JP2011092954A - レーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011092954A JP2011092954A JP2009246812A JP2009246812A JP2011092954A JP 2011092954 A JP2011092954 A JP 2011092954A JP 2009246812 A JP2009246812 A JP 2009246812A JP 2009246812 A JP2009246812 A JP 2009246812A JP 2011092954 A JP2011092954 A JP 2011092954A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- processing
- laser
- laser beam
- fixing jig
- servo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
【課題】高い加工精度を維持しつつ、隣接する加工対象物と固定治具との間に段差および隙間を有する場合でも安定したフォーカスサーボ制御を可能とするレーザ加工方法を提供すること。
【解決手段】複数の加工対象物を装着孔が複数穿設された固定治具にセットし、光加工ヘッドから集光して照射される加工用レーザ光を前記加工対象物及び前記固定治具に対し走査させて、前記加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態で、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に、前記加工用レーザ光を走査させる光走査膜を配し、前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に前記加工用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行うことを特徴とする。
【選択図】図３
【解決手段】複数の加工対象物を装着孔が複数穿設された固定治具にセットし、光加工ヘッドから集光して照射される加工用レーザ光を前記加工対象物及び前記固定治具に対し走査させて、前記加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態で、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に、前記加工用レーザ光を走査させる光走査膜を配し、前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に前記加工用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行うことを特徴とする。
【選択図】図３
Description
本発明は、固定治具上に配された複数の加工対象物のレーザ加工方法に関する。
従来より、光加工ヘッドから加工用レーザ光を対物レンズにて集光して平板状の加工対象物に照射するとともに、該加工対象物をセットしたターンテーブルを回転させることで、加工対象物の表面にピット、溝、反応跡等の構造物を作製するレーザ加工装置が知られている。
このようなレーザ加工装置としては、加工効率を向上させるため加工対象物を多数枚ターンテーブル上に固定してレーザ加工を行う装置がある（例えば、特許文献１参照）。
このレーザ加工装置は、ターンテーブルに複数枚の加工対象物を固定して回転させ、加工対象物の大気に面した表面に光加工ヘッドから集光したレーザ光を照射するとともに、光加工ヘッドをターンテーブルと相対的にターンテーブルの半径方向に移動させて、加工対象物をレーザ加工するものである。
該レーザ加工装置においては、加工対象物からのレーザ光の反射光から作成される信号に基づいて光加工ヘッドの対物レンズをレーザ光の光軸方向に駆動することで、レーザ光の焦点が常に加工対象物の表面またはターンテーブルの表面に一致するようにフォーカスサーボ制御を行うこととしている。
そして、このフォーカスサーボ制御においては、加工対象物の縁とターンテーブルの装着孔の縁との間に生じる隙間と段差によりフォーカスサーボ制御が外れないようにするため、フォーカスエラー信号のＳ字検出距離を通常より大きくし、サーボ回路におけるカットオフ周波数を通常より低くしている。
このレーザ加工装置は、ターンテーブルに複数枚の加工対象物を固定して回転させ、加工対象物の大気に面した表面に光加工ヘッドから集光したレーザ光を照射するとともに、光加工ヘッドをターンテーブルと相対的にターンテーブルの半径方向に移動させて、加工対象物をレーザ加工するものである。
該レーザ加工装置においては、加工対象物からのレーザ光の反射光から作成される信号に基づいて光加工ヘッドの対物レンズをレーザ光の光軸方向に駆動することで、レーザ光の焦点が常に加工対象物の表面またはターンテーブルの表面に一致するようにフォーカスサーボ制御を行うこととしている。
そして、このフォーカスサーボ制御においては、加工対象物の縁とターンテーブルの装着孔の縁との間に生じる隙間と段差によりフォーカスサーボ制御が外れないようにするため、フォーカスエラー信号のＳ字検出距離を通常より大きくし、サーボ回路におけるカットオフ周波数を通常より低くしている。
しかしながら、フォーカスエラー信号のＳ字検出距離を大きくし、サーボ回路におけるカットオフ周波数を低くすると、フォーカスサーボのエラー検出感度を低くすることで急激な高さの変化に対応でき、対物レンズを駆動する信号は、隙間でフォーカスエラー信号に発生する周期の短い乱れの影響を受けないため、フォーカスサーボ制御を外れにくくすることができるものの、レーザ光の焦点の加工対象物表面への追従性が悪くなり、レーザ加工の精度が悪くなるという問題がある。
したがって、高いレーザ加工の精度を維持しつつ、加工対象物の縁とターンテーブルの装着孔の縁との間でフォーカスサーボ制御が外れないレーザ加工方法としては、満足できるものが存在しないというのが現状である。
