JP2011083795A - Laser beam machining apparatus and laser beam machining method - Google Patents
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Description
本発明は、対物レンズで集光したレーザ光を加工対象物に照射することによりピット等の加工跡を形成するレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for forming a processing mark such as a pit by irradiating a processing object with laser light condensed by an objective lens.
従来から、対物レンズで集光したレーザ光と加工対象物との相対位置をX方向とY方向とに変化させながら、加工設定位置にレーザ光を照射することにより加工対象物に加工跡を形成するレーザ加工装置が、例えば、特許文献1などで知られている。こうしたレーザ加工装置は、レーザ光の照射位置を適正に制御することで、要望通りの加工を行うことができる。
Conventionally, a processing trace is formed on a processing target by irradiating the processing set position with the laser light while changing the relative position between the laser beam focused by the objective lens and the processing target in the X direction and the Y direction. A laser processing apparatus that performs such a process is known, for example, from
加工対象物の表面にナノオーダーの微細な加工跡(ピットあるいはピットを形成するための反応跡)を形成する場合は、レーザ光の照射位置をXY方向へ移動させる移動機構の移動精度を高くし、かつ、所定のXY位置でレーザ光を発光させることが1つの条件である。しかし、いくら移動精度や位置検出精度の高い移動機構を用いても、実際に形成された加工跡が設定位置からずれてしまうという問題があった。発明者は、この原因が、レーザ光を発光すべき設定位置を検出してから実際にレーザ光が出射されるまでの時間遅れによるものであることを突き止めた。以下、この理由について説明する。 When forming nano-order minute processing traces (pits or reaction traces for forming pits) on the surface of the workpiece, increase the movement accuracy of the moving mechanism that moves the laser beam irradiation position in the XY direction. One condition is to emit laser light at a predetermined XY position. However, no matter how much the moving mechanism with high movement accuracy and position detection accuracy is used, there is a problem that the actually formed machining trace is displaced from the set position. The inventor has found that this cause is due to a time delay from when the set position where the laser beam should be emitted is detected until the laser beam is actually emitted. Hereinafter, this reason will be described.
レーザ加工装置においては、ステージが微小距離移動するたびにその位置を表すデジタル信号がコントローラ(マイクロコンピュータ)に入力される。コントローラは、入力した位置信号に基づいてステージの移動位置が加工開始位置になったと判定したときに、パルス状のレーザ光を出射させるための発光指令をパルス信号供給装置に出力する。パルス信号供給装置は、コントローラから出力された発光指令により、レーザ駆動回路を介してレーザ光源に加工用強度のレーザ光を出射させるハイレベル信号と非加工用強度のレーザ光を出射させるローレベル信号とが一定の周期で交互に切り替わる発光信号を出力する。これによりレーザ光源から加工用強度のレーザ光と非加工用強度のレーザ光が一定の周期で交互に出射され、加工跡が一定の間隔で形成される。 In the laser processing apparatus, a digital signal representing the position of the stage is input to a controller (microcomputer) every time the stage moves a minute distance. When the controller determines that the moving position of the stage is the processing start position based on the input position signal, the controller outputs a light emission command for emitting pulsed laser light to the pulse signal supply device. The pulse signal supply device uses a light emission command output from the controller to send a high-level signal for emitting laser light with processing intensity to a laser light source via a laser drive circuit and a low-level signal for emitting laser light with non-processing intensity. And a light emission signal that alternately switches at a constant cycle. As a result, laser light having a processing intensity and laser light having a non-processing intensity are alternately emitted from the laser light source at a constant period, and processing marks are formed at a constant interval.
図15は、この動作タイミングを表した信号波形図である。図中において、(a)はコントローラへ入力する位置検出信号、(b)はコントローラがパルス信号供給装置に対して出力する発光指令信号、(c)はレーザ光源へ入力する発光信号、(d)は出射されたレーザ光出力を表す波形である。 FIG. 15 is a signal waveform diagram showing the operation timing. In the figure, (a) is a position detection signal input to the controller, (b) is a light emission command signal output from the controller to the pulse signal supply device, (c) is a light emission signal input to the laser light source, (d). Is a waveform representing the output of the emitted laser beam.
この図から分かるように、ステージの位置が加工開始位置となる時刻t1から、実際に加工用強度のレーザ光が出射される時刻t2までの間に、僅かではあるが時間遅れDevが生じる。この時間遅れDevは、1)位置検出信号がコントローラに入力してから、コントローラが加工位置になったことを判定してレーザ光の発光指令を出力するまでの時間遅れ、2)パルス信号供給装置がコントローラの発光指令を受けてからレーザ光源に発光信号を出力するまでの時間遅れ、3)レーザ光源が発光信号を入力してからレーザ光強度が加工用強度になるまでの時間遅れによるものである。このため、図16に示すように、加工対象物に形成される加工跡Pit(実線部分)が、破線にて示す加工設定位置からずれてしまう。この場合、ずれの方向は、レーザ光照射位置の移動方向となる。このため、例えば、レーザ光照射位置をX方向に往復移動させX方向の往復移動両端においてY方向に送り移動させることで加工跡Pitを正方形状の配置(方眼紙の交点位置)に形成しようとしても、隣り合う加工列におけるずれ方向が正反対となるため、そのような配置に加工跡Pitを形成することができない。 As can be seen from this figure, there is a slight time delay Dev between time t1 when the stage position becomes the processing start position and time t2 when the laser beam having the processing intensity is actually emitted. This time delay Dev is 1) a time delay from when the position detection signal is input to the controller until it is determined that the controller has reached the machining position and a light emission command for laser light is output, and 2) a pulse signal supply device 3) Due to the time delay from when the controller receives the light emission command until the light emission signal is output to the laser light source. is there. For this reason, as shown in FIG. 16, the processing trace Pit (solid line portion) formed on the processing object is shifted from the processing setting position indicated by the broken line. In this case, the direction of deviation is the moving direction of the laser light irradiation position. For this reason, for example, the laser beam irradiation position is reciprocated in the X direction and is fed and moved in the Y direction at both ends of the reciprocating movement in the X direction. However, since the shift directions in the adjacent machining rows are opposite to each other, the machining trace Pit cannot be formed in such an arrangement.
LEDの基板や液晶の基板の製造においては、レーザ光の照射により基板表面にナノオーダーの加工跡を正方形状あるいは六方細密状に配置して形成することが要求される。そして、上述したように加工跡の配置が正方形状あるいは六方細密状からずれてしまうと、そのずれが大きいほど素子の品質が低下してしまう。 In manufacturing an LED substrate or a liquid crystal substrate, it is required to form nano-order processing traces on a substrate surface in a square shape or a hexagonal fine shape by irradiation with a laser beam. As described above, when the arrangement of the processing traces deviates from a square shape or a hexagonal close-packed shape, the quality of the element decreases as the deviation increases.
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、微細な加工跡を設定された配置で形成するレーザ加工において、加工位置精度を向上させることを目的とする。 The present invention has been made to cope with the above-described problem, and an object of the present invention is to improve processing position accuracy in laser processing that forms a fine processing trace in a set arrangement.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、加工対象物をセットするためのステージと、レーザ光源を有し、前記ステージにセットされた加工対象物に、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を対物レンズにより集光して照射する加工ヘッドと、前記加工ヘッドと前記ステージとの相対位置を変化させることにより、加工対象物におけるレーザ光の照射位置をX方向と前記X方向に直交するY方向とに移動させる移動手段と、前記移動手段により変化する前記加工ヘッドと前記ステージとの相対的なX方向位置とY方向位置とを検出する移動位置検出手段と、レーザ光源に対して設定された強度のレーザ光を出射させるための発光信号を供給する発光信号供給手段と、前記加工対象物におけるレーザ光の照射位置が予め設定された移動ルートに沿って移動するように、移動位置検出手段により検出される前記加工ヘッドと前記ステージとの相対位置に基づいて前記移動手段を制御する移動制御手段と、前記移動制御手段により前記移動手段が制御されているときに、前記移動位置検出手段により検出されるレーザ光の照射位置に基づいて、加工設定位置に加工用強度のレーザ光が照射され、加工設定位置とは異なる位置に非加工用強度のレーザ光が照射されるように、前記発光信号供給手段に対して前記発光信号の供給指令を出力するレーザ光照射制御手段とを備えたレーザ加工装置において、前記移動位置検出手段が予め設定された設定位置を検出したタイミングで前記加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号の供給指令を前記発光信号供給手段に出力した場合における、前記設定位置を検出したタイミングから前記レーザ光源から前記加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出するタイミングずれ検出手段と、前記検出したタイミングずれに基づいて、前記発光信号供給手段が非加工用強度のレーザ光を出射させる発光信号の時間幅を変更することにより、前記加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号が前記レーザ光源に供給されるタイミングを調整する発光信号供給タイミング調整手段とを備えたことにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that a laser beam emitted from the laser light source to a workpiece to be processed set on the stage has a stage for setting the workpiece and a laser light source. By changing the relative position between the processing head that collects and irradiates light with an objective lens, and the processing head and the stage, the irradiation position of the laser beam on the processing object is orthogonal to the X direction and the X direction. Setting for the laser light source, moving means for moving in the Y direction, moving position detecting means for detecting the relative X-direction position and Y-direction position of the processing head and the stage, which are changed by the moving means, A light emission signal supply means for supplying a light emission signal for emitting a laser beam of a specified intensity, and a moving beam in which the irradiation position of the laser light on the workpiece is preset. A movement control means for controlling the movement means based on a relative position between the processing head and the stage detected by a movement position detection means, and the movement control means When controlled, the processing setting position is irradiated with laser light having a processing intensity based on the irradiation position of the laser beam detected by the moving position detecting means, and the processing setting position is different from the processing setting position. In the laser processing apparatus comprising a laser light irradiation control means for outputting a light emission signal supply command to the light emission signal supply means so that intense laser light is emitted, the movement position detection means is preset When a light emission signal supply command for emitting laser light having the processing intensity is output to the light emission signal supply means at the timing when the set position is detected. A timing deviation detecting means for detecting a timing deviation from a timing at which the set position is detected to a timing at which the laser beam having the processing intensity is emitted from the laser light source, and the light emission based on the detected timing deviation. By adjusting the time width of the light emission signal that causes the signal supply means to emit laser light having non-processing intensity, the timing at which the light emission signal for emitting laser light having processing intensity is supplied to the laser light source is adjusted. And a light emission signal supply timing adjusting means.
本発明のレーザ加工装置は、加工対象物をセットしたステージと加工ヘッドとの相対位置を移動手段が変化させて、加工対象物におけるレーザ光の照射位置をX方向とY方向とに移動させる。移動位置検出手段は、加工ヘッドとステージとの相対的なX方向位置とY方向位置とを検出する。そして、移動制御手段が、検出された加工ヘッドとステージとの相対位置に基づいて、加工対象物におけるレーザ光の照射位置が予め設定された移動ルートに沿って移動するように移動手段を制御する。ここで、レーザ光の照射位置とは、対物レンズがレーザ光を集光して照射できる位置であって、実際に加工対象物にレーザ光が照射されているか否かを問うものではない。 In the laser processing apparatus of the present invention, the moving means changes the relative position between the stage on which the processing target is set and the processing head, and moves the irradiation position of the laser light on the processing target in the X direction and the Y direction. The movement position detection means detects the relative X direction position and Y direction position between the machining head and the stage. Then, the movement control means controls the movement means so that the irradiation position of the laser beam on the object to be processed moves along a preset movement route based on the detected relative position between the machining head and the stage. . Here, the irradiation position of the laser beam is a position where the objective lens can condense and irradiate the laser beam, and does not ask whether the laser beam is actually irradiated to the workpiece.
レーザ光照射制御手段は、レーザ光の照射位置が予め設定された移動ルートに沿って移動しているときに、移動位置検出手段により検出される加工ヘッドとステージとの相対位置に基づいて、加工設定位置に加工用強度のレーザ光が照射されるように、また、加工設定位置とは異なる位置に非加工用強度のレーザ光が照射されるように発光信号供給手段に対して発光信号の供給指令を出力する。発光信号供給手段は、発光信号の供給指令を受けると、レーザ光源に対して設定された強度のレーザ光を出射させるための発光信号を供給する。レーザ光の強度は、レーザ光源に供給される発光信号により、少なくとも加工用強度と非加工用強度とに切り替えられる。加工用強度のレーザ光とは、加工対象物に加工跡を形成することができる強度のレーザ光であり、非加工用強度のレーザ光とは、加工対象物を変化させない強度(加工用強度よりも弱い)のレーザ光である。レーザ光源は、発光信号供給手段から供給された発光信号が加工用強度のレーザ光を出射させる発光信号であれば、その発光信号が供給された時間だけ加工用強度のレーザ光を出射する。また、発光信号供給手段から供給された発光信号が非加工用強度のレーザ光を出射させる発光信号であれば、その発光信号が供給された時間だけ非加工用強度のレーザ光を出射する。従って、レーザ光の強度を加工用と非加工用とを組み合わせることで加工対象物の表面に任意の間隔で加工跡を形成することができる。 The laser light irradiation control means performs processing based on the relative position between the processing head and the stage detected by the movement position detection means when the laser light irradiation position is moving along a preset movement route. Supplying the emission signal to the emission signal supply means so that the setting position is irradiated with the laser beam having the processing intensity, and the position different from the processing setting position is irradiated with the laser beam having the non-processing intensity. Outputs a command. When the light emission signal supply means receives a light emission signal supply command, the light emission signal supply means supplies a light emission signal for emitting laser light having a set intensity to the laser light source. The intensity of the laser light is switched at least between the processing intensity and the non-processing intensity by a light emission signal supplied to the laser light source. The laser beam having a processing intensity is a laser beam having an intensity capable of forming a processing mark on the object to be processed. The laser beam having a non-processing intensity is an intensity that does not change the object to be processed (from the processing intensity). (It is also weak). If the light emission signal supplied from the light emission signal supply means is a light emission signal that emits a laser beam having a processing intensity, the laser light source emits a laser beam having a processing intensity for the time during which the light emission signal is supplied. Further, if the light emission signal supplied from the light emission signal supply means is a light emission signal that emits laser light having non-processing intensity, laser light having non-processing intensity is emitted only for the time when the light emission signal is supplied. Therefore, by combining the laser beam intensity for processing and non-processing, it is possible to form processing traces at arbitrary intervals on the surface of the processing target.
こうしたレーザ光照射制御中においては、加工設定位置を検出したタイミングで発光信号供給手段に対して加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号の供給指令を出力すると、実際にレーザ光源から加工用強度のレーザ光が出射されるまでの時間遅れにより、特に、ナノオーダーの加工跡を形成する場合においては、加工跡が加工設定位置からずれてしまう。そこで、本発明においては、タイミングずれ検出手段と発光信号供給タイミング調整手段とを備えている。タイミングずれ検出手段は、移動位置検出手段が予め設定された設定位置を検出したタイミングで加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号の供給指令を発光信号供給手段に出力した場合における、設定位置を検出したタイミングからレーザ光源から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出する。そして、発光信号供給タイミング調整手段が、検出したタイミングずれに基づいて、発光信号供給手段が非加工用強度のレーザ光を出射させる発光信号の時間幅を変更することにより、加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号がレーザ光源に供給されるタイミングを調整する。 During such laser light irradiation control, if a light emission signal supply command for emitting laser light of processing intensity is output to the light emission signal supply means at the timing when the processing set position is detected, the actual processing is performed from the laser light source. Due to the time delay until the laser beam having the required intensity is emitted, particularly when a nano-order machining trace is formed, the machining trace deviates from the machining setting position. Therefore, in the present invention, a timing shift detection unit and a light emission signal supply timing adjustment unit are provided. The timing deviation detection means is set when a light emission signal supply command for emitting a laser beam of processing intensity is output to the light emission signal supply means at a timing when the moving position detection means detects a preset set position. A timing shift is detected from the timing at which the position is detected to the timing at which the laser beam having the processing intensity is emitted from the laser light source. Then, the light emission signal supply timing adjusting means changes the time width of the light emission signal that causes the light emission signal supply means to emit the non-processing intensity laser light based on the detected timing deviation. The timing at which the light emission signal for emitting the light is supplied to the laser light source is adjusted.
これにより、加工設定位置に加工用強度のレーザ光を精度良く照射することができる。従って、レーザ加工の加工位置精度を向上させることができる。この結果、例えば、加工対象物に微細な加工跡(ピット等)を正方形状あるいは六方細密状に精度良く配置して形成することが可能となる。 Thereby, it is possible to accurately irradiate the processing set position with the laser beam having the processing intensity. Therefore, the processing position accuracy of laser processing can be improved. As a result, for example, it is possible to accurately form and form minute processing marks (pits or the like) on the processing object in a square shape or a hexagonal close-packed shape.
また、本発明の他の特徴は、前記発光信号供給手段は、前記レーザ光源に対して加工用強度のレーザ光を出射させるハイレベル信号と非加工用強度のレーザ光を出射させるローレベル信号とが一定の周期で交互に切り替わるパルス列信号を出力するものであり、前記移動制御手段は、前記発光信号供給手段が前記パルス列信号を出力するときには、前記レーザ光の照射位置が前記移動ルートを等速度で移動するように前記移動手段を制御し、前記レーザ光照射制御手段は、前記加工開始設定位置が検出されたときに前記発光信号供給手段に対して前記パルス列信号を前記レーザ光源に供給する供給指令を出力し、前記発光信号供給タイミング調整手段は、前記タイミングずれ検出手段により前記タイミングずれが検出されたとき、前記タイミングずれに応じた時間だけ、前記パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を短くすることにある。 Another feature of the present invention is that the emission signal supply means includes a high level signal for emitting laser light having a processing intensity to the laser light source and a low level signal for emitting laser light having a non-processing intensity. Output a pulse train signal that alternately switches at a constant cycle, and the movement control means is configured such that, when the light emission signal supply means outputs the pulse train signal, the irradiation position of the laser beam is at a constant speed along the movement route. The laser beam irradiation control unit supplies the pulse train signal to the laser light source to the light emission signal supply unit when the processing start setting position is detected. The light emission signal supply timing adjustment means outputs the command when the timing deviation is detected by the timing deviation detection means. For a time corresponding to the grayed misalignment is to reduce the time width of one low-level signal at the pulse train signal.
本発明においては、加工開始設定位置が検出されたときに発光信号供給手段に対してパルス列信号をレーザ光源に供給する供給指令を出力する。発光信号供給手段は、この供給指令により、レーザ光源に対して加工用強度のレーザ光を出射させるハイレベル信号と非加工用強度のレーザ光を出射させるローレベル信号とが一定の周期で交互に切り替わるパルス列信号を出力する。これによりレーザ光源から加工用強度のレーザ光と非加工用強度のレーザ光とが交互に出射される。このレーザ光が出射されるときには、レーザ光の照射位置が移動ルートを等速度(一定速度)で移動する。従って、加工対象物に加工跡を所定の間隔で形成することができる。この場合、加工開始設定位置においては、加工用強度のレーザ光の照射が遅れるため、加工開始設定位置からずれた位置に加工跡が形成されるが、その後、発光信号供給タイミング調整手段が、タイミングずれに応じた時間だけ、パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅(出力期間)を短くするため、その後は、加工跡が加工設定位置に形成されるようになる。従って、レーザ加工の加工位置精度を向上させることができる。 In the present invention, when a machining start set position is detected, a supply command for supplying a pulse train signal to the laser light source is output to the light emission signal supply means. In response to this supply command, the light emission signal supply means alternately generates a high level signal for emitting laser light having a processing intensity to the laser light source and a low level signal for emitting laser light having a non-processing intensity at regular intervals. The pulse train signal to be switched is output. As a result, laser light having processing intensity and laser light having non-processing intensity are alternately emitted from the laser light source. When this laser beam is emitted, the irradiation position of the laser beam moves along the moving route at a constant speed (a constant speed). Therefore, it is possible to form processing marks on the processing object at a predetermined interval. In this case, at the processing start setting position, the irradiation of the processing intensity laser light is delayed, so that a processing mark is formed at a position deviated from the processing start setting position. Since the time width (output period) of one low-level signal in the pulse train signal is shortened by the time corresponding to the deviation, a machining trace is formed at the machining setting position thereafter. Therefore, the processing position accuracy of laser processing can be improved.
