においては、上記ビーム制御部材を通過す
る前に、上記レーザービームを光変調器によって連続波
からパルス波に変換し、この変換されたレーザービーム
を上記ビーム制御部材に通過させるとともに、上記変換
されたレーザービームのレーザーエネルギーを検出する
とき、検出時間を上記パルス波の周期と同期させて上記
変換されたレーザービームの上記レーザーエネルギーの
値を検出し、その検出値とレーザー加工に必要な値と比
較し、その比較結果に応じて上記変換されたレーザービ
ームのレーザーエネルギーを調節するようにすることも
できる。

【０００６】本発明の第２の態様にかかるレーザー加工
装置によれば、レーザービームを発射するレーザー光源
と、上記レーザー光源から発射されたレーザービームの
レーザーエネルギーを制御するレーザーエネルギーコン
トローラーと、上記レーザービームのビーム径を成形す
るビーム制御部材と、上記ビーム制御部材を通過したレ
ーザービームのレーザーエネルギーを検出する手段と、
上記ビーム制御部材を通過したレーザービームを被加工
対象物に集光ビームとして照射する集光レンズと、上記
検出手段で検出された上記レーザーエネルギーの値を加
工に必要な値と比較してその比較結果に応じて上記レー
ザーエネルギーコントローラーにより上記レーザー光源
からの上記レーザービームのレーザーエネルギーを調整
するフィードバック手段とを備えるようにしたことを特
徴とする。上記構成においては、上記ビーム制御部材を
通過したレーザービームを２つに分岐させる分岐手段を
さらに備え、上記レーザーエネルギー検出手段は、上記
分岐手段で分岐された１つのレーザービームのレーザー
エネルギーを検出し、上記集光レンズは上記分岐された
他の１つのレーザービームを被加工対象物に集光ビーム
として照射するように構成することもできる。上記構成
においては、さらに、上記ビーム制御部材を通過させる
レーザービームの光軸を移動させて上記ビーム制御部材
を通過するレーザービームのレーザーエネルギーを任意
に設定する光学平面板をさらに備えるようにすることも
できる。上記構成においては、上記ビーム制御部材を通
過する前に、上記レーザービームを連続波からパルス波
に変換する光変調器を備えて、上記光変調器により変換
されたレーザービームを上記ビーム制御部材に通過させ
るとともに、上記検出手段は、上記変換されたレーザー
ビームのレーザーエネルギーを検出するとき、検出時間
を上記パルス波の周期と同期させて上記変換されたレー
ザービームの上記レーザーエネルギーの値を検出し、上
記フィードバック手段は、その検出値とレーザー加工に
必要な値と比較し、その比較結果に応じて上記レーザー
エネルギーコントローラーにより上記変換されたレーザ
ービームのレーザーエネルギーを調節するようにするこ
ともできる。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、レーザービームを、ビ
ーム制御部材に照射した後、被加工対象物に対してレー
ザービームを照射する方法及び装置において、ビーム制
御部材通過後のレーザーエネルギーを検出し、加工に必
要な値と比較し、その結果に応じて、例えばレーザービ
ームのレーザーエネルギーコントローラーをフィードバ
ック制御して、再度レーザーエネルギーを調節して、調
節後のレーザービームを被加工対象物に照射して加工す
ることを特徴とするレーザー加工が可能となる。したが
って、光源からビーム制御部材までの経路において、光
軸の移動、光学部品の劣化などの要因によるレーザービ
ームのレーザーエネルギーの変動を補正することがで
き、加工に最適なレーザーエネルギーを得ることができ
る。

【０００８】また、上記構成において、ビーム制御部材
に照射するレーザービームの光軸を、光学平面板によっ
て移動させるようにすれば、ビーム制御部材を通過する
レーザービームのレーザーエネルギーを任意に設定する
ことができる。よって、光源からビーム制御部材までの
経路において、光学部品の劣化などの要因によりレーザ
ービームの光軸がビーム制御部材の光軸から大きくずれ
たときには、上記光学平面板により両者の光軸を近接又
は一致させるようにレーザービームの光軸を変更させる
ことができるので、さらに、高精度な加工を実現し、か
つ、効率よくレーザーエネルギーを利用することが可能
となる。また、上記構成において、上記ビーム制御部材
を通過する前に、上記レーザービームを光変調器により
連続波からパルス波に変換し、この変換されたレーザー
ビームを上記ビーム制御部材に通過させるとともに、上
記変換されビーム制御部材を通過したレーザービームの
レーザーエネルギーを検出するとき、検出時間をパルス
波の周期と同期させてレーザービームのレーザーエネル
ギーを検出すれば、パルス波のオフのときにレーザービ
ームのレーザーエネルギーを検出することが効果的に防
止でき、常にパルス波のオンのときのレーザービームの
レーザーエネルギーを検出することができるようにな
る。よって、パルス波のオンのときのレーザービームの
レーザーエネルギーの検出値に応じてレーザービームを
調節するようにすれば、さらに高精度なレーザー加工を
実現することができる。