したがって、高いレーザ加工の精度を維持しつつ、加工対象物の縁とターンテーブルの装着孔の縁との間でフォーカスサーボ制御が外れないレーザ加工方法としては、満足できるものが存在しないというのが現状である。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高い加工精度を維持しつつ、隣接する加工対象物と固定治具との間に段差および隙間を有する場合でも安定したフォーカスサーボ制御を可能とするレーザ加工方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 複数の加工対象物を固定治具にセットし、光加工ヘッドから集光して照射される加工用レーザ光を前記加工対象物及び前記固定治具に対し走査させて、前記加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態で、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に、前記加工用レーザ光を走査させる光走査膜を配し、前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に前記加工用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行うことを特徴とするレーザ加工方法である。
＜２＞ 光加工ヘッドから加工用レーザ光とサーボ用レーザ光とを集光して照射し、前記サーボ用レーザ光を加工対象物及び前記固定治具に対し走査させ、該サーボ用レーザの反射光から作成される信号に基づいて光走査膜の第１の面又は前記第１の面と反対側の第２の面に前記サーボ用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行う前記＜１＞に記載のレーザ加工方法である。
＜３＞ 光走査膜が、フィルム状のシートである前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜４＞ 光走査膜が、樹脂組成物を加工対象物及び固定治具の面上に塗布させた後、硬化させることにより形成される樹脂膜である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜５＞ サーボ用レーザ光が、加工用レーザ光の波長と異なる波長を有するレーザ光であり、光走査膜の第２の面が、前記加工用レーザ光を透過させ、前記サーボ用レーザ光を反射させる波長選択性材料によりコーティングされている前記＜２＞から＜４＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜６＞ 固定治具が円盤状である前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜７＞ 光走査膜の第１の面にトラッキング用のマークが形成され、加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記加工用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において前記光加工ヘッドに対する加工用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に前記光加工ヘッドの移動制御が行われる前記＜６＞に記載のレーザ加工方法である。
＜８＞ 光走査膜の第２の面にトラッキング用のマークが形成され、サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記サーボ用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において前記光加工ヘッドに対する加工用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に光加工ヘッドの移動制御が行われる前記＜６＞に記載のレーザ加工方法である。
＜９＞ 加工対象物を固定治具にセットした状態において、前記加工対象物の面と該加工対象物に隣接する前記固定治具の面との段差が１，０００μｍ以下であり、前記加工対象物と該加工対象物に隣接する前記固定治具との間の隙間が１００μｍ以下である前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜１０＞ エア吸引により固定治具に固定される加工対象物を、レーザ加工終了後、前記エア吸引の強度を変化させた後、光走査膜から剥離させる前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜１＞ 複数の加工対象物を固定治具にセットし、光加工ヘッドから集光して照射される加工用レーザ光を前記加工対象物及び前記固定治具に対し走査させて、前記加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態で、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に、前記加工用レーザ光を走査させる光走査膜を配し、前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に前記加工用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行うことを特徴とするレーザ加工方法である。
＜２＞ 光加工ヘッドから加工用レーザ光とサーボ用レーザ光とを集光して照射し、前記サーボ用レーザ光を加工対象物及び前記固定治具に対し走査させ、該サーボ用レーザの反射光から作成される信号に基づいて光走査膜の第１の面又は前記第１の面と反対側の第２の面に前記サーボ用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行う前記＜１＞に記載のレーザ加工方法である。