また、本発明の他の特徴は、前記移動制御手段は、レーザ光の照射位置をX方向における第1停止位置と第2停止位置との間を往復移動させるとともに、前記第1停止位置と第2停止位置とにおいてY方向に送り移動させるものであり、前記レーザ光照射制御手段は、レーザ光の照射位置が前記第1停止位置と第2停止位置との間に設定された加工設定範囲の始まりとなる加工開始位置に到達したことが検出されるたびに、前記発光信号供給手段に対して前記パルス列信号を前記レーザ光源に供給する供給指令を出力し、前記タイミングずれ検出手段は、レーザ光の照射位置が前記加工開始位置に到達したことが検出されるたびに、前記レーザ光の照射位置が前記加工開始位置に到達したことが検出されたタイミングから前記レーザ光源から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出し、前記発光信号供給タイミング調整手段は、前記タイミングずれ検出手段により前記タイミングずれが検出されるたびに、前記タイミングずれに応じた時間だけ、前記パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を短くすることにある。 Another feature of the present invention is that the movement control means reciprocates the irradiation position of the laser beam between the first stop position and the second stop position in the X direction, and the first stop position and the second stop position. The laser light irradiation control means is configured to move the laser light irradiation position within a machining setting range set between the first stop position and the second stop position. Each time it is detected that the processing start position has been reached, a supply command for supplying the pulse train signal to the laser light source is output to the light emission signal supply means, and the timing deviation detection means Each time it is detected that the irradiation position of the laser beam has reached the processing start position, from the timing at which it is detected that the irradiation position of the laser beam has reached the processing start position, The light emission signal supply timing adjusting means detects the timing deviation up to the timing at which the laser beam having the working intensity is emitted, and the light emission signal supply timing adjusting means responds to the timing deviation each time the timing deviation is detected by the timing deviation detecting means. The time width of one low level signal in the pulse train signal is shortened by time.
本発明においては、加工対象物におけるレーザ光の照射位置が、第1停止位置と第2停止位置との間をX方向に往復移動し、かつ、第1停止位置および第2停止位置に到達するたびに送りピッチだけY方向に移動する。X方向における加工設定範囲(加工領域)は、第1停止位置と第2停止位置との間に設けられている。レーザ光照射制御手段は、レーザ光の照射位置が加工設定範囲の始まりとなる加工開始位置に到達したことが検出されるたびに、発光信号供給手段に対してパルス列信号をレーザ光源に供給する供給指令を出力する。このとき、タイミングずれ検出手段が、レーザ光の照射位置が加工開始位置に到達したことが検出されたタイミングからレーザ光源から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出し、発光信号供給タイミング調整手段が、タイミングずれ検出手段によりタイミングずれが検出されるたびに、そのタイミングずれに応じた時間だけ、パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を短くする。従って、レーザ光の照射位置がX方向に移動して加工設定範囲に進入するときに、毎回、タイミングずれの検出と、それに基づくローレベル信号の時間幅の調整が行われる。この結果、レーザ加工の加工位置精度を更に向上させることができる。特に、LEDや液晶の基板製造過程において、本発明を適用すれば、基板に微細な加工跡(ピット等)を正方形状あるいは六方細密状に精度良く配置して形成することが容易となり、高品質なLEDや液晶の基板を製造することができる。 In the present invention, the irradiation position of the laser beam on the workpiece is reciprocated in the X direction between the first stop position and the second stop position, and reaches the first stop position and the second stop position. Each time it moves in the Y direction by the feed pitch. The machining setting range (machining region) in the X direction is provided between the first stop position and the second stop position. The laser beam irradiation control unit supplies the pulse train signal to the laser light source every time it is detected that the laser beam irradiation position has reached the processing start position that is the start of the processing setting range. Outputs a command. At this time, the timing deviation detection means detects the timing deviation from the timing at which the laser light irradiation position is detected to have reached the processing start position to the timing at which the laser light having the processing intensity is emitted from the laser light source, Each time the timing deviation is detected by the timing deviation detection means, the light emission signal supply timing adjustment means shortens the time width of one low-level signal in the pulse train signal by the time corresponding to the timing deviation. Therefore, each time the laser beam irradiation position moves in the X direction and enters the machining setting range, timing deviation is detected and the time width of the low-level signal is adjusted based on the detection. As a result, the processing position accuracy of laser processing can be further improved. In particular, when the present invention is applied in the manufacturing process of LED and liquid crystal substrates, it becomes easy to form fine processing traces (pits, etc.) on the substrate in a square shape or a hexagonal fine shape with high precision, and high quality. LED and liquid crystal substrates can be manufactured.
また、本発明の他の特徴は、前記レーザ光の照射位置が前記加工設定範囲の途中に設定された特定加工設定位置に到達したことが検出されるたびに、前記レーザ光の照射位置が前記特定加工設定位置に到達したことが検出されるタイミングから前記レーザ光源から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出する途中タイミングずれ検出手段と、前記途中タイミングずれ検出手段により検出したタイミングずれに基づいて、前記パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を変更することにより、前記加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号が前記レーザ光源に供給されるタイミングを調整する途中発光信号供給タイミング調整手段とを備えたことにある。 In addition, another feature of the present invention is that each time it is detected that the irradiation position of the laser light has reached a specific processing setting position set in the middle of the processing setting range, the irradiation position of the laser light is An intermediate timing deviation detecting means for detecting a timing deviation from a timing at which the specific processing set position is detected to a timing at which a laser beam of machining intensity is emitted from the laser light source, and an intermediate timing deviation detecting means By changing the time width of one low level signal in the pulse train signal based on the detected timing deviation, the timing at which the light emission signal for emitting the laser beam having the processing intensity is supplied to the laser light source is set. There is provided a light emission signal supply timing adjusting means during the adjustment.
本発明においては、途中タイミングずれ検出手段が、レーザ光の照射位置が加工設定範囲の途中に設定された特定加工設定位置(タイミングずれ検出を兼用した加工設定位置)に到達したことが検出されるたびに、レーザ光の照射位置が特定加工設定位置に到達したことが検出されるタイミングからレーザ光源から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出する。そして、途中発光信号供給タイミング調整手段が、このタイミングずれに基づいて、パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を変更することにより、加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号がレーザ光源に供給されるタイミングを調整する。つまり、本発明においては、加工開始時だけでなく、レーザ加工途中においてもタイミングずれを検出し、そのタイミングずれに基づいてパルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を変更する。この結果、例えば、レーザ光の照射位置が加工設定範囲内を精度良く等速度で移動できないような場合であっても、レーザ加工の途中で加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号の供給タイミングを調整するため、高い加工位置精度を維持することができる。 In the present invention, the midway timing deviation detecting means detects that the laser beam irradiation position has reached a specific machining setting position (machining setting position also used for timing deviation detection) set in the middle of the machining setting range. Every time, a timing shift is detected from the timing at which the laser light irradiation position is detected to reach the specific processing set position to the timing at which the laser light having the processing intensity is emitted from the laser light source. Then, the light emission signal for emitting the processing intensity laser light is generated by changing the time width of one low-level signal in the pulse train signal based on the timing deviation, so that the light emission signal for emitting the processing-intensity laser light Adjust the timing supplied to the light source. That is, in the present invention, a timing shift is detected not only at the start of processing but also during laser processing, and the time width of one low-level signal in the pulse train signal is changed based on the timing shift. As a result, for example, even when the irradiation position of the laser beam cannot move accurately within the processing setting range at a constant speed, the emission signal for emitting the laser beam having the processing intensity during the laser processing is obtained. Since the supply timing is adjusted, high processing position accuracy can be maintained.
また、本発明の他の特徴は、前記発光信号供給手段は、前記レーザ光源に対して加工用強度のレーザ光を出射させるハイレベル信号を出力するハイレベル期間と前記ハイレベル信号を出力する直前に非加工用強度のレーザ光を出射させるローレベル信号を出力するローレベル期間を設けたパルス信号を出力するとともに、前記パルス信号を出力していないときには非加工用強度のレーザ光を出射させるローレベル直流信号を出力するものであり、前記レーザ光照射制御手段は、加工設定位置よりも手前位置に設定された発光指令位置が検出されるたびに、前記発光信号供給手段に対して前記パルス信号の供給指令を出力し、前記発光信号供給タイミング調整手段は、前記加工設定位置と前記発光指令位置との間の距離をレーザ光の照射位置が移動するのに要する時間から、前記タイミングずれ検出手段により検出されたタイミングずれの時間を減算した時間を前記パルス信号のローレベル期間として設定することにある。 Another feature of the present invention is that the light emission signal supply means outputs a high level signal for outputting a laser beam having a processing intensity to the laser light source, and immediately before outputting the high level signal. Outputs a pulse signal having a low level period for outputting a low level signal for emitting non-processing intensity laser light, and outputs a non-processing intensity laser light when the pulse signal is not output. A level direct current signal is output, and the laser light irradiation control means detects the pulse signal to the light emission signal supply means each time a light emission command position set at a position before the machining setting position is detected. The light emission signal supply timing adjusting means determines the distance between the processing setting position and the light emission command position by the laser light irradiation position. From the time required for moving is a time obtained by subtracting the time of the detected timing deviation by said timing shift detection means to be configured as a low-level period of the pulse signal.
本発明においては、レーザ加工を行うときには、発光信号供給手段がレーザ光源に対してパルス信号を出力し、レーザ加工を行わないときには、ローレベル直流信号を出力する。パルス信号は、レーザ光源に対して加工用強度のレーザ光を出射させるハイレベル信号を出力するハイレベル期間とハイレベル信号を出力する直前に非加工用強度のレーザ光を出射させるローレベル信号を出力するローレベル期間を設けたものである。従って、この発光信号がレーザ光源に供給された場合、レーザ光源は、最初にローレベル信号により非加工用強度のレーザ光を出射し、その後にハイレベル信号により加工用強度のレーザ光を出射する。このため、ローレベル期間(時間幅)を調整することにより、加工用強度のレーザ光を出射させるためのハイレベル信号がレーザ光源に供給されるまでの時間を調整することができる。 In the present invention, when laser processing is performed, the light emission signal supply means outputs a pulse signal to the laser light source, and when laser processing is not performed, a low-level DC signal is output. The pulse signal includes a high-level period for outputting a high-level signal for emitting laser light with processing intensity to the laser light source, and a low-level signal for emitting laser light with non-processing intensity immediately before outputting the high-level signal. A low level period for output is provided. Therefore, when this light emission signal is supplied to the laser light source, the laser light source first emits laser light having non-processing intensity by a low level signal, and then emits laser light having processing intensity by a high level signal. . Therefore, by adjusting the low level period (time width), it is possible to adjust the time until the high level signal for emitting the laser beam having the processing intensity is supplied to the laser light source.
レーザ光照射制御手段は、加工設定位置よりも手前位置に設定された発光指令位置が検出されるたびに、発光信号供給手段に対してパルス信号の供給指令を出力する。つまり、加工設定位置が検出されるタイミングよりも早めにパルス信号の供給指令を出力する。この信号早出し時間は、加工設定位置と発光指令位置との間の距離をレーザ光の照射位置が移動するのに要する時間となる。従って、この信号早出し時間からタイミングずれの時間を減算した時間をパルス信号のローレベル期間に設定すれば、加工設定位置に加工用強度のレーザ光を照射することができる。そこで、発光信号供給タイミング調整手段は、加工設定位置と発光指令位置との間の距離をレーザ光の照射位置が移動するのに要する時間から、タイミングずれ検出手段により検出されたタイミングずれの時間を減算した時間をローレベル期間として設定する。これにより、各加工設定位置ごとに加工用レーザ光の照射位置を調整することができる。このため、レーザ光の照射位置が加工設定範囲内を精度良く等速度(一定速度)で移動できないような場合であっても、高い加工位置精度を維持することができる。例えば、LEDや液晶の基板製造過程において、本発明を適用すれば、基板に微細な加工跡(ピット等)を正方形状あるいは六方細密状に精度良く配置して形成することが容易となり、高品質なLEDや液晶の基板を製造することができる。 The laser light irradiation control means outputs a pulse signal supply command to the light emission signal supply means each time a light emission command position set at a position before the processing set position is detected. That is, the pulse signal supply command is output earlier than the timing at which the machining setting position is detected. This signal quick start time is the time required for the laser beam irradiation position to move the distance between the machining setting position and the light emission command position. Accordingly, if the time obtained by subtracting the time of timing deviation from the signal quick start time is set in the low level period of the pulse signal, the processing set position can be irradiated with the laser beam having the processing intensity. Therefore, the light emission signal supply timing adjustment means calculates the time of the timing deviation detected by the timing deviation detection means from the time required for the laser light irradiation position to move the distance between the processing setting position and the light emission command position. The subtracted time is set as the low level period. Thereby, the irradiation position of the processing laser beam can be adjusted for each processing set position. For this reason, even if the irradiation position of the laser beam cannot move accurately within the processing setting range at a constant speed (constant speed), high processing position accuracy can be maintained. For example, if the present invention is applied in the LED or liquid crystal substrate manufacturing process, it becomes easy to accurately form and form minute processing traces (pits, etc.) on the substrate in a square shape or a hexagonal shape. LED and liquid crystal substrates can be manufactured.
更に、本発明の実施にあたっては、レーザ加工装置の発明に限定されることなく、レーザ加工方法の発明としても実施し得るものである。 Furthermore, in carrying out the present invention, the invention is not limited to the invention of the laser processing apparatus, but can also be implemented as an invention of a laser processing method.