【０００９】また、本発明にかかるレーザー加工装置に
よれば、レーザーエネルギーを調整するエネルギーコン
トローラーとレーザーをパルス波に変換する光変調器を
レーザー光源の後に備え、前記レーザー光源から照射さ
れたレーザービームをビーム制御部材に照射し、そのビ
ーム制御部材をレーザービームの新たな光源とし、被加
工対象物に集光ビームを照射する集光レンズを備えるよ
うにするとともに、前記新光源からのレーザービームを
分岐させてレーザーエネルギーを検出する分岐手段と、
検出エネルギーを加工に必要な値と比較しレーザーエネ
ルギーを調整するフィードバック手段をさらに具備する
ようにすれば、より高精度、高効率なレーザー加工を実
現することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１から図９を用いて説明する。図１は本発明の第１
実施形態におけるレーザー加工方法を実施するための加
工装置の基本構成図である。図８は上記レーザー加工方
法のフローチャート、図９は図８のフローチャートの一
部のステップのさらに詳細なフローチャートである。図
１において、１は被加工対象基板、２はレーザー光源、
３はレーザーエネルギーを調節するエネルギーコントロ
ーラーの一例としてのパワーコントローラー、４はＥＯ
変調器、５はビームエクスパンダー、６はビームエクス
パンダー５内に配置されビーム制御部材の一例としての
アパーチャ６ａを有するアパーチャ部材、７はレーザー
ビーム１０１を２光束に分岐するハーフミラー、８はレ
ーザービームのレーザーエネルギーを検出する検出器、
９は被加工対象基板１にレーザービームの焦点を結ばせ
る集光レンズ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃは反射ミラーで
ある。

【００１１】以上のように構成された本第１実施形態の
レーザー加工方法についてその動作を説明する。このレ
ーザー方法は、レーザー光源２から発射されたレーザー
ビームがアパーチャ通過後にレーザーエネルギーが検出
され（ステップＳ１）、検出されたレーザーエネルギー
の値をレーザー加工に必要な値と比較し（ステップＳ
２）、比較結果に応じてレーザービームのレーザーエネ
ルギーを調節し、調節後のレーザービームを被加工対象
物に照射して加工する（ステップＳ３）ものである。よ
り詳細には、ステップＳ１ａでレーザー光源２から発射
されたレーザービーム１０１は、パワーコントローラー
３によってそのエネルギーが制御され、ステップＳ１ｂ
でＥＯ変調器４により連続波形のレーザービーム１０１
から加工する情報に基づいたパルス波形のレーザービー
ム１０２に変換される。その後、ビームエクスパンダー
５に入射して、集光レンズ９に対して適切な実効開口数
（ＮＡ）となるようにレーザービームのビーム径が拡大
される。その後、レーザービーム１０２は、ステップＳ
１ｃでハーフミラー７により２光束に分離される。分離
された一方のレーザービーム１０３は検出器８に入射
し、そのエネルギーが検出される（ステップＳ１）。こ
のとき検出されたレーザービームのエネルギー値を参照
して加工に必要なエネルギー値になるようにパワーコン
トローラー３によってレーザービームのエネルギーを改
めて制御する（ステップＳ２，Ｓ３）。言い換えれば、
検出されたレーザービームのレーザーエネルギーの値を
レーザー加工に必要な値と比較し（ステップＳ２）、そ
の比較結果に応じて、レーザービームのレーザーエネル
ギーをパワーコントローラー３で調節する。このように
して調節されて最適なエネルギーとなったレーザービー
ム１０４は、集光レンズ９に入射せしめられ、被加工対
象基板１上に焦点を作るように照射され、最適なエネル
ギーを有するレーザービームにより被加工対象基板１の
加工が行われる（ステップＳ３）。