＜３＞ 光走査膜が、フィルム状のシートである前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜４＞ 光走査膜が、樹脂組成物を加工対象物及び固定治具の面上に塗布させた後、硬化させることにより形成される樹脂膜である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜５＞ サーボ用レーザ光が、加工用レーザ光の波長と異なる波長を有するレーザ光であり、光走査膜の第２の面が、前記加工用レーザ光を透過させ、前記サーボ用レーザ光を反射させる波長選択性材料によりコーティングされている前記＜２＞から＜４＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜６＞ 固定治具が円盤状である前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜７＞ 光走査膜の第１の面にトラッキング用のマークが形成され、加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記加工用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において前記光加工ヘッドに対する加工用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に前記光加工ヘッドの移動制御が行われる前記＜６＞に記載のレーザ加工方法である。
＜８＞ 光走査膜の第２の面にトラッキング用のマークが形成され、サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記サーボ用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において前記光加工ヘッドに対する加工用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に光加工ヘッドの移動制御が行われる前記＜６＞に記載のレーザ加工方法である。
＜９＞ 加工対象物を固定治具にセットした状態において、前記加工対象物の面と該加工対象物に隣接する前記固定治具の面との段差が１，０００μｍ以下であり、前記加工対象物と該加工対象物に隣接する前記固定治具との間の隙間が１００μｍ以下である前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
＜１０＞ エア吸引により固定治具に固定される加工対象物を、レーザ加工終了後、前記エア吸引の強度を変化させた後、光走査膜から剥離させる前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載のレーザ加工方法である。
本発明によると、従来における前記諸問題を解決でき、前記目的を達成することができ、高い加工精度を維持しつつ、隣接する加工対象物と固定治具との間に段差および隙間を有する場合でも安定したフォーカスサーボ制御を可能とするレーザ加工方法を提供することができる。
（レーザ加工方法）
本発明のレーザ加工方法は、複数の加工対象物を固定治具にセットし、光加工ヘッドから集光して照射される加工用レーザ光を前記加工対象物及び前記固定治具に対して走査させて、前記加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態で、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に、前記加工用レーザ光を走査させる光走査膜を配し、前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に前記加工用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行うものである。
前記レーザ加工方法においては、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態において、前記加工対象物及び前記固定治具との間に段差が存在する場合でも、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に配される光走査膜がこの段差の箇所でスロープを形成して、急峻な段差をなくすことでフォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
また、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態において、前記加工対象物及び前記固定治具との間に隙間が存在する場合でも、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に配される光走査膜がこの隙間の箇所を橋掛けして、隙間をふさぐことによりフォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
本発明のレーザ加工方法は、複数の加工対象物を固定治具にセットし、光加工ヘッドから集光して照射される加工用レーザ光を前記加工対象物及び前記固定治具に対して走査させて、前記加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態で、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に、前記加工用レーザ光を走査させる光走査膜を配し、前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に前記加工用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行うものである。
前記レーザ加工方法においては、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態において、前記加工対象物及び前記固定治具との間に段差が存在する場合でも、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に配される光走査膜がこの段差の箇所でスロープを形成して、急峻な段差をなくすことでフォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