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、実施形態に係るレーザ加工装置1の概略システム構成図である。このレーザ加工装置1は、平板状の加工対象物OBをセット(固定支持)するとともに加工対象物OBの位置をX方向,Y方向に移動するステージ駆動装置20と、レーザ光を照射して加工対象物OBの表面をレーザ加工する加工ヘッド30とを備えている。加工対象物OBは、加工ヘッド30から照射されたレーザ光により、表面にナノオーダーの超微細ピットが正方形状の配置で無数に形成されてLED等の基板として使用される。加工ヘッド30は、装置本体に固定されたヘッド支持フレーム(図示略)により固定されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a
ステージ駆動装置20は、加工対象物OBを載置固定するステージ21と、ステージ21をX方向(図1においては左右方向)に移動させるX方向フィードモータ22と、ステージ21をY方向(図1においては奥行き方向)に移動させるY方向フィードモータ23とを備えている。X方向とY方向は、ステージ21の載置面と平行な一つの方向であって、互いに直交する方向となる。ステージ駆動装置20は、X方向フィードモータ22の出力軸に連結されたねじ送り機構24、および、Y方向フィードモータ23の出力軸に連結されたねじ送り機構(図示略)により、それぞれのフィードモータ22,23を回転させることによりステージ21をX方向とY方向とに移動させるXYステージである。
The
X方向フィードモータ22内には、同モータ22の回転を検出して、その回転を表す回転信号を出力するエンコーダ22aが組み込まれている。この回転信号は、X方向フィードモータ22が所定の微少角度だけ回転するたびにハイレベルとローレベルとを交互に切り替えるパルス列信号であって、回転方向を識別するために互いにπ/2だけ位相のずれたA相信号とB相信号とで構成される。回転信号は、X方向フィードモータ制御回路42とX方向位置検出回路44とに出力される。
In the
X方向位置検出回路44は、エンコーダ22aからの回転信号のパルス数をX方向フィードモータ22の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からステージ21のX方向位置を検出し、X方向位置(以下、単にX位置と呼ぶ)を表す信号をコントローラ90に出力する。X位置は、加工ヘッド30に対するステージ21のX方向の相対位置を表すため、加工ヘッド30から加工対象物OBに照射されるレーザ光の照射位置のX座標値として扱われる。尚、レーザ光の照射位置とは、加工ヘッド30がレーザ光を集光して照射できる位置であって、実際にレーザ光が加工対象物OBに照射されているか否かを問うものではない。
The X direction
X方向位置検出回路44におけるカウント値の初期設定は、電源投入時にコントローラ90の指示によって行われる。すなわち、コントローラ90は、電源投入時に、X方向フィードモータ制御回路42にステージ21のX方向限界位置への移動、および、X方向位置検出回路44に初期設定を指示する。この指示により、X方向フィードモータ制御回路42は、X方向フィードモータ22を回転させてステージ21をX方向限界位置に移動させる。このX方向限界位置は、X方向フィードモータ22によって駆動されるステージ21のX方向の駆動限界位置である。X方向位置検出回路44は、このステージ21の移動中、エンコーダ22aからの回転信号を入力し続けている。そして、ステージ21がX方向限界位置まで達してX方向フィードモータ22の回転が停止すると、X方向位置検出回路44はエンコーダ22aからの回転信号の入力停止を検出して、カウント値を「0」にリセットする。このとき、X方向位置検出回路44は、X方向フィードモータ制御回路42に出力停止のための信号を出力し、これにより、X方向フィードモータ制御回路42はX方向フィードモータ22への駆動信号の出力を停止する。その後に、X方向フィードモータ22が駆動された際には、X方向位置検出回路44は、回転信号のパルス数をX方向フィードモータ22の回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンし、そのカウント値に基づいてステージ21のX位置を計算し、X位置を表すデジタル信号をX方向フィードモータ制御回路42およびコントローラ90に出力し続ける。X方向位置検出回路44は、X位置が所定距離αだけ移動するたびに、そのときのX位置を表すX位置検出信号を出力する。以下、この所定距離αを検出単位距離αと呼ぶ。
The initial setting of the count value in the X-direction
同様に、Y方向フィードモータ23内にも、同モータ23の回転を検出して、その回転を表す回転信号を出力するエンコーダ23aが組み込まれている。この回転信号は、X方向フィードモータ22内のエンコーダ22aと同様に、Y方向フィードモータ23が所定の微少角度だけ回転するたびにハイレベルとローレベルとを交互に切り替えるパルス列信号であって、互いにπ/2だけ位相のずれたA相信号とB相信号とで構成される。この回転信号は、Y方向フィードモータ制御回路43とY方向位置検出回路45とに出力される。
Similarly, an
Y方向位置検出回路45は、エンコーダ23aからの回転信号のパルス数をY方向フィードモータ23の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からステージ21のY方向位置を検出し、Y方向位置(以下、単にY位置と呼ぶ)を表すデジタル信号をコントローラ90に出力する。Y位置は、加工ヘッド30に対するステージ21のY方向の相対位置を表すため、加工ヘッド30から加工対象物OBに照射されるレーザ光の照射位置のY座標値として扱われる。
The Y-direction
Y方向位置検出回路45におけるカウント値の初期設定は、X方向位置検出回路44と同様に、電源投入時にコントローラ90の指示によって行われる。すなわち、コントローラ90からの初期設定が指示されると、Y方向フィードモータ制御回路43がY方向フィードモータ23を回転させてステージ21をY方向限界位置に移動させる。そして、Y方向位置検出回路45は、ステージ21がY方向限界位置に達してエンコーダ23aからの回転信号の入力が停止したこと検知すると、カウント値を「0」にリセットするとともに、Y方向フィードモータ制御回路43に出力停止信号を出力する。その後、Y方向位置検出回路45は、回転信号のパルス数をY方向フィードモータ23の回転方向に応じてカウントアップまたはカウントダウンし、そのカウント値に基づいてステージ21のY位置を計算し、Y位置を表す信号をY方向フィードモータ制御回路43およびコントローラ90に出力し続ける。
The initial setting of the count value in the Y-direction
X方向フィードモータ制御回路42は、コントローラ90の指示により、X方向フィードモータ22を駆動制御して、ステージ21を指定X位置へ移動させたり、指定速度で移動させたりする。具体的には、X方向フィードモータ制御回路42は、コントローラ90によって指定されたX位置への移動が指示されたときには、X方向位置検出回路44によって検出されるX位置を用いてX方向フィードモータ22の回転を制御し、検出されるX位置がコントローラ90から指定されたX位置に等しくなるまでX方向フィードモータ22を回転させる。また、X方向フィードモータ制御回路42は、コントローラ90によって移動開始指令が指示されたときには、エンコーダ22aの出力する回転信号からステージ21のX方向の移動速度を計算して、計算された移動速度がコントローラ90によって指定されている移動速度と等しくなるようにX方向フィードモータ22の回転を制御する。
The X-direction feed
Y方向フィードモータ制御回路43は、X方向フィードモータ制御回路42と同様に、コントローラ90によって指定Y位置への移動が指示されたときには、Y方向位置検出回路45によって検出されるY位置が指定Y位置に等しくなるまでY方向フィードモータ23を回転させ、コントローラ90によって移動開始指令が指示されたときには、エンコーダ23aの出力する回転信号からステージ21のY方向の移動速度を計算して、計算された移動速度がコントローラ90によって指定されている移動速度と等しくなるようにY方向フィードモータ23の回転を制御する。
Similarly to the X-direction feed
次に、加工ヘッド30について説明する。加工ヘッド30は、レーザ光源31を備え、レーザ光源31から出射されたレーザ光を加工対象物OBに向けて照射するとともに、その反射光を受光する構成となっている。加工ヘッド30は、レーザ光源31、コリメートレンズ32、偏光ビームスプリッタ33、1/4波長板34、対物レンズ35、集光レンズ36、シリンドリカルレンズ37、フォトディテクタ38、フォーカスアクチュエータ39を備えている。レーザ光源31から出射したレーザ光は、コリメートレンズ32により平行光となって偏光ビームスプリッタ33に入射する。レーザ光は、その大半(例えば、95%)が偏光ビームスプリッタ33をそのまま透過し、一部が偏光ビームスプリッタ33で反射する。
Next, the
偏光ビームスプリッタ33を透過したレーザ光は、1/4波長板34と通過して円偏光になり、対物レンズ35により加工対象物OBの表面で集光する。加工対象物OBの表面に集光したレーザ光は、加工対象物OBの表面で反射する。加工対象物OBの表面で反射した反射光は、対物レンズ35により平行光になり、1/4波長板34を通過して出射時の偏光方向とは偏光方向が90°異なる直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ33に入射し、偏光ビームスプリッタ33によってその大半(例えば、95%)が反射されて集光レンズ36に入射する。集光レンズ36は、偏光ビームスプリッタ33による反射光をシリンドリカルレンズ37を介してフォトディテクタ38に集光する。フォトディテクタ38の出力する受光信号は、後述するフォーカスサーボ制御に使用される。
The laser beam that has passed through the
更に、加工ヘッド30は、レーザ光源31から出射されたレーザ光の一部(例えば、5%)を偏光ビームスプリッタ33で反射させ、その反射光を集光レンズ40によりフォトディテクタ41の受光面に集光させる構成を備えている。フォトディテクタ41は、レーザ光源31が出射したレーザ光の強度に対応した受光信号を出力する。その受光信号は、信号増幅回路71により増幅された後、レーザ駆動回路70にフィードバックされてレーザ光の強度調整に使用されるとともに、後述する遅れ信号生成回路81に供給されて遅れ時間(タイミングずれDev)の検出に使用される。
Further, the
次に、レーザ光のフォーカスサーボについて説明する。レーザ光の加工対象物OBの表面からの反射光を受光するフォトディテクタ38は、分割線で区切られた4つの同一正方形状の受光素子からなる4分割受光素子にて構成され、時計回りに配置された受光領域A,B,C,Dに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号(a,b,c,d)として出力する。フォトディテクタ38は、4つの受光素子が配置された中央に反射光が集光するように固定されている。
Next, laser beam focus servo will be described. The
フォトディテクタ38から出力される受光信号(a,b,c,d)は、HF信号増幅回路61に入力される。HF信号増幅回路61は、受光信号(a,b,c,d)をそれぞれ増幅してフォーカスエラー信号生成回路62に出力する。フォーカスエラー信号生成回路62は、増幅された受光信号(a’,b’,c’,d’)を使って演算によりフォーカスエラー信号を生成する。本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いているため、(a’+c’)−(b’+d’)の演算を行う。フォーカスエラー信号生成回路62は、演算結果であるフォーカスエラー信号を導通回路65を介してフォーカスサーボ回路63に出力する。フォーカスエラー信号(a’+c’)−(b’+d’)は、レーザ光の焦点位置の加工対象物OBの表面からのずれ量を表している。
The received light signals (a, b, c, d) output from the
導通回路65は、マスク信号発生回路66からローレベル信号を入力している間は、フォーカスエラー信号生成回路62から入力したフォーカスエラー信号をそのままフォーカスサーボ回路63に出力し、マスク信号発生回路66からハイレベル信号を入力している間は、フォーカスエラー信号生成回路62から入力したフォーカスエラー信号を遮断する。従って、マスク信号発生回路66からハイレベル信号を入力している間は、フォーカスサーボ回路63には、(a’+c’)−(b’+d’)=0としたフォーカスエラー信号が入力されることになる。
While the low level signal is input from the mask
フォーカスサーボ回路63は、コントローラ90により作動制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路64に出力する。ドライブ回路64は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ39を駆動制御して、対物レンズ35をレーザ光の光軸方向に変位させる。この場合、フォーカスエラー信号(a’+c’)−(b’+d’)の値が常にゼロとなるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、加工対象物OBの表面にレーザ光を集光させ続けることができる。
The
従って、導通回路65によりフォーカスエラー信号生成回路62から出力されたフォーカスエラー信号が遮断されているときには、フォーカスサーボ制御がホールドされる。つまり、対物レンズ35の位置が変化しないように維持される。マスク信号発生回路66は、コントローラ90からの指令により導通回路65に出力する信号のレベル(ハイレベルとローレベル)を切り換える。このため、コントローラ90は、マスク信号発生回路66への指令により、フォーカスサーボ制御のホールド、および、ホールド解除を制御することができる。
Therefore, when the focus error signal output from the focus error
レーザ光源31は、レーザ駆動回路70によって駆動される。レーザ駆動回路70は、コントローラ90からの指令により作動を開始し、パルス信号供給装置50から供給される発光信号に応じたレーザ駆動信号をレーザ光源31に出力する。パルス信号供給装置50は、レーザ駆動回路70に出力する発光信号のレベルをハイレベルとローレベルとの二段階に切り替え可能となっている。レーザ駆動回路70は、ハイレベルの発光信号を入力している間、レーザ光源31に対して加工用レーザ駆動信号を出力し続け、ローレベルの発光信号を入力している間、レーザ光源31に対して非加工用レーザ駆動信号を出力し続ける。レーザ光源31は、加工用レーザ駆動信号を入力している間、加工用強度のレーザ光を出射し、非加工用レーザ駆動信号を入力している間、非加工用強度のレーザ光を出射する。加工用強度とは、レーザ光源31から出射されるレーザ光の照射によって加工対象物OBの表面が加工され(フォトレジストに反応跡を形成するものも含む)、かつ、フォーカスサーボ制御を可能とする強度を意味する。また、非加工用強度とは、レーザ光源31から出射されるレーザ光の照射によって加工対象物OBの表面が加工されず、かつ、フォーカスサーボ制御を可能とする強度を意味する。
The
尚、本実施形態においては、パルス信号供給装置50から出力される発光信号をレーザ駆動回路70によりレーザ駆動信号に変換してレーザ光源31に出力しているが、パルス信号供給装置50にレーザ駆動回路70の機能をもたせてもよい。従って、パルス信号供給装置50からレーザ駆動回路70を介してレーザ光源31に供給されるレーザ光照射用の信号が、本発明の発光信号に相当する。
In this embodiment, the light emission signal output from the pulse
パルス信号供給装置50は、コントローラ90からの指令により非加工用強度のレーザ照射開始指令を受けるとローレベルの直流信号の出力を開始し、コントローラ90から加工用強度のレーザ照射開始指令を受けると、内部に設けたメモリ50aに記憶されている波形のパルス列信号を出力する。パルス列信号は、図2に示すように、レーザ光源31に対して加工用強度のレーザ光を出射させるハイレベル信号HSと、レーザ光源31に対して非加工用強度のレーザ光を出射させるローレベル信号LSとが一定の周期で交互に切り替わる信号である。
When the pulse
パルス信号供給装置50は、パルス列信号の情報として、ハイレベル信号HSの信号強度と、ハイレベル信号HSの時間幅(パルス幅)と、ローレベル信号LSの信号強度と、ローレベル信号LSの時間幅とを表すデジタルデータを予めコントローラ90から入力し、内部のメモリ50aに記憶する。そして、このデータに基づいて、1周期分のパルス信号の波形(ハイレベル信号とローレベル信号とを組み合わせた波形)を表すデジタルデータを作成してメモリ50aに記憶する。そして、コントローラ90から加工用強度のレーザ光の出力指令を入力すると、1周期分のパルス信号を連続させたアナログのパルス列信号を生成してレーザ駆動回路70に出力する。このパルス列信号は、ハイレベル信号から開始されるように生成される。この場合、ハイレベル信号HSの時間幅はHtに設定され、ローレベル信号LSの時間幅はLtに設定される(図2参照)。
The pulse
また、パルス信号供給装置50は、コントローラ90から非加工用強度のレーザ光の出力指令を入力した場合には、ローレベル信号LSの信号強度と同じ強度の直流信号をレーザ駆動回路70に出力する。また、パルス信号供給装置50は、コントローラ90からレーザ照射停止指令を入力した後は、信号出力を停止する。このため、レーザ駆動回路70に入力される信号はゼロレベルとなり、レーザ駆動回路70はレーザ駆動信号の出力を停止する。従って、レーザ光源31からレーザ光が出射されなくなる。尚、レーザ駆動回路70は、レーザ光源31から出射されたレーザ光の強度を表す信号を信号増幅回路71から入力し、加工用レーザ光の強度、および、非加工用レーザ光の強度がそれぞれの目標強度と相違する場合には、それらが目標強度と一致するようにレーザ駆動信号の強さを調整する。
Further, the pulse
次に、遅れ時間を検出する構成について説明する。遅れ時間とは、X方向位置検出回路44がX方向の加工開始設定位置を検出したタイミングでコントローラ90が加工用強度のレーザ光を出射させるための指令をパルス信号供給装置50に出力した場合における、加工開始設定位置を検出したタイミングから実際にレーザ光源31から加工用強度のレーザ光が出射されるまで(レーザ光源31から出射されるレーザ光の強度が非加工用強度から加工用強度に切り替わるまで)の時間をいう。レーザ加工装置1は、遅れ時間を検出する構成として、信号入力検出回路80と、遅れ信号生成回路81と、A/D変換器82とを備えている。信号入力検出回路80は、コントローラ90から作動開始指令が入力し、かつ、X方向位置検出回路44から加工開始設定位置の検出信号が入力すると、信号が入力したことを表すハイレベルの信号入力検出信号(1パルス信号)を遅れ信号生成回路81に出力する。信号入力検出回路80は、一旦、信号入力検出信号を出力した後は、コントローラ90から作動開始指令が再度入力しないかぎり、信号入力検出信号を出力しない。
Next, a configuration for detecting the delay time will be described. The delay time is when the
遅れ信号生成回路81は、信号入力検出回路80から出力される信号がハイレベルになると自身の出力をハイレベルにし、レーザ光の強度を表す信号増幅回路71から出力される信号がローレベルからハイレベル(加工用強度のレーザ光が照射されているときのレベル)に切り替わると、自身の出力をハイレベルからローレベルに切り換えるように回路構成されている。従って、遅れ信号生成回路81の出力信号のパルス幅(ハイレベルとなる期間)は、X方向位置検出回路44が加工開始設定位置を検出したタイミングからレーザ光の強度が加工用強度に切り替わるタイミングまでの遅れ時間を表すものとなる。
When the signal output from the signal
A/D変換器82は、遅れ信号生成回路81の出力信号を入力し、入力した信号の瞬時値をデジタルデータに変換してコントローラ90に出力する。コントローラ90は、A/D変換器82から出力された信号をデータ処理することにより遅れ時間を検出する。
The A /
コントローラ90は、CPU、ROM、RAMを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、各種の加工データを記憶するメモリ90aを備えている。また、コントローラ90には、作業者が各種パラメータや処理等を指示するための入力装置91と、作業者に対して各種の設定状況や作動状況等を視覚的に知らせるための表示装置92とが接続されている。
The
次に、レーザ加工装置により行われるレーザ加工について説明する。まず、加工対象物OBにおけるレーザ加工領域およびレーザ光の移動ルートについて説明する。図3は、加工対象物OBの加工領域を設定するXY座標を表し、図中において、灰色に塗りつぶした領域が加工領域(加工設定範囲)である。加工領域は、X座標におけるD位置からD’位置までの範囲と、Y座標におけるS位置からE位置までの範囲で囲まれる長方形の領域である。レーザ加工時においては、レーザ光照射位置は、ステージ駆動装置20の位置制御により、加工領域の外となる開始点StからA’位置にまでX方向に直線移動した後、Y方向に送りピッチだけ移動する。そして、今度は反対方向に直線移動してA位置にまで戻ることにより1往復移動する。この往復移動をY位置がE位置になるまで繰り返すことにより、レーザ光照射位置を加工領域全体に移動させることができる。この場合、レーザ光の強度は、レーザ光照射位置が加工領域から外に出ているときには非加工用強度に設定され、レーザ光照射位置が加工領域内を移動するときにはパルス信号供給装置50が出力するパルス列信号に同期して加工用強度と非加工用強度とに切り替わる。以下、パルス列信号にしたがってレーザ光源31から出力されるレーザ光を加工用パルス状レーザ光と呼ぶ。
Next, laser processing performed by the laser processing apparatus will be described. First, a laser processing region and a moving route of laser light in the processing object OB will be described. FIG. 3 shows XY coordinates for setting a processing area of the processing object OB. In the figure, a gray area is a processing area (processing setting range). The processing area is a rectangular area surrounded by a range from the D position to the D ′ position in the X coordinate and a range from the S position to the E position in the Y coordinate. At the time of laser processing, the laser light irradiation position is linearly moved in the X direction from the start point St outside the processing area to the A ′ position by the position control of the
ここで、図3に示すXY座標において加工制御上必要となる特定位置について説明する。上述した位置Dおよび位置D’は、加工用パルス状レーザ光の照射を開始、あるいは、停止する位置となる。従って、以下、位置D,D’を加工開始位置D,D’と呼ぶ。また、位置Aおよび位置A’は、レーザ光照射位置のX方向の移動が停止する位置となる。従って、以下、位置A,A’を停止位置A,A’と呼ぶ。また、X座標における位置Aと位置Dとの間、および、位置A’と位置D’との間には、位置B,位置C、および、位置B’,位置C’が設定されている。この位置Bおよび位置B’は、レーザ光照射位置が停止位置AまたはA’からX方向に移動を開始したのち、その移動速度が等速度(一定速度)となる位置である。従って、以下、位置B,B’を等速移動位置B,B’と呼ぶ。また、位置Cおよび位置C’は、フォーカスサーボのホールド/ホールド解除を切り替える位置である。従って、以下、位置C,C’をホールド切替位置C,C’と呼ぶ。図中、位置Ftは、フォーカスサーボを開始する位置である。これら位置A〜D,A’〜D’は、X座標値を表す。一方、Y座標における位置に関しては、位置Sと位置Eが設定されている。位置Sは、レーザ加工を開始する位置であるため、以下、開始位置Sと呼ぶ。位置Eは、レーザ加工を終了する位置であるため、以下、終了位置Eと呼ぶ。これら位置S,Eは、Y座標値を表す。 Here, a specific position necessary for machining control in the XY coordinates shown in FIG. 3 will be described. The position D and the position D ′ described above are positions where the irradiation of the processing pulsed laser beam is started or stopped. Therefore, hereinafter, the positions D and D 'are referred to as machining start positions D and D'. Position A and position A ′ are positions where movement of the laser light irradiation position in the X direction stops. Therefore, hereinafter, the positions A and A ′ are referred to as stop positions A and A ′. Further, positions B and C, and positions B ′ and C ′ are set between the positions A and D in the X coordinate and between the positions A ′ and D ′. The positions B and B ′ are positions at which the moving speed becomes constant speed (constant speed) after the laser beam irradiation position starts moving in the X direction from the stop position A or A ′. Therefore, hereinafter, the positions B and B 'are referred to as constant speed moving positions B and B'. Position C and position C ′ are positions for switching focus servo hold / hold release. Therefore, hereinafter, the positions C and C ′ are referred to as hold switching positions C and C ′. In the drawing, a position Ft is a position where focus servo is started. These positions A to D and A 'to D' represent X coordinate values. On the other hand, with respect to the position in the Y coordinate, a position S and a position E are set. Since the position S is a position where laser processing is started, it is hereinafter referred to as a start position S. Since the position E is a position where the laser processing is ended, hereinafter, it is referred to as an end position E. These positions S and E represent Y coordinate values.