【００１２】このとき、ビームエクスパンダー５の透過
後のレーザービームのエネルギーを検出してパワーコン
トローラー３をフィードバック制御する必要を以下に説
明する。まず、ビームエクスパンダー５の構造を図２に
示す。ここでは、ビームエクスパンダー５に入射される
レーザービームを１０２ａ、出射されるレーザービーム
を１０２ｂで示す。図２に実線で示すように、入射レン
ズ１１によってＥＯ変調器４からのレーザービーム１０
２ａが絞られて、アパーチャ部材６の中央のアパーチャ
６ａに照射される。このとき、このアパーチャ６ａによ
ってレーザービーム１０２ａの通過する成分が制限され
てビーム径が成形され、このアパーチャ６ａが新たな光
源となる。そして、このアパーチャ６ａを前側焦点面と
したレンズ１２によって所望のビーム径となる平行光ビ
ーム１０２ｂとなる。しかし、図２に点線で示すよう
に、ビームエクスパンダー５に入射するレーザービーム
の光軸がビームエクスパンダー５の光軸とずれたレーザ
ービーム１０２ｃの場合は、入射レンズ１１によって絞
られる位置がアパーチャ６ａの通過できる位置とずれて
しまうことになる。これをエネルギー値でもって説明す
る。図３にアパーチャ６ａの位置と、入射レンズ１１に
よりアパーチャ部材６に照射されるレーザービーム１０
２ａのエネルギーＥ_５と、入射レンズ１１によりアパー
チャ部材６に照射されるレーザービーム１０２ｃのエネ
ルギーＥ_６の分布を示す。図３では、エネルギーＥ_５の
分布を実線で示し、エネルギーＥ_６の分布を点線で示
す。ここで、アパーチャ６ａの通過できる範囲（図３で
斜線の無い部分）をｄとする。レーザービーム１０２ｃ
によって形成される新たな光源としてのレーザービーム
のエネルギーＥ_６は、同様に形成される新たな光源とし
てのレーザービーム１０２ａのエネルギーＥ_５の場合と
は大きく異なることになる。よって、ビームエクスパン
ダー５より前でレーザービームのエネルギーを検出して
フィードバック制御しても必要なエネルギーで加工する
ことはできない。従って、ビームエクスパンダー５の透
過後言い換えればアパーチャ６ａの通過後でレーザービ
ームのエネルギーを検出し、フィードバック制御をかけ
ることが重要であることがわかる。

【００１３】また、図１に示すように、パルス波に変換
されたレーザービーム１０２ｂは、ハーフミラー７によ
ってレーザービーム１０３と１０４との２つに分岐され
る。レーザービーム１０２ｂのエネルギーをＥ_２、１０
３をＥ_３、１０４をＥ_４とする式（１）、式（２）で表
される。

【数１】 Ｅ_３＝ｋＥ_２ （１） Ｅ_４＝（１−ｋ）Ｅ_２ （２） ここで、ｋはハーフミラー７の特性によって決められる
値であり、入射されるレーザービーム１０２ｂのエネル
ギーの大小によっては変化しないものである。ここで、
式（１）と式（２）よりＥ₃とＥ₄の関係を式（３）のよ
うに導くと、

【数２】 Ｅ₄＝（１−ｋ）Ｅ₃／ｋ （３） となる。式（３）から被加工対象基板１に照射されるレ
ーザービーム１０４のエネルギーＥ₄は、検出器８によ
って得られるエネルギーＥ₃と比例関係にある。よっ
て、予めその比例係数（１−ｋ）／ｋを求めておき、そ
の値に応じて必要なレーザーエネルギーが得られるよう
にパワーコントローラー３でレーザービームを制御する
とより精度良く加工することができる。なお、本第１実
施形態においてはレーザーパワーを検出する手段とし
て、エネルギー検出器８を用いたが、光量の多少を検出
する光電変換素子などと併用しても良いことは言うまで
もない。