また、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態において、前記加工対象物及び前記固定治具との間に隙間が存在する場合でも、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に配される光走査膜がこの隙間の箇所を橋掛けして、隙間をふさぐことによりフォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
＜加工対象物＞
前記加工対象物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、例えば、ＬＥＤウェハー、半導体ウェハーなどの基板が挙げられる。
前記加工対象物の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、円形や四角形が好ましい。
前記加工対象物の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記加工対象物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、例えば、ＬＥＤウェハー、半導体ウェハーなどの基板が挙げられる。
前記加工対象物の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、円形や四角形が好ましい。
前記加工対象物の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記基板としては、その材質、形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記材質としては、無機物、有機物などが挙げられ、前記形状としては平板状などが挙げられ、前記構造としては単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては用途等に応じて適宜選択することができる。
前記無機物としては、ガラス、サファイア、シリコン（Ｓｉ）、石英（ＳｉＯ２）などが挙げられる。
前記有機物としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、低融点フッ素樹脂、ポリメタアクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）、などが挙げられる。
前記無機物としては、ガラス、サファイア、シリコン（Ｓｉ）、石英（ＳｉＯ２）などが挙げられる。
前記有機物としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、低融点フッ素樹脂、ポリメタアクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）、などが挙げられる。
前記基板は、適宜合成したものであってもよいし、市販品を使用してもよい。
前記基板の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１００μｍ以上が好ましく、５００μｍ以上がより好ましい。
前記基板の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１００μｍ以上が好ましく、５００μｍ以上がより好ましい。
前記基板が複層構造の一例としては、前記基板の表面にヒートモードの形状変化が可能な層を積層した形態が挙げられる。
前記ヒートモードの形状変化が可能な層は、強い光の照射により光が熱に変換されて、この熱により材料が形状変化して凹部を形成することが可能な層である。
前記ヒートモードの形状変化が可能な層は、強い光の照射により光が熱に変換されて、この熱により材料が形状変化して凹部を形成することが可能な層である。
前記ヒートモードの形状変化が可能な層としては、例えば、有機層が挙げられる。
前記有機層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シアニン系、フタロシアニン系、キノン系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チオール錯塩系、メロシアニン系などを用いることができる。
好適な例としては、例えばメチン色素（シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など）、大環状色素（フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など）、アゾ色素（アゾ金属キレート色素を含む）、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。これらの中でも、メチン色素、アゾ色素が特に好ましい。
前記有機層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シアニン系、フタロシアニン系、キノン系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チオール錯塩系、メロシアニン系などを用いることができる。
好適な例としては、例えばメチン色素（シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など）、大環状色素（フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など）、アゾ色素（アゾ金属キレート色素を含む）、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。これらの中でも、メチン色素、アゾ色素が特に好ましい。
なお、有機層は、レーザ光源の波長に応じて適宜色素を選択したり、構造を改変することができる。