尚、位置A〜D,A’〜D’は、X方向位置検出回路44がX位置検出信号を出力する位置に設定されている。また、位置S,Eは、Y方向位置検出回路45がY位置検出信号を出力する位置に設定されている。また、位置D−D’間の距離は、レーザ光照射位置が位置D−D’間を等速移動する時間が、パルス列信号の周期(Ht+Lt)を整数倍した時間にハイレベル信号HSの時間幅Ht一つ分を加算した時間((Ht+Lt)・n+Ht)となるように設定されている。つまり、レーザ光照射位置が加工開始位置Dから加工領域外に出るとき、および、レーザ光照射位置が加工開始位置D’から加工領域外に出るときに、パルス列信号がハイレベルとなる期間の時間幅Htが経過して終了するタイミングとなるように設定されている。また、Y方向の1回の送り量は、X方向の加工ピッチと等しくなるように設定されている。
Note that the positions A to D and A 'to D' are set to positions where the X direction
次に、レーザ加工制御処理について説明する。図4A〜4Dは、コントローラ90により実行されるレーザ加工制御ルーチンを表す。レーザ加工制御ルーチンは、コントローラ90のROM内に制御プログラムとして記憶されており、作業者がステージ21に加工対象物OBをセットした後、入力装置91からレーザ加工の開始指令を入力すると起動する。レーザ加工制御ルーチンは、後述するタイミング調整ルーチン(図5A〜5B)と並行して行われる。
Next, laser processing control processing will be described. 4A to 4D show a laser processing control routine executed by the
ステップS100にてレーザ加工制御ルーチンが開始されると、コントローラ90は、まず、ステップS102において、変数nの値を「0」に設定する。続いて、ステップS104において、X方向フィードモータ制御回路42に対して、ホールド切替位置Cへの移動指令を出力する。X方向フィードモータ制御回路42は、この指令に基づいて、X方向位置検出回路44によって検出されるX位置がホールド切替位置Cと等しくなるまでX方向フィードモータ22を回転させる。続いて、コントローラ90は、ステップS106において、Y方向フィードモータ制御回路43に対して、開始位置Sへの移動指令を出力する。Y方向フィードモータ制御回路43は、この指令に基づいて、Y方向位置検出回路45によって検出されるY位置が開始位置Sと等しくなるまでY方向フィードモータ23を回転させる。
When the laser processing control routine is started in step S100, the
続いて、コントローラ90は、ステップS108,S110において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置がホールド切替位置Cに等しくなるまで待機する。そして、X位置がホールド切替位置Cと等しくなったことを検出すると(S110:Yes)、続くステップS112,S114において、Y方向位置検出回路45からY位置を入力しながら、Y位置が開始位置Sに等しくなるまで待機する。そして、Y位置が開始位置Sと等しくなったことを検出すると(S114:Yes)、ステップS116において、レーザ駆動回路70に対して駆動開始指令を出力するとともにパルス信号供給装置50にローレベルの直流信号出力の開始指令を出力する。これにより、パルス信号供給装置50は、ローレベルに設定された直流信号の出力を開始する。レーザ駆動回路70は、パルス信号供給装置50から出力された直流信号を入力して、非加工用レーザ駆動信号をレーザ光源31に出力する。レーザ光源31は、レーザ駆動回路70から出力された非加工用レーザ駆動信号により駆動されて、非加工用強度のレーザ光を出射する。これにより加工対象物OBの表面に非加工用強度のレーザ光が照射され、その反射光がフォトディテクタ38によって検出される。この場合、加工対象物OBは、非加工用強度のレーザ光の照射によって加工されない。
Subsequently, the
続いて、コントローラ90は、ステップS118において、フォーカスサーボ回路63と図示していないフォーカスアクチュエータ39を駆動する回路とS字検出回路とに対して、フォーカスサーボの開始指令を出力する。これにより、レーザ光の焦点位置がレーザ光の光軸方向に移動し、レーザ光の焦点位置が加工対象物OBの表面に一致したタイミングでフォーカスサーボが開始される。
Subsequently, in step S118, the
こうして、レーザ光の焦点位置が加工対象物OBの表面に一致すると、コントローラ90は、ステップS120において、マスク信号発生回路66にフォーカスサーボ制御のホールド指令信号を出力する。これによりマスク信号発生回路66が導通回路65にハイレベル信号を出力し、フォーカスサーボ制御がホールドされる。従って、対物レンズ35の位置が変化しないように維持される。
Thus, when the focal position of the laser beam coincides with the surface of the workpiece OB, the
続いて、コントローラ90は、ステップS122において、X方向フィードモータ制御回路42に対して、停止位置Aへの移動指令を出力する。これにより、X方向フィードモータ制御回路42は、X位置が停止位置Aと等しくなるまでX方向フィードモータ22を回転させる。続いて、コントローラ90は、ステップS124,S126において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が停止位置Aと等しくなるまで待機する。そして、X位置が停止位置Aと等しくなったことを検出すると(S126:Yes)、ステップS128において、X方向フィードモータ制御回路42に対して、X正方向への移動開始指令を出力する。これにより、X方向フィードモータ制御回路42は、X方向フィードモータ22を正回転駆動してレーザ光照射位置がX正方向に移動するようにステージ21を移動させる。ステージ21は、移動開始時点においては加速度移動するが、等速移動位置Bを通過するころには等速移動するようになる。
Subsequently, the
続いて、コントローラ90は、ステップS130,S132において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置がホールド切替位置C以上になるまで待機し、X位置がホールド切替位置C以上になると、ステップS134において、マスク信号発生回路66にフォーカスサーボ制御のホールド解除指令信号を出力する。これによりマスク信号発生回路66は、導通回路65に出力していた信号をハイレベルからローレベルに切り替える。こうして、フォーカスエラー信号生成回路62の出力するフォーカスエラー信号がフォーカスサーボ回路63に入力されるようになり、フォーカスサーボ制御が開始される。つまり、レーザ光の焦点位置が加工対象物OBの表面に一致するように、対物レンズ35がレーザ光の光軸方向に駆動制御される。尚、本明細書においては、ステップS132のように、X位置(Y位置)の大きさの比較は、X座標値(Y座標値)の大きさの比較を意味するものである。
Subsequently, in steps S130 and S132, the
続いて、コントローラ90は、ステップS136,S138において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が加工開始位置D以上になるまで待機し、X位置が加工開始位置D以上になると、ステップS140において、パルス信号供給装置50に加工用パルス状レーザ光の照射開始指令を出力する。これにより、パルス信号供給装置50は、ハイレベル信号とローレベル信号とが交互に繰り返されるパルス列信号の出力を開始する。レーザ駆動回路70は、パルス信号供給装置50から出力されたパルス列信号を入力して、レーザ光源31に対して加工用レーザ駆動信号と非加工用レーザ駆動信号とを交互に出力する。レーザ光源31は、レーザ駆動回路70から出力されたレーザ駆動信号により駆動されて、加工用パルス状レーザ光を出射する。
Subsequently, in Steps S136 and S138, the
コントローラ90は、ステップS142,S144において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が加工開始位置D’以上になるまで待機する。この待機中においては、加工対象物OBの表面に加工用強度のレーザ光が断続的に照射され、加工対象物OBの表面にピットが断続的に形成される。そして、X位置が加工開始位置D’以上になると、コントローラ90は、ステップS146において、パルス信号供給装置50に非加工用レーザ光の照射開始指令を出力する。これにより、パルス信号供給装置50は、パルス列信号に代えてローレベルに設定された直流信号の出力を開始する。従って、この時点で、レーザ加工が一旦中断される。こうして、加工開始位置Dから加工開始位置D’までの間において、ピット(加工跡)が所定の間隔で直線状に配置されて形成される。
In steps S142 and S144, the
続いて、コントローラ90は、ステップS148,S150において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置がホールド切替位置C’以上になるまで待機し、X位置がホールド切替位置C’以上になると、ステップS152において、マスク信号発生回路66にフォーカスサーボ制御のホールド指令信号を出力する。これにより、フォーカスサーボ制御がホールドされる。続いて、コントローラ90は、ステップS154,S156において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が等速移動位置B’以上になるまで待機し、X位置が等速移動位置B’以上になると、ステップS158において、X方向フィードモータ制御回路42に対して、ステージ21のX正方向の移動停止指令を出力する。X方向フィードモータ制御回路42は、この指令に基づいて、X方向フィードモータ22の駆動を停止する。尚、X方向フィードモータ22を停止させるためには微小の時間であるが、減速させる期間が必要であるため停止位置A’で停止することになる。
Subsequently, in Steps S148 and S150, the
続いて、コントローラ90は、ステップS160において、変数nの値を「1」だけインクリメントする。そして、ステップS162において、Y方向の送りピッチpに変数nを乗じた値と開始位置Sとの和で表されるY位置(S+n・p)が終了位置Eを超えたか否かを判断する。レーザ加工制御ルーチンが開始されて最初にステップS162による判断が行われるときには、「No」と判断されて、その処理がステップS167に進められる。コントローラ90は、ステップS167において、Y方向フィードモータ制御回路43に対して、Y位置(S+n・p)への移動指令を出力する。Y方向フィードモータ制御回路43は、この指令に基づいて、Y方向位置検出回路45によって検出されるY位置が、移動指令により指定されたY位置(S+n・p)と等しくなるまでY方向フィードモータ23を回転させる。
Subsequently, in step S160, the
コントローラ90は、ステップS168,S169において、Y方向位置検出回路45からY位置を入力しながら、Y位置がY位置(S+n・p)と等しくなるまで待機し、Y位置がY位置(S+n・p)に到達すると、ステップS170において、X方向フィードモータ制御回路42に対して、X負方向への移動開始指令を出力する。これにより、X方向フィードモータ制御回路42は、X方向フィードモータ22を逆回転駆動してレーザ光照射位置がX負方向に移動するようにステージ21を移動させる。ステージ21は、移動開始時点においては加速度移動するが、等速移動位置B’を通過するころには等速移動するようになる。
In steps S168 and S169, the
続いて、コントローラ90は、ステップS172,S174において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置がホールド切替位置C’以下になるまで待機し、X位置がホールド切替位置C’以下になると、ステップS176において、マスク信号発生回路66にフォーカスサーボ制御のホールド解除指令信号を出力する。これにより、フォーカスサーボ制御が開始される。続いて、コントローラ90は、ステップS178,S180において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が加工開始位置D’以下になるまで待機し、X位置が加工開始位置D’以下になると、ステップS182において、パルス信号供給装置50に加工用パルス状レーザ光の照射開始指令を出力する。これにより、パルス信号供給装置50は、パルス列信号の出力を開始し、レーザ光源31が加工用パルス状レーザ光の出射を開始する。
Subsequently, in Steps S172 and S174, the
続いて、コントローラ90は、ステップS184,S186において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が加工開始位置D以下になるまで待機し、X位置が加工開始位置D以下になると、ステップS188において、パルス信号供給装置50に非加工用レーザ光の照射開始指令を出力する。これにより、パルス信号供給装置50は、パルス列信号に代えてローレベルに設定された直流信号の出力を開始する。こうして、レーザ加工が一旦中断される。従って、加工開始位置D’から加工開始位置Dまでの間において、ピットが所定の間隔で直線状に配置されて形成される。
Subsequently, in steps S184 and S186, the
続いて、コントローラ90は、ステップS190,S192において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置がホールド切替位置C以下になるまで待機し、X位置がホールド切替位置C以下になると、ステップS194において、マスク信号発生回路66にフォーカスサーボ制御のホールド指令信号を出力する。これにより、フォーカスサーボ制御がホールドされる。続いて、コントローラ90は、ステップS196,S198において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が等速移動位置B以下になるまで待機し、X位置が等速移動位置B以下になると、ステップS200において、X方向フィードモータ制御回路42に対して、ステージ21のX負方向の移動停止指令を出力する。X方向フィードモータ制御回路42は、この指令に基づいて、X方向フィードモータ22に駆動を停止する。この場合も減速させて停止させるため停止位置Aで停止することになる。
Subsequently, in steps S190 and S192, the
続いて、コントローラ90は、ステップS202において、変数nの値を「1」だけインクリメントする。そして、ステップS204において、Y位置(S+n・p)が終了位置Eを超えたか否かを判断する。Y位置(S+n・p)が終了位置Eを超えていない場合には、ステップS210において、Y方向フィードモータ制御回路43に対して、Y位置(S+n・p)への移動指令を出力する。Y方向フィードモータ制御回路43は、この指令に基づいて、Y方向位置検出回路45によって検出されるY位置が、移動指令により指定されたY位置(S+n・p)と等しくなるまでY向フィードモータを回転させる。続いて、コントローラ90は、ステップS212,S214において、Y方向位置検出回路45からY位置を入力しながら、Y位置がY位置(S+n・p)に等しくなるまで待機し、Y位置がY位置(S+n・p)に到達すると、その処理をステップS128に戻す。
Subsequently, in step S202, the
従って、こうした処理が繰り返されることにより、加工開始位置D−D’間においてピットが所定の間隔でX方向に直線状に形成されるとともに、そのピット列が送りピッチp間隔でY方向に複数形成されていく。このようにレーザ光照射位置を往復移動させてレーザ加工を行うときに、ホールド切替位置C−C’間の外側においては、フォーカスサーボ制御がホールドされる。従って、レーザ光照射位置のX方向の移動ストローク範囲が加工対象物OBの表面を外れて、レーザ光の合焦位置とレーザ光の照射面とが大きくずれてしまうような場合でも、フォーカスサーボ制御が外れない。このため、レーザ加工の開始直前にフォーカスサーボ制御を再開しても、加工開始位置D−D’間において適正なフォーカスサーボ制御を行うことができる。 Therefore, by repeating such processing, pits are formed linearly in the X direction at predetermined intervals between the machining start positions DD ′, and a plurality of pit rows are formed in the Y direction at intervals of the feed pitch p. It will be done. Thus, when performing laser processing by reciprocating the laser light irradiation position, the focus servo control is held outside the hold switching position C-C '. Accordingly, even when the moving stroke range in the X direction of the laser beam irradiation position deviates from the surface of the workpiece OB and the laser beam focusing position and the laser beam irradiation surface deviate greatly, the focus servo control is performed. Does not come off. For this reason, even if focus servo control is resumed immediately before the start of laser processing, it is possible to perform appropriate focus servo control between the processing start positions D and D ′.
こうしたレーザ加工処理が繰り返されると、加工領域がY方向に拡がっていく。そして、Y方向位置検出回路45により検出されるY位置(S+n・p)が終了位置Eを越えた場合には、ステップS162あるいはステップS204において「No」と判断される。コントローラ90は、この判断に基づいて、ステップS163において、マスク信号発生回路66にフォーカスサーボ制御のホールド解除指令信号を出力し、ステップS164において、フォーカスサーボ回路63にフォーカスサーボ制御の停止指令を出力し、ステップS165において、パルス信号供給装置50およびレーザ駆動回路70に対してレーザ光の照射停止指令を出力する。これによりレーザ光(非加工用強度のレーザ光)の照射が停止される。こうして、加工対象物OBの表面には、予め設定された加工領域全体にレーザ加工が施される。コントローラ90は、レーザ光の照射停止指令を出力すると、ステップS166において、レーザ加工制御ルーチンを終了する。
When such laser processing is repeated, the processing area expands in the Y direction. If the Y position (S + n · p) detected by the Y-direction
こうしたレーザ加工は、加工用パルス状レーザ光の照射により、各加工設定位置(ピットを形成する目標位置)に加工用強度のレーザ光を照射し、加工設定位置とは異なる位置(隣り合うピットの間)に非加工用強度のレーザ光を照射しようとするものであるが、加工開始位置D,D’の検出から加工用強度のレーザ光の出射開始までの時間遅れがあると、ピットが形成される位置が加工設定位置から全体的にずれてしまう。そこで、コントローラ90は、レーザ加工制御ルーチンと並行してタイミング調整処理を行っている。
In such laser processing, each processing set position (target position for forming a pit) is irradiated with processing intensity laser light by irradiation with a processing pulsed laser beam, and a position different from the processing setting position (adjacent pits). In the meantime, a pit is formed when there is a time delay from the detection of the processing start positions D and D ′ to the start of the emission of the processing laser beam. As a result, the position to be processed deviates from the machining setting position as a whole. Therefore, the
タイミング調整処理は、加工開始位置Dを検出したタイミングから、実際にレーザ光源31から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでの遅れを検出し、この遅れに基づいて、パルス信号供給装置50が出力するパルス列信号における1つのローレベル信号の出力期間を調整して、それ以降、加工設定位置に加工用強度のレーザ光が照射されるようにする処理である。図5A,5Bは、コントローラ90により実行されるタイミング調整ルーチンを表す。タイミング調整ルーチンは、コントローラ90のROM内に制御プログラムとして記憶されており、上述したレーザ加工制御ルーチンの起動と同時に起動する。
The timing adjustment processing detects a delay from the timing at which the processing start position D is detected to the timing at which the laser light with the processing intensity is actually emitted from the
ステップS300にてタイミング調整ルーチンが起動すると、コントローラ90は、ステップS302,S304において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置がホールド切替位置C以下になるまで待機する。そして、X位置がホールド切替位置C以下になったことを検出すると(S304:Yes)、続くステップS306,S308においてX方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が加工開始位置Dから検出単位距離αだけ少ない位置(D−α)以上となるまで待機する。この待機時においては、X位置の確認と同時に、ステップS310にてレーザ照射停止指令が出力されたか否かを判断する。つまり、レーザ加工制御ルーチンにおけるステップS165の指令が出力されたか否かを判断する。
When the timing adjustment routine is started in step S300, the
検出単位距離αは、X方向位置検出回路44がX位置検出信号を出力してから次のX位置検出信号を出力するまでの移動距離である。この検出単位距離αは、X方向位置検出回路44がX位置検出信号を出力する周期をT、レーザ光照射位置のX方向移動速度をSPとすると、α=SP×Tで表すことができる。
The detection unit distance α is a movement distance from when the X-direction
この待機中においては、レーザ光の照射位置は、ホールド切替位置Cから停止位置A(初回の処理であれば、停止位置Aは開始点Stとなる)にまでX負方向に移動し、その後、停止位置Aで移動方向が反転する。そして、レーザ光のX方向における照射位置が加工開始位置Dから検出単位距離αだけ手前の位置(D−α)以上になると、コントローラ90は、続くステップS314において、信号入力検出回路80に対して作動開始指令を出力する。
During this standby, the laser beam irradiation position moves in the X negative direction from the hold switching position C to the stop position A (in the case of the first processing, the stop position A becomes the start point St), and then At the stop position A, the moving direction is reversed. When the irradiation position of the laser beam in the X direction becomes equal to or greater than the position (D−α) that is a detection unit distance α from the processing start position D, the
上述したレーザ加工制御ルーチンにおいては、レーザ光の照射位置がX正方向に移動する場合は、加工開始位置Dが検出されたタイミングでコントローラ90からパルス信号供給装置50に対してパルス列信号の出力指令が出力される。従って、ステップS308においてX位置(D−α)が検出された時点においては、まだ、パルス信号供給装置50からレーザ駆動回路70にパルス列信号が出力されていない。そして、レーザ光の照射位置がさらに検出単位距離αだけX正方向に移動すると、X方向位置検出回路44は、加工開始位置Dを表すデジタルデータをコントローラ90および信号入力検出回路80に出力する。これにより信号入力検出回路80は、信号が入力したことを表すハイレベルの信号入力検出信号(1パルス信号)を遅れ信号生成回路81に出力する。また、パルス信号供給装置50は、コントローラ90からのパルス列信号の出力指令によりレーザ駆動回路70にパルス列信号を出力する。これにより、レーザ光源31から加工用パルス状レーザ光が出射される。
In the laser processing control routine described above, when the laser beam irradiation position moves in the X positive direction, the
遅れ信号生成回路81は、信号入力検出回路80から出力される信号がハイレベルになると自身の出力をハイレベルにし、信号増幅回路71から出力される信号がハイレベル(加工用強度のレーザ光が照射されているときのレベル)になると、自身の出力をハイレベルからローレベルに切り換える。従って、遅れ信号生成回路81により生成される信号がハイレベルとなる期間は、X方向位置検出回路44が加工開始位置Dを検出したタイミングからレーザ光の強度が加工用強度に切り替わるタイミングまでの遅れ時間に相当する。以下、この遅れ時間をタイミングずれDevと呼ぶ。A/D変換器82は、遅れ信号生成回路81により生成される信号をデジタル信号に変換してコントローラ90に出力する。