【００１４】次に、図４は本発明の第２の実施形態にお
けるレーザー加工方法を実施するための加工装置の基本
構成図である。図４において、図中番号で図１と同じ番
号のものは同一のものを示す。本第２実施形態が第１実
施形態と異なるのは、レーザービーム１０２の光軸を移
動させる光学平面板２１を備えていることである。光学
平面板２１はその傾斜角を変化させることによって、光
の屈折の原理により光軸を移動させることができるもの
である。よって、反射ミラー１０ｂとビームエクスパン
ダー５との間に光学平面板２１を配置して該光学平面板
２１を回転させてその傾斜角を変更することにより、反
射ミラー１０ｂから光学平面板２１に入るレーザービー
ム１０２の光軸と、光学平面板２１からビームエクスパ
ンダー５に向かうレーザービーム１０２の光軸とをずら
すことができる。

【００１５】以上のように構成された本第２実施形態の
レーザー加工方法についてその動作を説明する。レーザ
ー光源２から発射されたレーザービーム１０１は、パワ
ーコントローラー３によってそのエネルギーが制御さ
れ、ＥＯ変調器４により連続波のレーザービームから加
工する情報に基づいたパルス波形のレーザービーム１０
２に変換される。その後、ビームエクスパンダー５に入
射して、集光レンズ９に対して適切な実効開口数（Ｎ
Ａ）となるようにビーム径が拡大される。その後、レー
ザービーム１０２は、ハーフミラー７を経て２光束に分
離される。分離された一方のレーザービーム１０３は検
出器８に入射し、そのエネルギーが検出される。このと
き検出されたエネルギー値を参照して加工に必要なエネ
ルギー値になるようにパワーコントローラー３によって
レーザービームのエネルギーを改めて制御する。このよ
うにして最適なエネルギーとなったレーザービーム１０
４は、集光レンズ９に入射せしめられ、被加工対象基板
１上に焦点を作るように照射され、加工が行われる。

【００１６】このとき、ビームエクスパンダー５を通過
後のレーザービーム１０２のエネルギーを検出してパワ
ーコントローラー３をフィードバック制御するため、高
精度に加工できることは第１の実施形態で説明したとお
りである。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点
は、光学平面板２１を備えることにより、さらに高精度
な加工を実現し、かつ、効率良くレーザーエネルギーを
利用することが可能となることであり、以下にその説明
を行う。図２、図３を用いて説明したように、アパーチ
ャ６ａを透過後のレーザービームのエネルギーは、ＥＯ
変調器４あるいはその他の光学部品における時間経過に
伴うレーザービームの光軸のずれによって、大きく変動
することがある。そこで、光学平面板２１のレーザービ
ーム１０２の光軸に対する傾斜角を変化させることによ
って、ビームエクスパンダー５に入射するレーザービー
ム１０２の光軸を移動させ、アパーチャ６ａの中央部に
レーザービーム１０２が集光するように設定する。こう
して、アパーチャ６ａを新たな光源としたレーザービー
ムのエネルギーを、パワーコントローラー３の設定を変
更させずに最大にすることができる。このことにより、
パワーコントローラー３においてレーザービームのエネ
ルギーを不必要に増大させることがなくなり、レーザ
ー、および光学部品の寿命を延ばすことができる。ま
た、このとき光学平面板２１によって、光軸が所定どお
りに設定される、すなわち、反射ミラー１０ｂから反射
されてきたレーザービーム１０２の光軸とアパーチャ６
ａの光軸とが一致するように設定されるため、ビーム形
状はアパーチャ６ａによって波面がそろえられ、きれい
なガウス分布を得ることができることは言うまでもな
い。このようにきれいなガウス分布が得られることによ
り、ピット形状が左右対称の形状に形成することができ
る。なお、本第２実施形態においてはレーザーパワーを
検出する手段として、エネルギー検出器８を用いたが、
光量の多少を検出する光電変換素子などと併用しても良
いことは言うまでもない。