例えば、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、ペンタメチンシアニン色素、ヘプタメチンオキソノール色素、ペンタメチンオキソノール色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素などから選択することが有利である。
また、レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近であった場合は、トリメチンシアニン色素、ペンタメチンオキソノール色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ピロメテン錯体色素などから選択することが有利である。
更に、レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合は、モノメチンシアニン色素、モノメチンオキソノール色素、ゼロメチンメロシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ポルフィリン色素、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、キノフタロン系色素などから選択することが有利である。
例えば、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、ペンタメチンシアニン色素、ヘプタメチンオキソノール色素、ペンタメチンオキソノール色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素などから選択することが有利である。
また、レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近であった場合は、トリメチンシアニン色素、ペンタメチンオキソノール色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ピロメテン錯体色素などから選択することが有利である。
更に、レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合は、モノメチンシアニン色素、モノメチンオキソノール色素、ゼロメチンメロシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ポルフィリン色素、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、キノフタロン系色素などから選択することが有利である。
＜固定治具＞
前記固定治具は、前記加工対象物を固定する部材としてなる。例えば、前記固定治具は、装着孔が複数穿設されており、該装着孔に複数の前記加工対象物を固定する。
前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態では、前記加工対象物と前記固定治具との間に、前記加工対象物の厚さと前記固定治具の装着孔の深さとの差に基づく段差、及び前記加工対象物の外周と該加工対象物を固定する前記固定治具の装着孔の内周との差に基づく隙間が生ずる。
前記フォーカスサーボ制御によれば、このような段差及び隙間の箇所に、該段差及び隙間上に配される前記光走査膜によりスロープのある橋掛けを形成して安定したフォーカスサーボ制御を可能にしている。
このような点から前記段差としては、特に制限はないが、安定したフォーカスサーボ制御を行う観点からは、１００μｍ以下が好ましく、２５μｍ以下がより好ましい。
また、前記隙間としては、特に制限はないが、１，０００μｍ以下が好ましく、３３３μｍ以下がより好ましい。
レーザ光照射位置の移動速度を５ｍ／ｓとした場合、前記段差が１００μｍ以下で、前記隙間が１，０００μｍ以下であれば、後述する光加工ヘッドでフォーカスサーボ制御を行う際、対物レンズを駆動するアクチュエータの振動制御条件を１，０００ｍ／ｓ２にすることで、安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる。
前記段差が２５μｍ以下で、前記隙間が３３３μｍ以下であれば、前記アクチュエータの振動条件を２００ｍ／ｓ２にすることで、安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる。
前記固定治具は、前記加工対象物を固定する部材としてなる。例えば、前記固定治具は、装着孔が複数穿設されており、該装着孔に複数の前記加工対象物を固定する。
前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態では、前記加工対象物と前記固定治具との間に、前記加工対象物の厚さと前記固定治具の装着孔の深さとの差に基づく段差、及び前記加工対象物の外周と該加工対象物を固定する前記固定治具の装着孔の内周との差に基づく隙間が生ずる。
前記フォーカスサーボ制御によれば、このような段差及び隙間の箇所に、該段差及び隙間上に配される前記光走査膜によりスロープのある橋掛けを形成して安定したフォーカスサーボ制御を可能にしている。
このような点から前記段差としては、特に制限はないが、安定したフォーカスサーボ制御を行う観点からは、１００μｍ以下が好ましく、２５μｍ以下がより好ましい。
また、前記隙間としては、特に制限はないが、１，０００μｍ以下が好ましく、３３３μｍ以下がより好ましい。
レーザ光照射位置の移動速度を５ｍ／ｓとした場合、前記段差が１００μｍ以下で、前記隙間が１，０００μｍ以下であれば、後述する光加工ヘッドでフォーカスサーボ制御を行う際、対物レンズを駆動するアクチュエータの振動制御条件を１，０００ｍ／ｓ２にすることで、安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる。
前記段差が２５μｍ以下で、前記隙間が３３３μｍ以下であれば、前記アクチュエータの振動条件を２００ｍ／ｓ２にすることで、安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる。