When the signal output from the signal
コントローラ90は、ステップS316において、A/D変換器82からデータを入力し、ステップS318において、このデータから、遅れ信号生成回路81により生成される信号のハイレベルとなる時間をタイミングずれDevとして計算する。続いて、コントローラ90は、ステップS320において、パルス信号供給装置50が出力するパルス列信号における1つのローレベル信号LSの時間幅Lt(ローレベル信号LSの出力期間)を次式(1)により設定する。
Lt=Lt−Dev ・・・(1)
ここで、右辺のLtは、パルス信号供給装置50に記憶されているローレベル信号LSの時間幅である。従って、パルス列信号における特定のローレベル信号LSの時間幅LtがタイミングずれDevだけ短く設定される。本実施形態においては、図2に示すように、加工開始位置Dが検出されたタイミングの次の周期となる第2周期目のパルス列信号のローレベル信号LSの時間幅LtをタイミングずれDevだけ短く設定するが、タイミングずれDevが検出されてからなるべく早い時期におけるローレベル信号LSの時間幅Ltを調整することが好ましい。
In step S316, the
Lt = Lt−Dev (1)
Here, Lt on the right side is the time width of the low level signal LS stored in the pulse
続いて、コントローラ90は、ステップS322,S324において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置がホールド切替位置C’以上となるまで待機する。この待機中においては、レーザ加工制御ルーチンにより、レーザ光源31から加工用パルス状レーザ光が出射され、加工対象物OBの表面にピットが所定間隔でX正方向に形成されていく。このレーザ加工時においては、パルス列信号におけるローレベル信号LSの第2周期目の時間幅LtがタイミングずれDevだけ短く設定されているため、第3周期目のハイレベル信号HSによるレーザ光照射から、レーザ照射設定位置(加工設定位置)に正しくピット(加工跡)を形成することができる。
Subsequently, in Steps S322 and S324, the
ここで、図6を用いて加工用強度のレーザ光の照射タイミング調整について説明する。図6は、X正方向にレーザ加工を開始するときの信号波形図であり、(a)はX方向位置検出回路44が出力するX位置検出信号(デジタル信号)、(b)はコントローラ90が信号入力検出回路80へ出力する作動開始指令信号、(c)は信号増幅回路71が出力する信号(レーザ光の発光強度)、(d)は遅れ信号生成回路81が出力するパルス信号の波形を表す。
Here, the adjustment of the irradiation timing of the processing-intensity laser beam will be described with reference to FIG. 6A and 6B are signal waveform diagrams when laser processing is started in the X positive direction. FIG. 6A is an X position detection signal (digital signal) output from the X direction
時刻t1において、X方向位置検出回路44によりX位置(D−α)が検出されると(S308:Yes)、時刻t2において、コントローラ90から信号入力検出回路80へ作動開始指令が出力される。そして、時刻t3において、X方向位置検出回路44により加工開始位置Dが検出されると、コントローラ90からパルス信号供給装置50に対してパルス列信号の出力指令が出力される(S140)とともに、信号入力検出回路80が遅れ信号生成回路81にハイレベルの信号入力検出信号(1パルス信号)を出力する。パルス信号供給装置50はレーザ駆動回路70にパルス列信号を出力し、レーザ駆動回路70は、入力したパルス列信号に応じてレーザ駆動信号をレーザ光源31に供給する。こうして、時刻t4において、加工用パルス状レーザ光の照射が開始される。従って、時刻t3から時刻t4までの経過時間が遅れ時間、つまり、タイミングずれDevに相当する。
When the X position (D-α) is detected by the X direction
コントローラ90は、ステップS320において、パルス列信号における第2周期目のローレベル信号LSの時間幅LtをタイミングずれDevだけ短く設定する。このため、図6の時刻t5において発生していたタイミングずれDevが、時刻t6においては、ゼロになる。つまり、レーザ照射設定位置に加工用強度のレーザ光を照射することができる。
In step S320, the
図5のタイミング調整ルーチンの説明に戻る。コントローラ90は、ステップS324において、X位置がホールド切替位置C’以上となったことを検出すると、続くステップS326,S328において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が加工開始位置D’に検出単位距離αを加算した位置(D’+α)以下になるまで待機する。この待機時においては、X位置の確認と同時に、ステップS330にてレーザ照射停止指令が出力されたか否かを判断する。この間において、レーザ光の照射位置は、レーザ加工制御ルーチンによりホールド切替位置C’から停止位置A’にまでX正方向に移動し、停止位置A’でY方向に送りピッチpだけ移動した後に、X負方向への移動を開始する。
Returning to the description of the timing adjustment routine of FIG. When the
そして、X位置が位置(D’+α)以下になると、ステップS328の判断は「Yes」となり、コントローラ90は、ステップS334において、信号入力検出回路80に対して作動開始指令を出力する。続いて、コントローラ90は、ステップS336において、A/D変換器82からデータを入力し、ステップS338において、このデータから、遅れ信号生成回路81により生成される信号のハイレベルとなる時間をタイミングずれDevとして計算する。
When the X position becomes equal to or smaller than the position (D ′ + α), the determination in step S328 is “Yes”, and the
ステップS334において、X位置が位置(D’+α)以下になった時点では、まだ、パルス信号供給装置50からレーザ駆動回路70にパルス列信号が出力されていない。そして、レーザ光の照射位置がさらに検出単位距離αだけX負方向に移動すると、X方向位置検出回路44は、加工開始位置D’を表すデジタルデータをコントローラ90および信号入力検出回路80に出力する。これにより信号入力検出回路80は、ハイレベルの信号入力検出信号を遅れ信号生成回路81に出力する。また、パルス信号供給装置50は、コントローラ90からのパルス列信号の出力指令によりレーザ駆動回路70にパルス列信号を出力する。これにより、レーザ光源31から加工用パルス状レーザ光が出射される。こうして、遅れ信号生成回路81は、X方向位置検出回路44が加工開始位置D’を検出したタイミングからレーザ光の強度が加工用強度に切り替わるタイミングまでの遅れ時間に相当する時間幅のパルス信号を出力する。
In step S334, when the X position becomes equal to or less than the position (D ′ + α), the pulse train signal has not yet been output from the pulse
コントローラ90は、ステップS338において、タイミングずれDevを計算すると、続くステップS340において、パルス信号供給装置50が出力するパルス列信号における第2周期目のローレベル信号LSの時間幅LtをタイミングずれDevだけ短く設定する(Lt=Lt−Dev)。コントローラ90は、ステップS340の処理を実行すると、その処理をステップ302に戻す。これにより上述した処理が繰り返される。そして、ステップS310またはステップS330において、レーザ照射停止指令が出力されたことを検出すると、ステップS312においてタイミング調整ルーチンを終了する。
When the
以上説明した本実施形態のレーザ加工装置1によれば、レーザ光の照射位置を加工領域を含んでX方向に往復移動させ、X方向の往復移動両端においてY方向に送り移動させて加工領域内でレーザ加工を行う。そして、レーザ光の照射位置が加工開始位置D,D’から加工領域に進入するたびに、タイミングずれDevを検出し、パルス列信号における1つのローレベル信号LSの時間幅LtをタイミングずれDevだけ短く設定するため、それ以降、レーザ照射設定位置(加工設定位置)にて加工用強度のレーザ光を照射することができる。これにより、Y方向に隣り合うピット列の各ピットの位置をそろえることができる。この結果、例えば、ナノオーダーの微細なピットを正方形状あるいは六方細密状に精度良く配置して形成することができ、高品質のLED基板や液晶の基板を製造することができる。
According to the
尚、加工開始位置D,D’が、X方向位置検出回路44がX位置検出信号を出力できる位置Xと無視できる範囲内で相違している場合には、相違値(X−D),(D’−X)を使って、上記タイミングずれDevに(X−D)/SP,(D’−X)/SPを加算した値をタイミングずれDevとするようにしてもよい。この場合には、さらに精度良く加工設定位置にピットを形成することができる。
If the machining start positions D and D ′ are different from the position X where the X-direction
次に、上述した実施形態におけるタイミング調整ルーチンの変形例について説明する。上述した実施形態においては、加工開始位置D,D’においてタイミングずれDevを検出し、そのタイミングずれDevに基づいて1つのローレベル信号LSの時間幅Ltを調整した。この場合、ステージ21のX方向の等速移動を高精度に行うことが要求される。ステージ21を高精度に等速移動(一定速度移動)できない場合には、ピットの形成位置が加工設定位置からずれてしまうおそれがある。そこで、変形例においては、加工開始位置D,D’に加えて、レーザ光照射位置が距離Wだけ移動するたびにタイミングずれDevを検出して1つのローレベル信号LSの時間幅Ltを調整することで、高い等速移動性能を備えていないステージ駆動装置20でも、ピットの形成位置が加工設定位置に高精度に合うようにした。
Next, a modified example of the timing adjustment routine in the above-described embodiment will be described. In the above-described embodiment, the timing deviation Dev is detected at the machining start positions D and D ′, and the time width Lt of one low level signal LS is adjusted based on the timing deviation Dev. In this case, it is required to move the
変形例に係るタイミング調整ルーチンは、上述した実施形態のタイミング調整ルーチンのステップS320とステップS322との間に図7に示す処理を追加し、ステップS340の後に図8に示す処理を追加したものである。以下、この追加する処理について説明する。 The timing adjustment routine according to the modification is obtained by adding the process shown in FIG. 7 between step S320 and step S322 of the timing adjustment routine of the above-described embodiment, and adding the process shown in FIG. 8 after step S340. is there. Hereinafter, this additional process will be described.
コントローラ90は、ステップS320において、パルス列信号における1つのローレベル信号LSの時間幅Ltを設定すると、続くステップS321−1において、変数mの値を「1」に設定する。続いて、ステップS321−2,S321−3において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が位置(D+m・W−α)以上となるまで待機する。ここで、Wは、タイミングずれDevを周期的に検出するにあたり、その1周期におけるレーザ光照射位置の移動距離である。この距離Wは、検出単位距離αの整数倍に設定されている。尚、この待機時においては、X位置の確認と同時に、ステップS321−10にてレーザ照射停止指令が出力されたか否かについて判断される。
When the
コントローラ90は、X位置が位置(D+m・W−α)以上になると、ステップS321−4において、信号入力検出回路80に対して作動開始指令を出力する。続いて、コントローラ90は、ステップS321−5において、A/D変換器82からデータを入力し、ステップS321−6において、このデータから、遅れ信号生成回路81により生成される信号のハイレベルとなる時間をタイミングずれDevとして計算する。
When the X position becomes equal to or greater than the position (D + m · W−α), the
上述したように、タイミング調整ルーチンにおいては、加工開始位置Dにおいて、タイミングずれDevを検出し、パルス列信号における1つのローレベル信号LSの時間幅LtをタイミングずれDevだけ短く設定することにより、加工用強度のレーザ光の照射タイミングを調整するが、ステージ21を高精度に等速移動できない場合には、照射タイミングの調整後にレーザ光の照射位置が設定位置からずれてくることがある。そこで、この変形例のタイミング調整ルーチンにおいては、X方向位置検出回路44により位置(D+m・W)が検出されたタイミングから実際に加工用強度のレーザ光が照射されるまでの時間、つまり、タイミングずれDevを、遅れ信号生成回路81の出力信号がハイレベルとなる時間から求める。
As described above, in the timing adjustment routine, the timing deviation Dev is detected at the machining start position D, and the time width Lt of one low level signal LS in the pulse train signal is set shorter by the timing deviation Dev. Although the irradiation timing of the intense laser beam is adjusted, if the
コントローラ90は、ステップS321−6において、タイミングずれDevを計算すると、続くステップS321−7において、パルス信号供給装置50が出力するパルス列信号における次の周期のローレベル信号LSの時間幅LtをタイミングずれDevだけ短く設定する(Lt=Lt−Dev)。続いて、ステップS321−8において、X方向位置検出回路44により検出されたX位置が位置(D’−W)以上となったか否かを判断する。X位置が位置(D’−W)未満である場合には、ステップS321−9において、変数mの値を「1」だけインクリメントし、その処理をステップS321−10に戻す。
When the
これにより、レーザ光照射位置が距離Wだけ移動するたびにタイミングずれDevが検出され、パルス列信号におけるローレベル信号LSの時間幅Ltが調整される。そして、X位置が位置(D’−W)以上になると、この図7に示したルーチンを抜けて、上述したステップS322からの処理が行われる。また、こうした処理の途中で、レーザ照射停止指令の出力が検出されると(S321−10:Yes)、タイミング調整ルーチンが終了する。 Thereby, every time the laser beam irradiation position moves by the distance W, the timing shift Dev is detected, and the time width Lt of the low level signal LS in the pulse train signal is adjusted. When the X position is equal to or greater than the position (D'-W), the routine shown in FIG. 7 is exited and the processing from step S322 described above is performed. In addition, when an output of a laser irradiation stop command is detected during such processing (S321-10: Yes), the timing adjustment routine ends.
次に、ステップS340の後に追加する処理について図8を用いて説明する。上述した図7における処理は、レーザ光照射位置がX正方向に移動するときの処理であったが、この図8における処理は、レーザ光照射位置がX負方向に移動するときの処理であり、図7の処理に対してX座標位置が相違する程度であるため、簡単な説明に留める。 Next, processing added after step S340 will be described with reference to FIG. The process in FIG. 7 described above is a process when the laser beam irradiation position moves in the X positive direction, but the process in FIG. 8 is a process when the laser beam irradiation position moves in the X negative direction. Since the X-coordinate position is different from the process of FIG.
コントローラ90は、ステップS340において、パルス列信号における1つのローレベル信号LSの時間幅Ltを設定すると、続くステップS341において、変数mの値を「1」に設定する。続いて、ステップS342,S343において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が位置(D−m・W+α)以下となるまで待機する。コントローラ90は、X位置が位置(D−m・W+α)以下になると、ステップS344において、信号入力検出回路80に対して作動開始指令を出力し、ステップS345において、A/D変換器82からデータを入力し、ステップS346において、タイミングずれDevを計算する。続いて、ステップS347において、パルス信号供給装置50が出力するパルス列信号における次の周期のローレベル信号LSの時間幅LtをタイミングずれDevだけ短く設定する(Lt=Lt−Dev)。続いて、ステップS348において、X方向位置検出回路44により検出されたX位置が位置(D+W)以下となったか否かを判断する。X位置が位置(D+W)より大きい場合には、ステップS349において、変数mの値を「1」だけインクリメントし、その処理をステップS350に戻す。
When the
これにより、レーザ光照射位置がX負方向に移動する場合においても、レーザ光照射位置が距離Wだけ移動するたびにタイミングずれDevが検出され、パルス列信号におけるローレベル信号LSの時間幅Ltが調整される。そして、X位置が位置(D+W)以下になると、この図8に示したルーチンを抜けて、上述したステップS302からの処理が行われる。また、こうした処理の途中で、レーザ照射停止指令の出力が検出されると(S350:Yes)、タイミング調整ルーチンが終了する。 Thereby, even when the laser beam irradiation position moves in the X negative direction, the timing deviation Dev is detected every time the laser beam irradiation position moves by the distance W, and the time width Lt of the low level signal LS in the pulse train signal is adjusted. Is done. When the X position becomes equal to or less than the position (D + W), the routine shown in FIG. 8 is exited and the processing from step S302 described above is performed. In addition, when an output of a laser irradiation stop command is detected during such processing (S350: Yes), the timing adjustment routine ends.
ここで、図9を用いて加工用強度のレーザ光の照射タイミング調整について説明する。図9は、X正方向にレーザ加工を開始するときの信号波形図であり、(a),(b),(c),(d)は、図6における(a),(b),(c),(d)と同じ信号の波形である。時刻t1〜時刻t6に示すように、加工開始位置Dにおいて生じていたタイミングずれDev1は、パルス列信号における第2周期目のローレベル信号LSの時間幅LtをタイミングずれDev1だけ短く設定することで、時刻t6においてゼロになる。従って、それ以降は、加工用パルス状レーザ光によるレーザ加工がX正方向に進んでいっても、レーザ照射設定位置に加工用強度のレーザ光が照射されるはずである。しかし、ステージ21の移動速度が僅かに変化した等の理由により、加工用強度のレーザ光の照射される位置がレーザ照射設定位置からずれてくるケースがある。
Here, the adjustment of the irradiation timing of the processing-intensity laser light will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a signal waveform diagram when laser processing is started in the positive X direction. FIGS. 9A, 9B, 6C, and 9D are the waveforms (a), (b), (d) in FIG. It is the same signal waveform as c) and (d). As shown from time t1 to time t6, the timing shift Dev1 that has occurred at the machining start position D is set by shortening the time width Lt of the low-level signal LS in the second period in the pulse train signal by the timing shift Dev1. It becomes zero at time t6. Therefore, after that, even if the laser processing by the processing pulse laser beam proceeds in the X positive direction, the laser beam having the processing intensity should be irradiated to the laser irradiation setting position. However, there is a case where the position where the processing intensity laser beam is irradiated deviates from the laser irradiation setting position because the moving speed of the
こうしたケースは、加工用強度のレーザ光の照射位置がレーザ照射設定位置よりもX正方向のずれる場合とX負方向にずれる場合がある。つまり、加工用レーザ光の照射タイミングが設定タイミングから遅れたり早くなったりする場合がある。こうしたことに対処するために、変形例のタイミング調整ルーチンにおいては、定期的にレーザ光照射タイミングを調整する。時刻t7〜時刻t11に示す例は、加工用レーザ光の照射タイミングが設定タイミングから遅れている場合のタイミング調整を表し、時刻t12〜時刻t17に示す例は、加工用レーザ光の照射タイミングが設定タイミングよりも早い場合のタイミング調整を表す。 In such a case, the irradiation position of the processing-intensity laser light may be shifted in the X positive direction or the X negative direction from the laser irradiation setting position. That is, there is a case where the irradiation timing of the processing laser light is delayed or advanced from the set timing. In order to cope with such a situation, in the timing adjustment routine of the modified example, the laser beam irradiation timing is periodically adjusted. The example shown from time t7 to time t11 represents timing adjustment when the irradiation timing of the processing laser light is delayed from the setting timing, and the example shown from time t12 to time t17 is set with the irradiation timing of the processing laser light. It represents timing adjustment when the timing is earlier than the timing.