【００１７】次に、図５は本発明の第３の実施形態にお
けるレーザー加工方法を実施するための加工装置の基本
構成図である。図５において、図中番号で図１と同じ番
号のものは同一のものを示す。本第３実施形態が上記第
１，第２実施形態と異なるのは、検出器８に代えて、Ｅ
Ｏ変調器４によってパルス波に変換されるレーザービー
ムのパルス波周期と検出時間を同期させてレーザーエネ
ルギーを検出する検出器３１を備えていることである。
以上のように構成された第３の実施形態のレーザー加工
方法についてその動作を説明する。レーザー光源２から
発射されたレーザービーム１０１は、パワーコントロー
ラー３によってそのエネルギーが制御され、ＥＯ変調器
４により連続波のレーザービーム１０１から加工する情
報に基づいたパルス波形のレーザービーム１０２に変換
される。その後、ビームエクスパンダー５に入射して、
集光レンズ９に対して適切な実効開口数（ＮＡ）となる
ようにビーム径が拡大される。その後、レーザービーム
１０２は、ハーフミラー７を経て２光束に分離される。
分離された一方のレーザービーム１０３は検出器３１に
入射し、そのエネルギーが検出される。このときに検出
されたエネルギー値を参照して加工に必要なエネルギー
値になるようにパワーコントローラー３によってレーザ
ービームのエネルギーを改めて制御する。このようにし
て最適なエネルギーとなったレーザービーム１０４は、
集光レンズ９に入射せしめられ、被加工対象基板１上に
焦点を作るように照射され、加工が行われる。

【００１８】上記第３実施形態において、ビームエクス
パンダー５を通過後のレーザービーム１０２のエネルギ
ーを検出してパワーコントローラー３にフィードバック
制御するようにしているため、高精度に加工できること
は第１の実施形態で説明したとおりである。第３の実施
形態が第１の実施形態と異なる点は、検出器３１を備え
ることにより、さらに高精度な加工を実現することが可
能となることであり、以下にその説明を行う。ＥＯ変調
器４で作られるパルス波形のレーザービーム１０２は図
６の（ａ）に示すようにエネルギーのオン（図中、エネ
ルギー「Ｅ」の状態）とオフ（図中、エネルギー「０」
の状態）とがかなりの高い周波数で繰り返されている。
第１の実施形態で説明した検出器８でレーザービームの
エネルギーを検出すると、検出されたレーザービーム１
０３のエネルギー値は、パルスエネルギーＥではなく、
図６の（ｂ）のようにある程度時間の幅を持ったサンプ
リング時間ｔ１で平均化されたエネルギー値になってい
る。よって、パルス波のオン・オフの繰り返し形態が変
化すると、平均値が変化し、検出されるエネルギーが変
化するものであった。そこで、検出器３１のサンプリン
グのタイミングを図６の（ｃ）に示すようにレーザーパ
ルス１０２のタイミングと同期させ、かつ、パルス波の
オン時間より短いサンプリング時間ｔ２で検出するよう
にすると、常に有効なレーザーエネルギーＥを正確に検
出することが可能となる。このように、サンプリングの
タイミングをレーザーパルスのタイミングと同期させる
ためには、レーザーパルスの立ち上がり後の短い一定期
間の間に検出領域（ウインドゥ）を設けて、この検出領
域でサンプリングを行うようにすればよい。なお、第３
の実施形態ではレーザービーム１０２のオン・オフのタ
イミングに同期させてエネルギーを検出する手段を用い
たが、図６の（ｂ）のようにレーザービーム１０２の周
期よりも十分大きいサンプリング時間ｔ１でエネルギー
を検出しておいて、最初に設定されたエネルギーとパル
ス周期とから平均値を採ってエネルギーＥを算出しても
良い。なお、第３の実施形態においてはレーザーパワー
を検出する手段として、エネルギー検出器３１を用いた
が、光量の多少を検出する光電変換素子などと併用して
も良いことは言うまでもない。なお、この第３の実施形
態に上記第２の実施形態を組み合わせても良いことは言
うまでもない。

【００１９】次に、図７は本発明の第４の実施形態にお
けるレーザー加工装置の基本構成図である。図７におい
て、図中番号で図１と同じ番号のものは同一のものを示
す。この装置は第１の実施形態にかかるレーザー加工方
法を実現するためのより具体的な装置で、レーザー光源
２とパワーコントローラー３とＥＯ変調器４とビームエ
クスパンダー５とを備えるパルス波レーザービーム発生
部、ハーフミラー７と検出器８とを備えるエネルギー検
出部、検出器８で得られた信号をパワーコントローラー
３で設定されている値と比較して改めて設定する信号処
理部、回転移動する被加工対象基板１に焦点を結ぶ自動
焦点部、及び、被加工対象基板１を搭載して回転および
一軸移動させる試料移動台４１を設けている。上記信号
処理部は、検出器８で得られた信号をパワーコントロー
ラー３で設定されている値と比較する信号比較回路４
３、比較して得られた差分信号を用いてパワーコントロ
ーラー３を改めて制御するフィードバック制御回路４４
とを備えてフィードバック手段の一例を構成するように
なっている。また、自動焦点部は、レーザービーム１０
４を集光する集光レンズ９、集光レンズ９の焦点位置を
常に被加工対象基板１上にあるようにするレンズ駆動部
４２によって構成されている。このレンズ駆動部４２
は、ボイスコイル型モータで光軸に沿ってレンズを上下
に動かすものである。