前記固定治具にセットする前記加工対象物の枚数の下限としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２枚以上が好ましく、３枚以上がより好ましく、４枚以上が特に好ましい。
前記固定治具にセットする前記加工対象物の枚数の上限としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１，０００枚以下が好ましく、１００枚以下がより好ましく、５０枚以下が更に好ましく、２０枚以下が特に好ましい。
前記固定治具にセットする前記加工対象物の枚数が、２枚未満であると、前記加工対象物の効率的な加工が困難であり、１，０００枚を超えると、設置時間がかかりすぎ、全体の効率が下がることがある。一方、前記加固定治具にセットする前記加工対象物の枚数の上限、及び下限が、前記特に好ましい範囲内であると、加工効率が高まる点で有利である。
なお、前記固定治具にセットする複数の加工対象物の大きさは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
前記固定治具にセットする前記加工対象物の枚数の上限としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１，０００枚以下が好ましく、１００枚以下がより好ましく、５０枚以下が更に好ましく、２０枚以下が特に好ましい。
前記固定治具にセットする前記加工対象物の枚数が、２枚未満であると、前記加工対象物の効率的な加工が困難であり、１，０００枚を超えると、設置時間がかかりすぎ、全体の効率が下がることがある。一方、前記加固定治具にセットする前記加工対象物の枚数の上限、及び下限が、前記特に好ましい範囲内であると、加工効率が高まる点で有利である。
なお、前記固定治具にセットする複数の加工対象物の大きさは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
＜光加工ヘッド＞
前記光加工ヘッドは、前記加工用レーザ光を対物レンズにより集光して照射し、該加工用レーザ光の焦点を前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に合わせる。そして前記加工用レーザ光の焦点は後述するスピンドルモータおよびフィードモータの回転により走査される。
この態様においては、前記光走査膜の第１の面に前記加工用レーザ光の焦点を合わせることで、前記加工対象物の加工を行うとともに、該加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいてフォーカスサーボ制御を行う。
また、トラッキングサーボ制御を行う場合も、前記加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、トラッキングサーボ制御を行う。
前記光加工ヘッドは、前記加工用レーザ光を対物レンズにより集光して照射し、該加工用レーザ光の焦点を前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に合わせる。そして前記加工用レーザ光の焦点は後述するスピンドルモータおよびフィードモータの回転により走査される。
この態様においては、前記光走査膜の第１の面に前記加工用レーザ光の焦点を合わせることで、前記加工対象物の加工を行うとともに、該加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいてフォーカスサーボ制御を行う。
また、トラッキングサーボ制御を行う場合も、前記加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、トラッキングサーボ制御を行う。
また、他の態様として、前記加工用レーザ光とは独立した前記サーボ用レーザ光を用いてサーボ制御を行う場合には、前記光加工ヘッドは、前記加工用レーザ光と前記サーボ用レーザ光とを照射し、該加工用レーザ光を前記光走査膜の第１の面に焦点を合わせ、前記サーボ用レーザ光を前記光走査膜の第１の面又は第１の面とは反対側の第２の面に焦点を合わせる。なお、前記サーボ用レーザ光の焦点を合わせる面として好ましいのは前記第２の面である。
この態様においては、前記光走査膜における第１の面に前記加工用レーザ光の焦点を合わせることで、前記加工対象物の加工を行うとともに、前記サーボ用レーザ光の焦点を前記光走査膜の前記第２の面に合わせることで該サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づくフォーカスサーボ制御を行う。
この態様によれば、前記光走査膜の第１の面で合焦される前記加工用レーザ光の反射光の強度に比べ、前記第２の面で合焦される前記サーボ用レーザ光の反射光の強度には大きな変動がないことから、より安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる。
また、トラッキングサーボ制御を行う場合も、前記サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、トラッキングサーボ制御を行う。
この態様においては、前記光走査膜における第１の面に前記加工用レーザ光の焦点を合わせることで、前記加工対象物の加工を行うとともに、前記サーボ用レーザ光の焦点を前記光走査膜の前記第２の面に合わせることで該サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づくフォーカスサーボ制御を行う。
この態様によれば、前記光走査膜の第１の面で合焦される前記加工用レーザ光の反射光の強度に比べ、前記第２の面で合焦される前記サーボ用レーザ光の反射光の強度には大きな変動がないことから、より安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる。