時刻t7において、2回目のタイミングずれ検出位置(D+W)よりも検出単位距離α手前のX位置が検出される。そして、時刻t8において、コントローラ90から信号入力検出回路80へ作動開始指令が出力され、時刻t9において、X方向位置検出回路44によりレーザ照射設定位置(D+W)が検出される。この例では、加工用レーザ光の照射タイミングが遅れているため、時刻t10にて加工用強度のレーザ光が検出される。従って、時刻t9から時刻t10までの時間がタイミングずれDev2となる。この場合には、パルス列信号における次の周期のローレベル信号LSの時間幅LtがタイミングずれDev2だけ短く設定される。これにより、時刻t11において、レーザ照射設定位置に加工用強度のレーザ光が照射される。
At time t7, an X position that is a detection unit distance α before the second timing deviation detection position (D + W) is detected. At time t8, an operation start command is output from the
また、時刻t12において、3回目のタイミングずれ検出位置(D+2W)よりも検出単位距離α手前のX位置が検出される。そして、時刻t14において、コントローラ90から信号入力検出回路80へ作動開始指令が出力される。この例では、加工用レーザ光の照射タイミングが早くなっていることから、X方向位置検出回路44によりレーザ照射設定位置(D+2W)が検出される時刻15よりも早い時刻t13から加工用強度のレーザ光が検出されているため、遅れ信号生成回路81は、次の加工用強度のレーザ光の照射が検出される時刻t16までハイレベル信号を出力する。この場合、タイミングずれDev3は、次式のように計算することができる。
Dev3=T2−T1
ここで、T2は、遅れ信号生成回路81がハイレベル信号を出力する時間幅、T1はパルス信号供給装置50の出力するパルス列信号の周期(Ht+Lt)である。この場合、タイミングずれDev3は負の値となる。従って、パルス列信号における次の周期のローレベル信号LSの時間幅LtがタイミングずれDev3で調整されると、その調整された時間幅Ltはもとの時間幅Ltよりも長くなる。これにより、時刻t17において、レーザ照射設定位置に加工用強度のレーザ光が照射される。
At time t12, an X position that is a detection unit distance α before the third timing deviation detection position (D + 2W) is detected. Then, at time t <b> 14, an operation start command is output from the
Dev3 = T2-T1
Here, T2 is a time width during which the delayed
以上説明した変形例に係るタイミング調整ルーチンによれば、レーザ光照射位置がタイミングずれ検出位置(D+m・W)に到達したことが検出されるたびに、タイミングずれDevを検出し、パルス列信号におけるローレベル信号LSの時間幅Ltを調整するため、ステージ21をX方向に等速移動させる精度が高くなくても、ピットを加工設定位置に形成することができる。この結果、ステージ駆動装置20に高い等速移動性能が要求されないため、加工精度の向上と低コスト化を両立させることができる。尚、タイミングずれ検出位置(D+m・W)は、本発明における特定加工設定位置に相当する。
According to the timing adjustment routine according to the modified example described above, every time it is detected that the laser beam irradiation position has reached the timing deviation detection position (D + m · W), the timing deviation Dev is detected, and the low level in the pulse train signal is detected. Since the time width Lt of the level signal LS is adjusted, the pit can be formed at the machining setting position even if the accuracy of moving the
尚、加工用パルス状レーザ光の照射開始設定位置(D+m・W),(D’−m・W)が、X方向位置検出回路44がX位置検出信号を出力できる位置Xと無視できる範囲内で相違している場合には、相違値(X−(D+m・W)),((D’−m・W)−X)を使って、上記タイミングずれDevに(X−(D+m・W))/SP,((D’−m・W)−X)/SPを加算した値をタイミングずれDevとするようにしてもよい。この場合には、さらに精度良く設定位置にピットを形成することができる。
It should be noted that the irradiation start setting positions (D + m · W) and (D′−m · W) of the processing pulse laser beam are within a range that can be ignored from the position X where the X-direction
次に、第2実施形態について説明する。尚、上述した実施形態(変形例を含む)を第1実施形態と呼び、以下に説明する実施形態を第2実施形態と呼ぶ。第2実施形態は、第1実施形態に比べて、コントローラ90の実行するレーザ加工制御ルーチンとタイミング調整ルーチン、および、パルス信号供給装置50に記憶されるパルス信号データが相違し、他の構成については第1実施形態と同じである。
Next, a second embodiment will be described. The above-described embodiment (including modifications) is referred to as a first embodiment, and the embodiment described below is referred to as a second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in the laser processing control routine executed by the
第1実施形態においては、パルス信号供給装置50にパルス列信号を生成するための情報を記憶し、コントローラ90からレーザ加工開始指令を入力すると、1周期分のパルス信号を連続させたアナログのパルス列信号を生成してレーザ駆動回路70に出力する構成であった。つまり、コントローラ90からレーザ加工開始指令を入力した後は、加工用パルス状レーザ光を連続的に照射する構成であった。これに対して、第2実施形態においては、パルス信号供給装置50に1パルス分のパルス信号情報を記憶しておき、レーザ光照射位置が加工設定位置に接近したことを検知するたびに、コントローラ90からパルス信号供給装置50にパルス信号出力指令を出力して、レーザ光源31にレーザ駆動信号を供給する構成を採用している。
In the first embodiment, information for generating a pulse train signal is stored in the pulse
パルス信号供給装置50は、コントローラ90からの指令により非加工強度のレーザ照射開始指令が出力されるとローレベルの直流信号の出力を開始する。そして、コントローラ90からパルス信号の出力指令を受けたときのみ、その都度、メモリ50aに記憶されている波形の1つのパルス信号を出力する。つまり、ローレベルの直流信号の合間にパルス信号を出力する。パルス信号は、単なるハイレベルの矩形波ではなく、ローレベルとなる期間が含まれる。このローレベルとなる期間(ローレベル期間Lpと呼ぶ)は、パルス信号の先頭に設けられる。つまり、パルス信号は、図10に示すように、先に出力されるローレベル信号とその後に出力されるハイレベル信号とで1つのパルス信号を構成している。ローレベル期間Lpにおけるパルス信号の強度は、パルス信号を出力していないときの直流のローレベル信号と同じ強度である。従って、パルス信号供給装置50は、コントローラ90からの指令によりパルス信号を出力するものの、その直後、つまり、パルス信号を出力した時点からローレベル期間Lpが経過するまでの間は、その出力状態が変化しない。このため、ローレベル期間Lpだけ遅れてハイレベル信号がレーザ駆動回路70に出力されることになる。
The pulse
パルス信号供給装置50は、パルス信号の情報として、ハイレベル期間Hpにおける信号強度と、ハイレベル期間Hpの長さと、ローレベル期間Lpにおける信号強度とを表すデジタルデータを予めコントローラ90から入力してメモリ90aに記憶している。そして、レーザ加工中に、コントローラ90からローレベル期間Lpの長さ(この長さを単にローレベル期間Lpと呼ぶ)を表す情報が入力すると、ローレベルとハイレベルとからなる1パルス分のパルス波形のデジタルデータを作成してメモリ50aに記憶する。尚、コントローラ90からローレベル期間Lpを表す情報が入力しない場合には、ローレベル期間Lpをゼロ(Lp=0)としたパルス波形のデジタルデータを作成してメモリ50aに記憶する。
The pulse
次に、第2実施形態におけるレーザ加工制御ルーチンについて説明する。第2実施形態におけるレーザ加工制御ルーチンは、第1実施形態におけるレーザ加工制御ルーチン(図4)のステップS140〜ステップS146に代えて図11に示す処理を行い、ステップS182〜ステップS188に代えて図12に示す処理を行う。以下、第1実施形態と相違する処理について図11,図12を用いて説明する。 Next, a laser processing control routine in the second embodiment will be described. The laser processing control routine in the second embodiment performs the process shown in FIG. 11 instead of steps S140 to S146 of the laser processing control routine (FIG. 4) in the first embodiment, and replaces steps S182 to S188. 12 is performed. Hereinafter, processing different from that of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
コントローラ90は、レーザ光照射位置が開始点StからX正方向に進み、X方向位置検出回路44により検出されるX位置が加工開始位置Dに達すると、ステップS501において、パルス信号供給装置50に対して、パルス信号の出力指令を出力する。これにより、パルス信号供給装置50は、メモリ50aに記憶されている波形の1つのパルス信号をレーザ駆動回路70に出力する。パルス信号供給装置50が出力するパルス信号は、ローレベル信号とその後に出力されるハイレベル信号とで構成されているが、このステップS501においてパルス信号供給装置50が出力するパルス信号は、後述するタイミング調整ルーチンにより、ローレベル期間Lpがゼロに設定されている。従って、レーザ駆動回路70は、パルス信号供給装置50から出力されたハイレベルのパルス信号にしたがって加工用レーザ駆動信号をレーザ光源31に出力する。こうして、1つのパルス信号の出力により加工対象物OBの表面に1つのピットが形成される。
When the laser beam irradiation position advances in the X positive direction from the start point St and the X position detected by the X direction
続いて、コントローラ90は、ステップS502において、変数kの値を「1」に設定する。続いて、ステップS503,S504において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が位置(D+k・p−α−Dev・SP)以上になるまで待機する。ここで、pはX方向の加工ピッチ、つまり、ピットの形成間隔を表し、kは整数(1,2,3・・・)を表し、αはX方向位置検出回路44がX位置検出信号を出力する位置間隔である検出単位距離を表し、Devは後述するタイミング調整ルーチンにより設定されるタイミングずれを表し、SPはレーザ光照射位置のX方向移動速度を表す。
Subsequently, in step S502, the
この場合、k=1に設定されているため、加工開始位置DからX正方向に加工ピッチpだけ進んだポイントよりも、所定距離(α+Dev・SP)だけ手前の位置への到達が判断されることになる。そして、X方向位置検出回路44により検出されるX位置が位置(D+k・p−α−Dev・SP)以上になると(S504:Yes)、コントローラ90は、ステップS505において、パルス信号供給装置50に対して、2回目のパルス信号の出力指令を出力する。この位置(D+k・p−α−Dev・SP)は、本発明における発光指令位置に相当する。これにより、加工対象物OBの表面に2つ目のピットが形成される。
In this case, since k = 1 is set, it is determined that the position has reached a position that is a predetermined distance (α + Dev · SP) ahead of the point advanced by the machining pitch p in the positive X direction from the machining start position D. It will be. When the X position detected by the X direction
このステップS505は後述するように繰り返し実行され、その都度パルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令が出力されるが、3回目のパルス信号からは、後述するタイミング調整ルーチンにより、タイミングずれDevに応じたローレベル期間Lpが設定された信号となる。ローレベル期間Lpにおけるパルス信号の強度は、パルス信号を出力していないときのローレベルの信号(直流信号)と同じ強度である。このため、パルス信号供給装置50が出力するパルス信号のローレベル期間Lp中においては、引き続きレーザ駆動回路70から非加工用レーザ駆動信号がレーザ光源31に出力される。そして、ローレベル期間Lpが終了してハイレベルに切り替わると、レーザ駆動回路70は、加工用レーザ駆動信号をレーザ光源31に出力する。パルス信号供給装置50は、パルス信号の出力期間(Lp+Hp)が経過すると、再びローレベルの直流信号を出力し始める。従って、このローレベル期間Lpだけ、レーザ光源31から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングが遅くなる。
This step S505 is repeatedly executed as will be described later, and each time a pulse signal output command is output to the pulse
続いて、コントローラ90は、ステップS506において、変数kの値を「1」だけインクリメントする。続いて、ステップS507において、加工開始位置Dに距離k・pを加算したX位置(D+k・p)が加工開始位置D’よりも大きいか否かを判断する。つまり、加工領域におけるX座標の境界にまでレーザ加工が進んだか否かを判断する。コントローラ90は、X位置(D+k・p)が加工開始位置D’以下であると判断した場合(S507:No)には、その処理をステップS503に戻す。従って、X位置が位置(D+k・p−α−Dev・SP)以上になったことが検出されるたびに、パルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令が出力される。そして、パルス信号供給装置50からパルス信号が出力されるたびに、パルス信号のレベルに応じた強度のレーザ光が加工対象物OBに照射される。
Subsequently, in step S506, the
こうした処理が繰り返されて、X位置(D+k・p)が加工開始位置D’よりも大きくなると、コントローラ90は、ステップS507において、「Yes」と判定して、その処理をステップS148に進める。
When these processes are repeated and the X position (D + k · p) becomes larger than the machining start position D ′, the
次に、レーザ加工制御ルーチンにおけるステップS182〜ステップS188に代えて行う処理について図12を用いて説明する。上述した図11における処理は、レーザ光照射位置が加工領域をX正方向に移動するときの処理であったが、この図12における処理は、レーザ光照射位置が加工領域をX負方向に移動するときの処理であり、図11の処理に対してX座標位置が相違する程度であるため、簡単な説明に留める。 Next, processing performed instead of steps S182 to S188 in the laser processing control routine will be described with reference to FIG. The process in FIG. 11 described above is a process when the laser beam irradiation position moves in the X-positive direction in the machining area. However, the process in FIG. 12 moves the laser beam irradiation position in the X-negative direction in the machining area. Since the X coordinate position is different from the process of FIG. 11, only a brief description will be given.
コントローラ90は、レーザ光照射位置が停止位置A’からX負方向に進み、X方向位置検出回路44により検出されるX位置が加工開始位置D’に達すると、ステップS511において、パルス信号供給装置50に対して、パルス信号の出力指令を出力する。これにより、パルス信号供給装置50は、メモリ50aに記憶されている波形の1つのパルス信号をレーザ駆動回路70に出力する。こうして、加工対象物OBの表面に第2列目における最初のピットが形成される。尚、ステップS511においてパルス信号供給装置50から出力されるパルス信号は、後述するタイミング調整ルーチンにより、ローレベル期間Lpがゼロに設定されている。
When the laser beam irradiation position advances from the stop position A ′ in the X negative direction and the X position detected by the X direction
続いて、コントローラ90は、ステップS512において、変数kの値を「1」に設定する。続いて、ステップS513,S514において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が位置(D’−k・p+α+Dev・SP)以下になるまで待機する。そして、X方向位置検出回路44により検出されるX位置が位置(D+k・p−α−Dev・SP)以下になると(S514:Yes)、コントローラ90は、ステップS515において、パルス信号供給装置50に対して、パルス信号の出力指令を出力する。
Subsequently, in step S512, the
続いて、コントローラ90は、ステップS516において、変数kの値を「1」だけインクリメントし、続くステップS517において、加工開始位置D’から距離k・pを減算したX位置(D’−k・p)が加工開始位置Dよりも小さいか否かを判断する。コントローラ90は、X位置((D’−k・p)が加工開始位置D’に到達していない場合は、その処理をステップS513に戻す。従って、X位置が位置(D+k・p−α−Dev・SP)以下になったことが検出されるたびに、パルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令が出力され、パルス信号のレベルに応じた強度のレーザ光が加工対象物OBに照射される。この場合、ステップS515においては、3回目のパルス信号から、後述するタイミング調整ルーチンにより、タイミングずれDevに応じたローレベル期間Lpが設定された信号となる。従って、このローレベル期間Lpだけ、レーザ光源31から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングが遅くなる。
Subsequently, the
こうした処理が繰り返されて、X位置(D’−k・p)が加工開始位置Dよりも小さくなると、コントローラ90は、ステップS517において、「Yes」と判定して、その処理をステップS190に進める。尚、第2実施形態においても、レーザ光照射位置が加工開始位置Dから加工領域外に出るとき、および、レーザ光照射位置が加工開始位置D’から加工領域外に出るときには、パルス信号がハイレベル期間Hpが丁度終了するタイミングとなるように設定されている。
When such processing is repeated and the X position (D′−k · p) becomes smaller than the machining start position D, the
次に、第2実施形態におけるタイミング調整ルーチンについて説明する。このタイミング調整ルーチンは、パルス信号供給装置50がレーザ駆動回路70に出力するパルス信号におけるローレベル期間Lpをコントローラ90により設定するものである。図13A〜13Cは、コントローラ90により実行されるタイミング調整ルーチンを表す。タイミング調整ルーチンは、コントローラ90のROM内に制御プログラムとして記憶されており、レーザ加工制御ルーチンと並行して行われる。
Next, a timing adjustment routine in the second embodiment will be described. In this timing adjustment routine, the
ステップS600にてタイミング調整ルーチンが起動すると、コントローラ90は、ステップS602において、変数sの値を「1」に設定する。続いて、ステップS604,S606において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置がホールド切替位置C以下になるまで待機する。そして、X位置がホールド切替位置C以下になったことを確認すると(S606:Yes)、続くステップS608,S610においてX方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が加工開始位置Dから検出単位距離αだけ少ない位置(D−α)以上となるまで待機する。この待機時においては、X位置の確認と同時に、ステップS612にてレーザ照射停止指令が出力されたか否かを判断する。つまり、レーザ加工制御ルーチンにおけるステップS163の指令が出力されたか否かを判断する。
When the timing adjustment routine starts in step S600, the
この待機中においては、レーザ光の照射位置は、ホールド切替位置Cから停止位置A(初回の処理であれば、停止位置Aは開始点Stとなる)にまでX負方向に移動し、その後、停止位置Aで移動方向が反転する。そして、レーザ光のX方向における照射位置が加工開始位置Dから検出単位距離αだけ手前の位置(D−α)以上になると、コントローラ90は、ステップS616において、信号入力検出回路80に対して作動開始指令を出力する。
During this standby, the laser beam irradiation position moves in the X negative direction from the hold switching position C to the stop position A (in the case of the first processing, the stop position A becomes the start point St), and then At the stop position A, the moving direction is reversed. When the irradiation position of the laser beam in the X direction becomes equal to or greater than the position (D−α) before the processing start position D by the detection unit distance α, the
上述したレーザ加工制御ルーチンにおいては、レーザ光の照射位置がX正方向に移動する場合は、加工開始位置Dが検出されたタイミングでコントローラ90からパルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令が出力される(S501)。従って、ステップS610においてX位置(D−α)が検出された時点においては、まだ、パルス信号供給装置50からレーザ駆動回路70にパルス信号が出力されていない。そして、レーザ光の照射位置がさらに検出単位距離αだけX正方向に移動すると、X方向位置検出回路44は、加工開始位置Dを表すデジタルデータをコントローラ90および信号入力検出回路80に出力する。これにより信号入力検出回路80は、信号が入力したことを表すハイレベルの信号入力検出信号(1パルス信号)を遅れ信号生成回路81に出力する。また、パルス信号供給装置50は、コントローラ90からのパルス信号の出力指令によりレーザ駆動回路70にパルス信号を出力する。これにより、レーザ光源31から加工用強度のレーザ光が出射される。この時点では、コントローラ90からパルス信号供給装置50にパルス信号のローレベル期間Lpの設定指令が出力されていないため、パルス信号供給装置50から出力されるパルス信号のローレベル期間Lpはゼロとなっている。
In the laser processing control routine described above, when the laser beam irradiation position moves in the X positive direction, the
遅れ信号生成回路81は、信号入力検出回路80から出力される信号がハイレベルになると自身の出力をハイレベルにし、信号増幅回路71から出力される信号がローレベルからハイレベル(加工用強度のレーザ光が照射されているときのレベル)に切り替わると、自身の出力をハイレベルからローレベルに切り換える。従って、遅れ信号生成回路81により生成される信号がハイレベルとなる期間は、X方向位置検出回路44が加工開始位置Dを検出したタイミングからレーザ光の強度が加工用強度に切り替わるタイミングまでの遅れ時間であるタイミングずれDevを表す。A/D変換器82は、遅れ信号生成回路81により生成される信号をデジタル信号に変換してコントローラ90に出力する。
When the signal output from the signal
コントローラ90は、ステップS618において、A/D変換器82からデータを入力し、ステップS620において、このデータから、遅れ信号生成回路81により生成される信号のハイレベルとなる時間をタイミングずれDevとして計算する。続いて、コントローラ90は、ステップS622,S624において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が位置(D+s・p−α−Dev・SP)以上になるまで待機する。この場合、s=1に設定されているため、加工開始位置DからX正方向に加工ピッチpだけ進んだポイントよりも、所定距離(α+Dev・SP)だけ手前の位置への到達が判断されることになる。X位置が位置(D+s・p−α−Dev・SP)以上になったことが検出される位置は、レーザ加工制御ルーチンのステップS505において2つ目以降のピットを形成するときにコントローラ90がパルス信号供給装置50にパルス信号の出力指令を行う位置である。
In step S618, the
コントローラ90は、ステップS624において、X位置が位置(D+s・p−α−Dev・SP)以上になったことを検出すると、続くステップS626において、次式により整数Nnを計算する。
Nn=INT{(位置(D+(s+1)・p−Dev・SP)−位置X)/α}
ここでINTは、括弧{ }内の計算値の整数部分を求める関数を表す。
When the
Nn = INT {(position (D + (s + 1) · p-Dev · SP) −position X) / α}
Here, INT represents a function for obtaining an integer part of a calculated value in parentheses {}.