【００２０】以上のように構成された第４の実施形態の
レーザー加工装置についてその動作を説明する。レーザ
ー光源２から発射されたレーザービーム１０１は、パワ
ーコントローラー３によってそのエネルギーが制御さ
れ、ＥＯ変調器４により連続波形のレーザービーム１０
１から加工する情報に基づいたパルス波形のレーザービ
ーム１０２に変換される。その後、変換されたレーザー
ビーム１０２がビームエクスパンダー５に入射して、集
光レンズ９に対して適切な実効開口数（ＮＡ）となるよ
うにビーム径が拡大される。その後、レーザービーム１
０２は、ハーフミラー７により２光束に分離される。分
離された一方のレーザービーム１０３は検出器８に入射
し、そのエネルギーが検出される。このときに検出され
たエネルギー値を参照して加工に必要なエネルギー値に
なるようにパワーコントローラー３によってレーザーエ
ネルギーを改めて制御する。このようにして最適なエネ
ルギーとなったレーザービーム１０４は、集光レンズ９
に入射せしめられ、被加工対象基板１上に焦点を作るよ
うに照射され、加工が行われる。このとき、ビームエク
スパンダー５を通過後のレーザービーム１０２のエネル
ギーを検出してパワーコントローラー３にフィードバッ
ク制御するため、高精度に加工できることは第１の実施
形態で説明したとおりである。

【００２１】本第４の実施形態においては、検出器８で
得られた信号とパワーコントローラー３で設定した値を
信号比較回路４３で比較し、その差分量に基づいて改め
てパワーコントローラー３の設定値を設定する。これを
繰り返すことにより、常に加工に最適なレーザービーム
１０４のエネルギーが得られ、所望のエネルギーをうす
るレーザービームを被加工基板１に照射することが可能
となる。以後、試料移動台４１によって被加工対象基板
１を移動させ、かつ、常時焦点面が被加工対象基板１に
あるように駆動するレンズ駆動部４２によって、順次、
被加工対象基板１の全表面の加工を行うことができる。
なお、本第４実施形態においてはレーザーパワーを検出
する手段として、エネルギー検出器８を用いたが、光量
の多少を検出する光電変換素子などと併用しても良いこ
とは言うまでもない。なお、この第４の実施形態に第
２、第３の実施形態を組み合わせても良いことは言うま
でもない。これ以外にも、本発明は、その要旨を逸脱し
ない範囲内で適宜変更して実施しうるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態にかかるレーザー加工
方法を実施するための装置の構成図である。