また、トラッキングサーボ制御を行う場合も、前記サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、トラッキングサーボ制御を行う。
−加工用レーザ光及びサーボ用レーザ光−
前記加工用レーザ光及び前記サーボ用レーザ光の波長としては、大きなレーザパワーが得られる波長であればよく、例えば、前記有機層に色素を用いる場合は、１９３ｎｍ、２１０ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど、１，０００ｎｍ以下が好ましい。
前記加工用レーザ光及び前記サーボ用レーザ光の波長としては、大きなレーザパワーが得られる波長であればよく、例えば、前記有機層に色素を用いる場合は、１９３ｎｍ、２１０ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど、１，０００ｎｍ以下が好ましい。
また、前記サーボ用レーザ光としては、前記加工用レーザ光の波長と異なる波長を有するレーザ光を用いることが好ましく、具体的には、前記加工用レーザ光としては、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いることが好ましく、前記サーボ用レーザ光としては、波長６５０ｎｍのレーザ光を用いることが好ましい。
前記サーボ用レーザ光を前記加工用レーザ光の波長と異なるレーザ光とすると、光走査膜を前記サーボ用レーザ光を反射させ前記加工用レーザ光を透過させる波長選択性材料によりコーティングさせることで、容易に前記サーボ用レーザ光の焦点を前記第２の面に合わせることができ、強度の高いサーボ用の反射光が得られるので安定したサーボ制御が可能となる。
前記サーボ用レーザ光を前記加工用レーザ光の波長と異なるレーザ光とすると、光走査膜を前記サーボ用レーザ光を反射させ前記加工用レーザ光を透過させる波長選択性材料によりコーティングさせることで、容易に前記サーボ用レーザ光の焦点を前記第２の面に合わせることができ、強度の高いサーボ用の反射光が得られるので安定したサーボ制御が可能となる。
また、前記加工用レーザ及び前記サーボ用レーザの種類としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなど、どのようなレーザであってもよい。ただし、光学系を簡単にするために、固体レーザや半導体レーザを採用するのが好ましい。前記加工用レーザ光は、連続光およびパルス光の照射が可能であり、前記パルス光の場合は、自在に発光間隔が変更可能なレーザ光を採用するのが好ましい。前記サーボ用レーザ光は、前記連続光のみ照射できればよい。ただし、どちらのレーザ光も、安価なものとして半導体レーザを採用するのが好ましい。前記パルス光の照射は、前記レーザ光源に供給する駆動信号をパルス信号にすればよいが、これ以外に外部変調素子により変調するようにしてもよい。
また、レーザパワーは、加工速度を高めるためには高い方が好ましい。ただし、レーザパワーを高めるにつれ、スキャン速度（レーザ光で有機層を走査する速度）を上げなければならない。そのため、前記レーザパワーの上限値は、前記スキャン速度の上限値を考慮して、１００Ｗ以下が好ましく、１０Ｗ以下がより好ましく、５Ｗ以下が更に好ましく、１Ｗ以下が特に好ましい。また、レーザパワーの下限値は、０．１ｍＷ以上が好ましく、０．５ｍＷ以上がより好ましく、１ｍＷ以上が更に好ましい。
＜光走査膜＞
前記光走査膜は、前記加工対象物及び前記固定治具の段差の箇所でスロープを形成し、急峻な段差をなくすことでフォーカスサーボ制御が外れることを抑制し、また、前記加工対象物及び前記固定治具の隙間の箇所を橋掛けして、隙間をふさぐことによりフォーカスサーボ制御が外れることを抑制する機能を有する。
前記光走査膜としては、前記加工用レーザ光の一部を透過して、前記加工対象物の加工を可能とし、また、前記加工用レーザ光の一部及び前記サーボ用レーザ光の一部を反射させてサーボ制御を行うことができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができ、例えば、フィルム状のシート、及び樹脂膜等が挙げられる。
前記光走査膜は、前記加工対象物及び前記固定治具の段差の箇所でスロープを形成し、急峻な段差をなくすことでフォーカスサーボ制御が外れることを抑制し、また、前記加工対象物及び前記固定治具の隙間の箇所を橋掛けして、隙間をふさぐことによりフォーカスサーボ制御が外れることを抑制する機能を有する。
前記光走査膜としては、前記加工用レーザ光の一部を透過して、前記加工対象物の加工を可能とし、また、前記加工用レーザ光の一部及び前記サーボ用レーザ光の一部を反射させてサーボ制御を行うことができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができ、例えば、フィルム状のシート、及び樹脂膜等が挙げられる。
前記光走査膜の透過性としては、特に制限はないが、前記加工用レーザ光の波長において、１０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、５０％以上が特に好ましい。１０％に満たないと、加工対象物に充分なレーザエネルギーを供給することができなず、加工ができないことや、走査する速度を下げて加工を行うため、加工効率が低下することがある。
前記光走査膜の第１の面は、前記加工対象物及び前記固定治具の面に略一致するように配される。
該光走査膜の第１の面と、前記加工対象物及び前記固定治具の面との界面における前記加工用レーザ光の反射率としては、特に制限はないが、前記加工用レーザ光の反射光によりサーボ制御を行う場合は、下限として、０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、２％以上が特に好ましい。０．５％に満たないと、充分なフォーカスエラー信号が得られず、フォーカスサーボ制御が困難となることがある。