続いて、コントローラ90は、ステップS628において、ローレベル期間Lpを次式により計算する。
Lp={(位置(D+(s+1)・p)−位置(X+Nn・α))/SP}−Dev
続いて、コントローラ90は、ステップS630において、この算出されたローレベル期間Lpを表す情報をパルス信号供給装置50に出力することによりローレベル期間Lpを設定する。
Subsequently, in step S628, the
Lp = {(position (D + (s + 1) · p) −position (X + Nn · α)) / SP} −Dev
Subsequently, in Step S630, the
このステップS626〜S630の処理は、次の加工設定位置(D+(s+1)・p)の手前でX方向位置検出回路44からX位置検出信号が出力される位置と、加工設定位置(D+(s+1)・p)との差を移動速度SPで除算して得られる時間から、タイミングずれDevを減算して得られる時間をローレベル期間Lpに設定するものである。
The processing in steps S626 to S630 includes the position where the X position detection signal is output from the X direction
続いて、コントローラ90は、ステップS632において、X位置(D+s・p)が加工開始位置D’より大きいか否かを判断する。そして、X位置(D+s・p)が加工開始位置D’以下である場合には、ステップS634において、変数sの値を「1」だけインクリメントして、その処理をステップS622に戻して上述した処理を繰り返す。これにより、X位置が位置(D+s・p−α−Dev・SP)以上になったことが検出されるたびに、次の加工設定位置(D+(s+1)・p)に加工用強度のレーザ光を照射するためのパルス信号のローレベル期間Lpが設定される。この結果、適正なタイミングで加工用強度のレーザ光を照射することができ、それぞれの加工設定位置にピット(加工跡)を形成することができる。
Subsequently, in Step S632, the
ここで、加工用強度のレーザ光の照射タイミング調整について図14を用いて説明する。図14は、X正方向にレーザ加工を開始するときの信号波形図であり、(a)はX方向位置検出回路44が出力するX位置検出信号(デジタル信号)、(b)はコントローラ90が信号入力検出回路80へ出力する作動開始指令信号、(c)は信号増幅回路71が出力する信号(レーザ光の発光強度)、(d)は遅れ信号生成回路81が出力するパルス信号の波形を表す。
Here, the adjustment of the irradiation timing of the processing-intensity laser light will be described with reference to FIG. 14A and 14B are signal waveform diagrams when laser processing is started in the X positive direction. FIG. 14A is an X position detection signal (digital signal) output from the X direction
時刻t1において、X方向位置検出回路44によりX位置(D−α)が検出されると(S610:Yes)、時刻t2において、コントローラ90は、信号入力検出回路80へ作動開始指令を出力する。そして、時刻t3において、X方向位置検出回路44により加工開始位置Dが検出されると、コントローラ90はパルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令を出力し(S501)、信号入力検出回路80は遅れ信号生成回路81にハイレベルの信号入力検出信号(1パルス信号)を出力する。これにより、パルス信号供給装置50はレーザ駆動回路70にパルス信号を出力し、レーザ駆動回路70は入力したパルス信号に応じてレーザ駆動信号をレーザ光源31に供給する。このパルス信号は、ローレベル期間Lpがゼロに設定されている。こうして、時刻t4において、1パルス分の加工用強度のレーザ光が加工対象物OBに照射される。従って、時刻t3から時刻t4までの経過時間が遅れ時間、つまり、タイミングずれDevに相当する。
When the X position (D−α) is detected by the X direction
コントローラ90は、2つ目のレーザ照射設定位置(D+p)の手前となるX位置が検出された時刻t5において、パルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令が出力する。この段階では、まだパルス信号のローレベル期間Lpは設定されていない。従って、時刻t5からタイミングずれDevだけ遅れた時刻t6において1パルス分の加工用強度のレーザ光が加工対象物OBに照射される。また、コントローラ90は、時刻t5において、ステップS624の判断が「Yes」となり、次の加工設定位置(レーザ照射設定位置D+2p)におけるパルス信号のローレベル期間Lpを設定する。そして、ステップS504,S505において、3つ目の加工設定位置(D+2p)よりも所定距離(α+Dev・SP)だけ手前の位置以上となるX位置が検出された時刻t7において、コントローラ90からパルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令が出力される。この場合、ローレベル期間Lpは、レーザ照射指令を行う位置とレーザ照射設定位置との差を移動速度SPで除算して得られる時間(早出し時間であり、図中においてa,b,cで表される)からタイミングずれDevを減算した時間に設定される。こうして、時刻t8において、レーザ光源31からパルス信号に対応した強度のレーザ光が出射される。従って、時刻t8からローレベル期間Lpだけ経過した時刻t9において、レーザ光源31から加工用強度のレーザ光が出射される。これにより、加工設定位置にピットを形成することができる。尚、図中(c)の波形において、太線部分がパルス信号供給装置50から供給されたパルス信号の出射期間を表している。
The
また、時刻t7においては、ステップS626〜S630により、次の加工設定位置(D+3p)におけるパルス信号のローレベル期間Lp(=b−Dev)も設定される。こうして、時刻t10において、コントローラ90からパルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令が出力されると、時刻t11において、レーザ光源31からパルス信号に対応した強度のレーザ光が出射される。従って、時刻11からローレベル期間Lpだけ経過した時刻t12において、レーザ光源31から加工用強度のレーザ光が出射される。また、時刻t10において、次の加工設定位置(D+4p)におけるパルス信号のローレベル期間Lp(=c−Dev)も設定される。こうして、時刻t13において、コントローラ90からパルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令が出力されると、時刻t14において、レーザ光源31からパルス信号に対応した強度のレーザ光が出射される。この例では、ローレベル期間Lpは、早出し時間cとタイミングずれDevが同じとなっているため、ゼロに設定される。この結果、それぞれの加工設定位置にピット(加工跡)を形成することができる。
At time t7, the low level period Lp (= b−Dev) of the pulse signal at the next machining setting position (D + 3p) is also set by steps S626 to S630. Thus, when a pulse signal output command is output from the
図13Bのタイミング調整ルーチンの説明に戻る。コントローラ90は、ステップS632において、X位置(D+s・p)が加工開始位置D’より大きいと判断すると、その処理をステップS636に進める。コントローラ90は、ステップS636において、変数sの値を「1」に設定し、ステップS637において、パルス信号供給装置50にローレベル期間Lpをゼロとする情報を出力する。続いて、ステップS638,S640において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置がホールド切替位置C’以上になるまで待機する。そして、X位置がホールド切替位置C’以上になったことを検出すると(S640:Yes)、続くステップS642,S644においてX方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が加工開始位置D’に検出単位距離αを加算した位置(D’+α)以下となるまで待機する。この待機時においては、X位置の確認と同時に、ステップS646にてレーザ照射停止指令が出力されたか否かを判断する。つまり、レーザ加工制御ルーチンにおけるステップS163の指令が出力されたか否かを判断する。
Returning to the description of the timing adjustment routine of FIG. 13B. If the
この待機中においては、レーザ光の照射位置は、ホールド切替位置C’から停止位置A’にまでX正向に移動し、その後、停止位置Aで移動方向が反転する。そして、レーザ光のX方向における照射位置が加工開始位置D’より検出単位距離αだけ手前の位置(D’+α)以下になると、コントローラ90は、ステップS650において、信号入力検出回路80に対して作動開始指令を出力する。
During this standby, the laser beam irradiation position moves in the X forward direction from the hold switching position C ′ to the stop position A ′, and then the movement direction is reversed at the stop position A. When the irradiation position of the laser beam in the X direction becomes equal to or less than the position (D ′ + α) that is a detection unit distance α before the processing start position D ′, the
上述したレーザ加工制御ルーチンにおいては、レーザ光の照射位置がX負方向に移動する場合は、加工開始位置D’が検出されたタイミングでコントローラ90からパルス信号供給装置50に対してパルス信号の出力指令が出力される(S511)。従って、ステップS644においてX位置(D’+α)が検出された時点においては、まだ、パルス信号供給装置50からレーザ駆動回路70にパルス信号が出力されていない。そして、レーザ光の照射位置がさらにαだけX負方向に移動すると、X方向位置検出回路44は、加工開始位置D’を表すデジタルデータをコントローラ90および信号入力検出回路80に出力する。これにより信号入力検出回路80は、信号が入力したことを表すハイレベルの信号入力検出信号(1パルス信号)を遅れ信号生成回路81に出力する。また、パルス信号供給装置50は、コントローラ90からのパルス信号の出力指令によりレーザ駆動回路70にパルス信号を出力する。このとき、コントローラ90は、ステップS637にてパルス信号供給装置50に対してパルス信号のローレベル期間Lpをゼロとする情報を出力しているため、ローレベル期間Lpはゼロとなっている。従って、遅れ信号生成回路81は、X方向位置検出回路44が加工開始位置D’を検出したタイミングからレーザ光の強度が加工用強度に切り替わるタイミングまでのタイミングずれDevの期間だけハイレベル信号を出力する。
In the laser processing control routine described above, when the laser beam irradiation position moves in the negative X direction, the
コントローラ90は、ステップS652において、A/D変換器82からデータを入力し、ステップS654において、このデータから、遅れ信号生成回路81により生成される信号のハイレベルとなる時間をタイミングずれDevとして計算する。続いて、コントローラ90は、ステップS656,S658において、X方向位置検出回路44からX位置を入力しながら、X位置が位置(D’−s・p+α+Dev・SP)以下になるまで待機する。この場合、s=1に設定されているため、加工開始位置D’からX負方向に加工ピッチpだけ進んだポイントよりも、所定距離(α+Dev・SP)だけ手前の位置への到達が判断されることになる。X位置が位置(D’−s・p+α+Dev・SP)以下になったことが検出される位置は、レーザ加工制御ルーチンのステップS515において2つ目以降のピットを形成するときにコントローラ90がパルス信号供給装置50にパルス信号の出力指令を行う位置である。
In step S652, the
コントローラ90は、ステップS658において、X位置が位置(D’−s・p+α+Dev・SP)以下になったと判断すると、続くステップS660において、次式により整数Nnを計算する。
Nn=INT{(位置X−位置(D’−(s+1)・p+Dev・SP))/α}
続いて、コントローラ90は、ステップS662において、ローレベル期間Lpを次式により計算する。
Lp={(位置(X−Nn・α)−位置(D’−(s+1)・p))/SP}−Dev
続いて、コントローラ90は、ステップS664において、この算出されたローレベル期間Lpを表す情報をパルス信号供給装置50に出力することによりローレベル期間Lpを設定する。
When
Nn = INT {(position X−position (D ′ − (s + 1) · p + Dev · SP)) / α}
Subsequently, in step S662, the
Lp = {(position (X−Nn · α) −position (D ′ − (s + 1) · p)) / SP} −Dev
Subsequently, in Step S664, the
このステップS660〜S664の処理は、次の加工設定位置(D’−(s+1)・p)の手前でX方向位置検出回路44からX位置検出信号が出力される位置と、加工設定位置(D’−(s+1)・p)との差を移動速度SPで除算して得られる時間から、タイミングずれDevを減算して得られる時間をローレベル期間Lpに設定するものである。
The processing in steps S660 to S664 includes the position where the X position detection signal is output from the X direction
続いて、コントローラ90は、ステップS666において、X位置(D’−s・p)が加工開始位置Dより小さいか否かを判断する。そして、X位置(D’−s・p)が加工開始位置D以上である場合には、ステップS668において、変数sの値を「1」だけインクリメントして、その処理をステップS656に戻して上述した処理を繰り返す。これにより、X位置が位置(D’−s・p+α+Dev・SP)以上になったことが検出されるたびに、次の加工設定位置(D’−(s+1)・p)に加工用強度のレーザ光を照射するためのパルス信号のローレベル期間Lpが設定される。この結果、適正なタイミングで加工用強度のレーザ光を照射することができ、それぞれの加工設定位置にピット(加工跡)を形成することができる。また、コントローラ90は、ステップS666において、X位置(D’−s・p)が加工開始位置Dより小さいと判断すると、ステップS667において、パルス信号供給装置50にローレベル期間Lpをゼロとする情報を出力し、その処理をステップS602に戻して同様の処理を繰り返す。
Subsequently, in Step S666, the
以上説明した第2実施形態によれば、レーザ光の照射位置が加工開始位置D,D’を加工領域に進入する方向に通過するたびに、タイミングずれDevを検出し、このタイミングずれDevに基づいて、各加工設定位置ごとに加工用強度のレーザ光を照射するためのパルス信号のローレベル期間Lpを設定する。このため、各加工設定位置に正確にピットを形成することができ、Y方向に隣り合うピット列の各ピットの位置をそろえることができる。また、X方向の加工設定位置を、X方向位置検出回路44がX位置検出信号を出力する位置とは異なる位置に設定することができる。つまり、ローレベル期間Lpを、レーザ照射指令を行う位置(X方向位置検出回路44がX位置検出信号を出力する位置)とレーザ照射設定位置(加工設定位置)との差を移動速度SPで除算して得られる早出し時間(図14のa,b,c)からタイミングずれDevを減算してローレベル期間Lpを算出するため、X方向における加工設定位置を任意に設定することができる。従って、ピットの配置の自由度が増す。また、加工開始位置D,D’と加工ピッチpとからX方向の加工設定位置を定めておき、レーザ光の照射位置をX方向に往復移動させるとともに、その往復移動両端においてY方向に送り移動させるため、Y方向の1回の送り量を加工ピッチpと等しくすることで、ナノオーダーの微細なピットを正方形状に配置して形成することができる。また、隣り合うピット列においてX方向の加工設定位置を互いに半加工ピッチだけずらすことで、ピットを六方細密状に配置して形成することができる。これらの結果、高品質のLED基板や液晶の基板を製造することができる。
According to the second embodiment described above, the timing deviation Dev is detected each time the laser beam irradiation position passes through the machining start positions D and D ′ in the direction of entering the machining area, and based on the timing deviation Dev. Thus, the low level period Lp of the pulse signal for irradiating the laser beam with the processing intensity is set for each processing setting position. For this reason, pits can be accurately formed at each processing set position, and the positions of the pits in the pit row adjacent in the Y direction can be aligned. Further, the machining setting position in the X direction can be set to a position different from the position where the X direction
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
例えば、本実施形態においては、タイミングずれDevの検出をX方向の往復移動における各移動ごとに行っているが、レーザ加工期間中においてタイミングずれDevの変動が微小であり、加工設定位置とレーザ加工位置とのずれが許容範囲内であれば、最初に検出したタイミングずれDevをレーザ加工中において使用し続けるようにしてもよい。また、長期間においてタイミングずれDevが殆ど変動しない状況であれば、検出したタイミングずれDevを不揮発性メモリ等の記憶手段に記憶しておき、レーザ加工を開始するときにタイミングずれDevを読み込んで長期にわたって使用するようにしてもよい。 For example, in this embodiment, the timing deviation Dev is detected for each movement in the reciprocating movement in the X direction. However, the fluctuation of the timing deviation Dev is very small during the laser machining period, and the machining setting position and the laser machining are detected. If the deviation from the position is within an allowable range, the timing deviation Dev detected first may be continuously used during laser processing. If the timing deviation Dev hardly fluctuates over a long period of time, the detected timing deviation Dev is stored in a storage means such as a nonvolatile memory, and the timing deviation Dev is read when laser processing is started. You may make it use over.
また、本実施形態においては、ピットを正方形状配置にて形成するが、例えば、六方細密状配置に形成してもよい。また、そうした配置に限るものでもない。 In this embodiment, the pits are formed in a square arrangement, but may be formed in a hexagonal close arrangement, for example. Moreover, it is not restricted to such an arrangement.
また、本実施形態においては、レーザ光照射位置をX方向に往復移動させ、X方向の往復移動両端においてY方向に送り移動させているが、レーザ光照射位置の移動ルートはこれに限るものではなく任意に設定できるものである。また、本実施形態においては、レーザ光照射位置の移動をステージ21の移動により行っているが、加工ヘッド30をX方向,Y方向に移動させる構成であってもよいし、ステージ21と加工ヘッド30の両方を関連させて移動させる構成であってもよい。
In this embodiment, the laser light irradiation position is reciprocated in the X direction, and the feed movement is performed in the Y direction at both ends of the reciprocation in the X direction. However, the movement route of the laser light irradiation position is not limited to this. It can be set arbitrarily. In this embodiment, the laser light irradiation position is moved by moving the
また、レーザ加工は、加工対象物OBの表面に加工用レーザ光を照射してピットを形成するものに限らず、表面にフォトレジストを被覆した加工対象物OBに加工用レーザ光を照射してフォトレジストに反応跡を形成し、その後、現像液にて反応跡を除去し、残ったフォトレジストをマスクとして使ってエッチングにより加工対象物OBにピットを形成するものでもよい。 The laser processing is not limited to forming the pits by irradiating the surface of the processing object OB with the processing laser light, but irradiating the processing object OB having the surface coated with the photoresist with the processing laser light. A reaction trace may be formed on the photoresist, and thereafter the reaction trace may be removed with a developer, and pits may be formed on the workpiece OB by etching using the remaining photoresist as a mask.