【図２】 同実施形態におけるビームエクスパンダーの
構成図である。

【図３】 同実施形態におけるアパーチャ位置とエクス
パンダー分布の説明図である。

【図４】 本発明の第２実施形態にかかるレーザー加工
方法を実施するための装置の構成図である。

【図５】 本発明の第３実施形態にかかるレーザー加工
方法を実施するための装置を示す構成図である。

【図６】 本発明の第３実施形態におけるサンプリング
時間と検出エネルギーの説明図である。

【図７】 本発明の第４実施形態にかかるレーザー加工
装置を示す構成図である。

【図８】 本発明の第１実施形態におけるレーザー加工
方法のフローチャートである。

【図９】 図８のフローチャートの一部のステップのさ
らに詳細なフローチャートである。

【図１０】 従来のレーザー加工装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 被加工対象基板 ２ レーザー光源 ３ パワーコントローラー ４ ＥＯ変調器 ５ ビームエクスパンダー ６ アパーチャ部材 ６ａ アパーチャ ７ ハーフミラー ８ 検出器 ９ 集光レンズ １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 反射ミラー ２１ 光学平面板 ３１ 検出器 ４３ 比較回路 ４４ フィードバック回路 １０１，１０２，１０３，１０４ レーザービーム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザービーム径を成形するビーム制御
   部材（６ａ）を通過したレーザービーム（１０２）を被
   加工対象物（１）に照射して加工するレーザー加工方法
   において、 上記ビーム制御部材通過後のレーザービームのレーザー
   エネルギーを検出し、 検出されたレーザーエネルギーの値をレーザー加工に必
   要な値と比較し、 その比較結果に応じて上記レーザービームのレーザーエ
   ネルギーを調節し、 調節後のレーザービームを上記被加工対象物に照射して
   加工するようにしたことを特徴とするレーザー加工方
   法。
2. 【請求項２】 上記ビーム制御部材を通過させるレーザ
   ービームの光軸を光学平面板（２１）によって移動調節
   し、上記ビーム制御部材を通過するレーザービームのレ
   ーザーエネルギーを任意に設定できるようにした請求項
   １に記載のレーザー加工方法。
3. 【請求項３】 上記ビーム制御部材を通過する前に、上
   記レーザービームを光変調器（４）によって連続波から
   パルス波に変換し、この変換されたレーザービームを上
   記ビーム制御部材に通過させるとともに、 上記変換されたレーザービームのレーザーエネルギーを
   検出するとき、検出時間を上記パルス波の周期と同期さ
   せて上記変換されたレーザービームの上記レーザーエネ
   ルギーの値を検出し、その検出値とレーザー加工に必要
   な値と比較し、その比較結果に応じて上記変換されたレ
   ーザービームのレーザーエネルギーを調節するようにし
   た請求項１又は２に記載のレーザー加工方法。
4. 【請求項４】 レーザービーム（１０１）を発射するレ
   ーザー光源（２）と、 上記レーザー光源から発射されたレーザービームのレー
   ザーエネルギーを制御するレーザーエネルギーコントロ
   ーラー（３）と、 上記レーザービームのビーム径を成形するビーム制御部
   材（６ａ）と、 上記ビーム制御部材を通過したレーザービームのレーザ
   ーエネルギーを検出する手段（８，３１）と、 上記ビーム制御部材を通過したレーザービームを被加工
   対象物（１）に集光ビームとして照射する集光レンズ
   （９）と、 上記検出手段で検出された上記レーザーエネルギーの値
   を加工に必要な値と比較してその比較結果に応じて上記
   レーザーエネルギーコントローラーにより上記レーザー
   光源からの上記レーザービームのレーザーエネルギーを
   調整するフィードバック手段（４４，４３）とを備える
   ようにしたことを特徴とするレーザー加工装置。
5. 【請求項５】 上記ビーム制御部材を通過したレーザー
   ビームを２つに分岐させる分岐手段（７）をさらに備
   え、 上記レーザーエネルギー検出手段（８，３１）は、上記
   分岐手段で分岐された１つのレーザービームのレーザー
   エネルギーを検出し、上記集光レンズ（９）は上記分岐
   された他の１つのレーザービームを被加工対象物（１）
   に集光ビームとして照射するようにした請求項４に記載
   のレーザー加工装置。
6. 【請求項６】 さらに、上記ビーム制御部材を通過させ
   るレーザービームの光軸を移動させて上記ビーム制御部
   材を通過するレーザービームのレーザーエネルギーを任
   意に設定する光学平面板（２１）をさらに備えるように
   した請求項４又は５に記載のレーザー加工装置。
7. 【請求項７】 上記ビーム制御部材を通過する前に、上
   記レーザービームを連続波からパルス波に変換する光変
   調器（４）を備えて、上記光変調器により変換されたレ
   ーザービームを上記ビーム制御部材に通過させるととも
   に、 上記検出手段は、上記変換されたレーザービームのレー
   ザーエネルギーを検出するとき、検出時間を上記パルス
   波の周期と同期させて上記変換されたレーザービームの
   上記レーザーエネルギーの値を検出し、 上記フィードバック手段は、その検出値とレーザー加工
   に必要な値と比較し、その比較結果に応じて上記レーザ
   ーエネルギーコントローラーにより上記変換されたレー
   ザービームのレーザーエネルギーを調節するようにした
   請求項４〜６のいずれかに記載のレーザー加工装置。