尚、本実施形態における移動手段は、X方向フィードモータ22,Y方向フィードモータ23が本発明の移動手段に相当し、本実施形態におけるエンコーダ22a,23a,X方向位置検出回路44,Y方向位置検出回路45が本発明における移動位置検出手段に相当する。また、本実施形態におけるパルス信号供給装置50およびレーザ駆動回路70が本発明の発光信号供給手段に相当し、本実施形態におけるX方向フィードモータ制御回路42,Y方向フィードモータ制御回路43、および、コントローラ90がレーザ加工制御ルーチンにおいて移動位置を指令する処理が本発明の移動制御手段に相当する。また、本実施形態におけるコントローラ90がレーザ加工制御ルーチンにおいてX位置に基づいて加工用強度および非加工用強度のレーザ光の照射指令を行う処理が本発明のレーザ光照射制御手段に相当する。
The moving means in the present embodiment includes the
また、本実施形態におけるコントローラ90がタイミング調整ルーチンにおいてタイミングずれDevを計算する処理(S308〜S318,S328〜S338,S321−3〜S321−6,S343〜S346,S610〜S620,S644〜S654)が本発明のタイミングずれ検出手段、タイミングずれ検出ステップに相当する。また、本実施形態におけるコントローラ90がタイミング調整ルーチンにおいてローレベル信号の時間幅あるいはローレベル期間を設定する処理(S320,S340,S321−7,S347,S630,S664)が本発明の発光信号供給タイミング調整手段、発光信号供給タイミング調整ステップに相当する。また、本実施形態におけるコントローラ90がタイミング調整ルーチンにおいて加工開始後にタイミングずれを繰り返し計算する処理(S321−3〜S321−6,S343〜S346)が本発明における途中タイミングずれ検出手段、途中タイミングずれ検出ステップに相当する。また、本実施形態におけるコントローラ90がタイミング調整ルーチンにおいて加工開始後にローレベル信号の時間幅を繰り返し設定する処理(S321−7,S347)が本発明における途中発光信号供給タイミング調整手段、途中発光信号供給タイミング調整ステップに相当する。
In addition, a process (S308 to S318, S328 to S338, S321-3 to S321-6, S343 to S346, S610 to S620, S644 to S654) in which the
また、本実施形態におけるコントローラ90がレーザ加工制御ルーチンにおいてX位置およびY位置を検出する処理が本発明の移動位置検出ステップに相当し、本実施形態におけるコントローラ90がレーザ加工制御ルーチンにおいてX位置およびY位置に基づいてレーザ光照射位置を移動させる処理が本発明の移動制御ステップに相当する。また、本実施形態におけるコントローラ90がレーザ加工制御ルーチンにおいてX位置に基づいて加工用強度および非加工用強度のレーザ光の照射指令を行う処理が本発明の発光指令ステップに相当する。また、本実施形態におけるパルス信号供給装置50およびレーザ駆動回路70が発光指令にしたがってレーザ光源に発光信号を供給する処理が発光信号供給ステップに相当する。
Further, the process in which the
1…レーザ加工装置、20…ステージ駆動装置、21…ステージ、22…X方向フィードモータ、22a,23a…エンコーダ、23…Y方向フィードモータ、30…加工ヘッド、31…レーザ光源、35…対物レンズ、42…X方向フィードモータ制御回路、43…Y方向フィードモータ制御回路、44…X方向位置検出回路、45…Y方向位置検出回路、50…パルス信号供給装置、50a…メモリ、61…HF信号増幅回路、70…レーザ駆動回路、80…信号入力検出回路、81…遅れ信号生成回路、82…A/D変換器、90…コントローラ、90a…メモリ、OB…加工対象物。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
レーザ光源を有し、前記ステージにセットされた加工対象物に、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を対物レンズにより集光して照射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドと前記ステージとの相対位置を変化させることにより、加工対象物におけるレーザ光の照射位置をX方向と前記X方向に直交するY方向とに移動させる移動手段と、
前記移動手段により変化する前記加工ヘッドと前記ステージとの相対的なX方向位置とY方向位置とを検出する移動位置検出手段と、
レーザ光源に対して設定された強度のレーザ光を出射させるための発光信号を供給する発光信号供給手段と、
前記加工対象物におけるレーザ光の照射位置が予め設定された移動ルートに沿って移動するように、移動位置検出手段により検出される前記加工ヘッドと前記ステージとの相対位置に基づいて前記移動手段を制御する移動制御手段と、
前記移動制御手段により前記移動手段が制御されているときに、前記移動位置検出手段により検出されるレーザ光の照射位置に基づいて、加工設定位置に加工用強度のレーザ光が照射され、加工設定位置とは異なる位置に非加工用強度のレーザ光が照射されるように、前記発光信号供給手段に対して前記発光信号の供給指令を出力するレーザ光照射制御手段と
を備えたレーザ加工装置において、
前記移動位置検出手段が予め設定された設定位置を検出したタイミングで前記加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号の供給指令を前記発光信号供給手段に出力した場合における、前記設定位置を検出したタイミングから前記レーザ光源から前記加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出するタイミングずれ検出手段と、
前記検出したタイミングずれに基づいて、前記発光信号供給手段が非加工用強度のレーザ光を出射させる発光信号の時間幅を変更することにより、前記加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号が前記レーザ光源に供給されるタイミングを調整する発光信号供給タイミング調整手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 A stage for setting the workpiece,
A processing head that has a laser light source, and condenses and irradiates the laser beam emitted from the laser light source onto an object to be processed set on the stage;
Moving means for moving the irradiation position of the laser beam on the object to be processed in the X direction and the Y direction orthogonal to the X direction by changing the relative position between the processing head and the stage;
A moving position detecting means for detecting a relative X direction position and a Y direction position of the processing head and the stage, which are changed by the moving means;
A light emission signal supply means for supplying a light emission signal for emitting laser light having a set intensity with respect to the laser light source;
Based on the relative position between the processing head and the stage detected by the moving position detecting means, the moving means is moved so that the irradiation position of the laser beam on the processing object moves along a preset moving route. Movement control means for controlling;
When the moving means is controlled by the movement control means, the processing setting position is irradiated with laser light having a processing intensity based on the irradiation position of the laser light detected by the moving position detecting means, and the processing setting is set. A laser beam irradiation control unit that outputs a command to supply the light emission signal to the light emission signal supply unit so that a laser beam having a non-processing intensity is irradiated to a position different from the position. ,
The set position when the light emission signal supply command for outputting the laser beam having the processing intensity is output to the light emission signal supply means at the timing when the moving position detection means detects a preset setting position. A timing shift detection means for detecting a timing shift from the detected timing to the timing at which the laser beam of the processing intensity is emitted from the laser light source;
Based on the detected timing deviation, a light emission signal for emitting the laser beam with the processing intensity by changing the time width of the light emission signal with which the light emission signal supply unit emits the laser beam with the non-processing intensity. A laser processing apparatus comprising: a light emission signal supply timing adjusting unit that adjusts a timing at which the laser is supplied to the laser light source.
前記移動制御手段は、前記発光信号供給手段が前記パルス列信号を出力するときには、前記レーザ光の照射位置が前記移動ルートを等速度で移動するように前記移動手段を制御し、
前記レーザ光照射制御手段は、前記加工開始設定位置が検出されたときに前記発光信号供給手段に対して前記パルス列信号を前記レーザ光源に供給する供給指令を出力し、
前記発光信号供給タイミング調整手段は、前記タイミングずれ検出手段により前記タイミングずれが検出されたとき、前記タイミングずれに応じた時間だけ、前記パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を短くすることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。 The light emission signal supply means is a pulse train signal in which a high level signal for emitting laser light of processing intensity to the laser light source and a low level signal for emitting laser light of non-processing intensity are alternately switched at a constant cycle. Is output,
The movement control means controls the movement means so that the irradiation position of the laser beam moves at a constant speed along the movement route when the light emission signal supply means outputs the pulse train signal,
The laser light irradiation control means outputs a supply command for supplying the pulse train signal to the laser light source to the light emission signal supply means when the processing start setting position is detected,
The light emission signal supply timing adjustment means shortens the time width of one low-level signal in the pulse train signal by a time corresponding to the timing deviation when the timing deviation is detected by the timing deviation detection means. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein:
前記レーザ光照射制御手段は、レーザ光の照射位置が前記第1停止位置と第2停止位置との間に設定された加工設定範囲の始まりとなる加工開始位置に到達したことが検出されるたびに、前記発光信号供給手段に対して前記パルス列信号を前記レーザ光源に供給する供給指令を出力し、
前記タイミングずれ検出手段は、レーザ光の照射位置が前記加工開始位置に到達したことが検出されるたびに、前記レーザ光の照射位置が前記加工開始位置に到達したことが検出されたタイミングから前記レーザ光源から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出し、
前記発光信号供給タイミング調整手段は、前記タイミングずれ検出手段により前記タイミングずれが検出されるたびに、前記タイミングずれに応じた時間だけ、前記パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を短くすることを特徴とする請求項2記載のレーザ加工装置。 The movement control means reciprocates the irradiation position of the laser beam between the first stop position and the second stop position in the X direction, and feeds and moves in the Y direction between the first stop position and the second stop position. It is what
The laser light irradiation control means detects that the laser light irradiation position has reached a processing start position that is the start of a processing setting range set between the first stop position and the second stop position. And a supply command for supplying the pulse train signal to the laser light source to the light emission signal supply means,
The timing shift detection means is configured to detect the timing of detecting that the laser light irradiation position has reached the processing start position every time it is detected that the laser light irradiation position has reached the processing start position. Detects timing deviations until the laser light of processing intensity is emitted from the laser light source,
The light emission signal supply timing adjustment means shortens the time width of one low-level signal in the pulse train signal by a time corresponding to the timing deviation each time the timing deviation is detected by the timing deviation detection means. The laser processing apparatus according to claim 2.
前記途中タイミングずれ検出手段により検出したタイミングずれに基づいて、前記パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を変更することにより、前記加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号が前記レーザ光源に供給されるタイミングを調整する途中発光信号供給タイミング調整手段と
を備えたことを特徴とする請求項3記載のレーザ加工装置。 Whenever it is detected that the irradiation position of the laser beam has reached a specific processing setting position set in the middle of the processing setting range, it is detected that the irradiation position of the laser beam has reached the specific processing setting position A timing deviation detection means for detecting a timing deviation from a timing to a timing at which a laser beam of processing intensity is emitted from the laser light source;
By changing the time width of one low level signal in the pulse train signal based on the timing deviation detected by the midway timing deviation detection means, a light emission signal for emitting laser light having the processing intensity is emitted from the laser. The laser processing apparatus according to claim 3, further comprising: a halfway light emission signal supply timing adjusting unit that adjusts a timing supplied to the light source.
前記レーザ光照射制御手段は、加工設定位置よりも手前位置に設定された発光指令位置が検出されるたびに、前記発光信号供給手段に対して前記パルス信号の供給指令を出力し、
前記発光信号供給タイミング調整手段は、前記加工設定位置と前記発光指令位置との間の距離をレーザ光の照射位置が移動するのに要する時間から、前記タイミングずれ検出手段により検出されたタイミングずれの時間を減算した時間を前記パルス信号のローレベル期間として設定することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。 The light emission signal supply means emits a laser beam having a non-machining intensity immediately before outputting a high level signal for outputting a high level signal for emitting a laser beam having a processing intensity to the laser light source. A low-level signal that outputs a low-level signal to output a low-level DC signal that emits a laser beam with non-processing intensity when the pulse signal is not output,
The laser light irradiation control means outputs a supply command of the pulse signal to the light emission signal supply means each time a light emission command position set at a position before the processing setting position is detected,
The light emission signal supply timing adjustment means detects the timing deviation detected by the timing deviation detection means from the time required for the laser light irradiation position to move the distance between the processing setting position and the light emission command position. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein a time obtained by subtracting the time is set as a low level period of the pulse signal.
前記移動位置検出ステップにより検出される前記ステージと前記加工ヘッドとの相対位置に基づいて、前記加工対象物におけるレーザ光の照射位置が予め設定された移動ルートに沿って移動するように、前記ステージと前記加工ヘッドとの相対位置を変化させる移動制御ステップと、
前記移動制御ステップにより前記加工対象物におけるレーザ光の照射位置が予め設定された移動ルートに沿って移動しているときに、前記移動位置検出ステップにより検出される前記レーザ光の照射位置に基づいて、加工設定位置に加工用強度のレーザ光が照射され、加工設定位置とは異なる位置に非加工用強度のレーザ光が照射されるように、発光信号の供給指令を出力する発光指令ステップと、
前記発光指令ステップにより出力された発光信号の供給指令にしたがって、レーザ光源に対して設定された強度のレーザ光を出射させるための発光信号を供給する発光信号供給ステップと
を含むレーザ加工方法において、
前記移動位置検出ステップにより予め設定された設定位置を検出したタイミングで前記加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号の供給指令を出力した場合における、前記設定位置を検出したタイミングから前記レーザ光源から前記加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出するタイミングずれ検出ステップと、
前記検出したタイミングずれに基づいて、前記非加工用強度のレーザ光を出射させる発光信号の時間幅を変更することにより、前記加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号が前記レーザ光源に供給されるタイミングを調整する発光信号供給タイミング調整ステップと
を含むことを特徴とするレーザ加工方法。 The relative position between the stage for setting the processing object and the processing head that has a laser light source and condenses the laser beam by the objective lens and irradiates the processing object is perpendicular to the X direction and the X direction. A moving position detecting step for detecting by direction;
Based on the relative position between the stage and the processing head detected by the moving position detection step, the stage is arranged so that the irradiation position of the laser beam on the processing object moves along a preset moving route. And a movement control step for changing a relative position between the machining head and the machining head;
Based on the irradiation position of the laser beam detected by the movement position detection step when the irradiation position of the laser beam on the object to be processed is moving along a preset movement route by the movement control step. A light emission command step for outputting a light emission signal supply command so that the processing setting position is irradiated with the processing intensity laser beam and the non-processing intensity laser light is irradiated at a position different from the processing setting position;
A light emission signal supply step of supplying a light emission signal for emitting a laser beam having a set intensity to a laser light source in accordance with a light emission signal supply command output in the light emission command step;
The laser is detected from the timing at which the set position is detected when a light emission signal supply command for emitting the laser beam having the processing intensity is output at the timing at which a preset set position is detected by the moving position detecting step. A timing shift detection step for detecting a timing shift from the light source to the timing at which the processing intensity laser beam is emitted;
Based on the detected timing deviation, a light emission signal for emitting the processing intensity laser light is transmitted to the laser light source by changing a time width of the emission signal for emitting the non-processing intensity laser light. And a light emission signal supply timing adjustment step of adjusting a supply timing.
前記移動制御ステップは、前記発光信号供給ステップで前記パルス列信号を出力するときには、前記レーザ光の照射位置が前記移動ルートを等速度で移動するように制御し、
前記発光指令ステップは、前記加工開始設定位置が検出されたときに前記パルス列信号を前記レーザ光源に供給する供給指令を出力し、
前記発光信号供給タイミング調整ステップは、前記タイミングずれ検出ステップにより前記タイミングずれが検出されたとき、前記タイミングずれに応じた時間だけ、前記パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を短くすることを特徴とする請求項6記載のレーザ加工方法。 The light emission signal supplying step includes a pulse train signal in which a high level signal for emitting laser light with processing intensity to the laser light source and a low level signal for emitting laser light with non-processing intensity are alternately switched at a constant cycle. Is output,
In the movement control step, when the pulse train signal is output in the light emission signal supply step, the irradiation position of the laser beam is controlled to move along the movement route at a constant speed,
The light emission command step outputs a supply command for supplying the pulse train signal to the laser light source when the processing start setting position is detected,
In the light emission signal supply timing adjustment step, when the timing shift is detected by the timing shift detection step, the time width of one low-level signal in the pulse train signal is shortened by a time corresponding to the timing shift. The laser processing method according to claim 6.
前記発光指令ステップは、レーザ光の照射位置が前記第1停止位置と第2停止位置との間に設定された加工設定範囲の始まりとなる加工開始位置に到達したことが検出されるたびに、前記パルス列信号を前記レーザ光源に供給する供給指令を出力し、
前記タイミングずれ検出ステップは、レーザ光の照射位置が前記加工開始位置に到達したことが検出されるたびに、前記レーザ光の照射位置が前記加工開始位置に到達したことが検出されたタイミングから前記レーザ光源から加工用強度のレーザ光が出射されるタイミングまでのタイミングずれを検出し、
前記発光信号供給タイミング調整ステップは、前記タイミングずれ検出ステップにより前記タイミングずれが検出されるたびに、前記タイミングずれに応じた時間だけ、前記パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を短くすることを特徴とする請求項7記載のレーザ加工方法。 In the movement control step, the irradiation position of the laser beam is reciprocated between the first stop position and the second stop position in the X direction, and the feed position is moved in the Y direction between the first stop position and the second stop position. It is what
The light emission command step is performed every time when it is detected that the irradiation position of the laser beam has reached the processing start position that is the start of the processing setting range set between the first stop position and the second stop position. A supply command for supplying the pulse train signal to the laser light source;
The timing deviation detection step is performed from the timing at which it is detected that the laser light irradiation position has reached the processing start position every time it is detected that the laser light irradiation position has reached the processing start position. Detects timing deviations until the laser light of processing intensity is emitted from the laser light source,
The light emission signal supply timing adjustment step shortens the time width of one low-level signal in the pulse train signal by a time corresponding to the timing deviation every time the timing deviation is detected by the timing deviation detection step. The laser processing method according to claim 7.
前記途中タイミングずれ検出ステップにより検出したタイミングずれに基づいて、前記パルス列信号における1つのローレベル信号の時間幅を変更することにより、前記加工用強度のレーザ光を出射させるための発光信号が前記レーザ光源に供給されるタイミングを調整する途中発光信号供給タイミング調整ステップと
を含むことを特徴とする請求項8記載のレーザ加工方法。 Whenever it is detected that the irradiation position of the laser beam has reached a specific processing setting position set in the middle of the processing setting range, it is detected that the irradiation position of the laser beam has reached the specific processing setting position A timing deviation detection step for detecting a timing deviation from the timing to the timing at which the laser light of processing intensity is emitted from the laser light source;
Based on the timing deviation detected in the midway timing deviation detection step, by changing the time width of one low-level signal in the pulse train signal, a light emission signal for emitting laser light having the processing intensity is emitted from the laser. The laser processing method according to claim 8, further comprising: an intermediate light emission signal supply timing adjustment step of adjusting a timing supplied to the light source.
前記発光指令ステップは、加工設定位置よりも手前位置に設定された発光指令位置が検出されるたびに、前記パルス信号の供給指令を出力し、
前記発光信号供給タイミング調整ステップは、前記加工設定位置と前記発光指令位置との間の距離をレーザ光の照射位置が移動するのに要する時間から、前記タイミングずれ検出ステップにより検出されたタイミングずれの時間を減算した時間を前記パルス信号のローレベル期間として設定することを特徴とする請求項6記載のレーザ加工方法。 In the light emission signal supplying step, a laser beam having a non-machining intensity is emitted immediately before outputting a high level signal for outputting a high level signal for emitting a laser beam having a machining intensity to the laser light source. A low-level signal that outputs a low-level signal to output a low-level DC signal that emits a laser beam with non-processing intensity when the pulse signal is not output,
The light emission command step outputs a supply command of the pulse signal every time a light emission command position set at a position before the processing setting position is detected,
In the light emission signal supply timing adjustment step, the timing deviation detected by the timing deviation detection step is determined from the time required for the laser light irradiation position to move the distance between the processing setting position and the light emission command position. The laser processing method according to claim 6, wherein a time obtained by subtracting the time is set as a low level period of the pulse signal.
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JP2020537817A (en) * | 2017-09-12 | 2020-12-24 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | Equipment and methods for separating temporarily bonded substrate stacks |
-
2009
- 2009-10-15 JP JP2009238410A patent/JP2011083795A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020537817A (en) * | 2017-09-12 | 2020-12-24 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | Equipment and methods for separating temporarily bonded substrate stacks |
US11534868B2 (en) | 2017-09-12 | 2022-12-27 | Ev Group E. Thallner Gmbh | Device and method for separating a temporarily bonded substrate stack |
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