また、上限として、３０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１０％以下が特に好ましい。３０％を超えると、前記加工対象物に充分なレーザエネルギーを供給することができず、加工ができないことや、走査する線速を下げて加工を行うため、加工効率が低下することがある。なお、前記加工用レーザ光と波長が異なるサーボ用レーザ光を用いる場合で前記サーボ用レーザ光が前記第２の面で反射する場合には、前記サーボ用レーザ光の反射率は、高ければ高いほどよく、１００％が好ましい。
該光走査膜の第１の面と、前記加工対象物及び前記固定治具の面との界面における前記加工用レーザ光の反射率としては、特に制限はないが、前記加工用レーザ光の反射光によりサーボ制御を行う場合は、下限として、０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、２％以上が特に好ましい。０．５％に満たないと、充分なフォーカスエラー信号が得られず、フォーカスサーボ制御が困難となることがある。
また、上限として、３０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１０％以下が特に好ましい。３０％を超えると、前記加工対象物に充分なレーザエネルギーを供給することができず、加工ができないことや、走査する線速を下げて加工を行うため、加工効率が低下することがある。なお、前記加工用レーザ光と波長が異なるサーボ用レーザ光を用いる場合で前記サーボ用レーザ光が前記第２の面で反射する場合には、前記サーボ用レーザ光の反射率は、高ければ高いほどよく、１００％が好ましい。
前記光走査膜の複屈折としては、特に制限はないが、前記加工用レーザ光及び前記サーボ用レーザ光の波長において、３００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以下が特に好ましい。３００ｎｍを超えると、前記加工用レーザ光のレーザスポットが大きくなったり、必要なフォーカスサーボ制御の精度が得られないことがある。
前記光走査膜の第１の面と、前記加工対象物及び前記固定治具の面との界面における屈折率としては、特に制限はないが、上限として、２．２以下が好ましく、２．０以下がより好ましく、１．９以下が特に好ましい。また、下限として、１．３以上が好ましく、１．４以上がより好ましく、１．５以上が特に好ましい。
２．２を超えると、球面収差、材料、厚さの不均一性の影響が大きく、サーボ制御の精度が下がることがある。また、１．３に満たないと、充分な反射光が得られないことがある。
２．２を超えると、球面収差、材料、厚さの不均一性の影響が大きく、サーボ制御の精度が下がることがある。また、１．３に満たないと、充分な反射光が得られないことがある。
前記光走査膜の厚みとしては、特に制限はないが、上限として、７００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下が特に好ましい。下限として、５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上が特に好ましい。
７００μｍを超えると、被加工面に対する前記加工用レーザ光の光軸角度の垂直方向からのズレ（チルト）によって、レーザスポットが大きくなったり、必要なフォーカスサーボ制御の精度が得られないことがある。また、５μｍに満たないと、ハンドリング時にシワになったり、貼付けが困難となることがある。
前記光走査膜の厚みに応じて、前記光加工ヘッドには、球面収差補正を含めた設計の光学系を用いることが好ましい。例えば、前記光走査膜の厚みの設定からの差により前記加工用レーザ光及び前記サーボ用レーザ光の焦点に発生する球面収差を、コリメートレンズや前記加工用レーザ光及び前記サーボ用レーザ光の光路上に配されるリレーレンズで予め調整して、前記球面収差をなくすことが好ましい。
７００μｍを超えると、被加工面に対する前記加工用レーザ光の光軸角度の垂直方向からのズレ（チルト）によって、レーザスポットが大きくなったり、必要なフォーカスサーボ制御の精度が得られないことがある。また、５μｍに満たないと、ハンドリング時にシワになったり、貼付けが困難となることがある。
前記光走査膜の厚みに応じて、前記光加工ヘッドには、球面収差補正を含めた設計の光学系を用いることが好ましい。例えば、前記光走査膜の厚みの設定からの差により前記加工用レーザ光及び前記サーボ用レーザ光の焦点に発生する球面収差を、コリメートレンズや前記加工用レーザ光及び前記サーボ用レーザ光の光路上に配されるリレーレンズで予め調整して、前記球面収差をなくすことが好ましい。
前記光走査膜は、特に制限はないが、レーザ加工終了後、前記加工対象物及び前記固定治具の面から剥離可能であることが好ましい。
また、前記光走査膜は、特に制限はないが、エア吸引により前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態の前記加工対象物及び前記固定治具の面上に安定的に配されることが好ましく、この場合、前記エア吸引により前記固定治具に固定される前記加工対象物を、レーザ加工終了後、前記エア吸引の強度を変化させることにより、前記光走査膜を剥離させることが好ましい。
該エア吸引を行う手段としては、特に制限はないが、例えば、前記エア吸引の強度を変化可能な真空ポンプに接続され、前記加工対象物と前記固定治具を固定するように配される吸着スピンドルが挙げられる。
この態様によれば、前記光走査膜を剥がす際に、前記加工対象物が前記光走査膜を剥がす方向と反対側の方向に強くエア吸引されるため、前記加工対象物が付くことなく容易に前記光走査膜を剥がすことができる。
また、前記光走査膜は、特に制限はないが、エア吸引により前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態の前記加工対象物及び前記固定治具の面上に安定的に配されることが好ましく、この場合、前記エア吸引により前記固定治具に固定される前記加工対象物を、レーザ加工終了後、前記エア吸引の強度を変化させることにより、前記光走査膜を剥離させることが好ましい。
該エア吸引を行う手段としては、特に制限はないが、例えば、前記エア吸引の強度を変化可能な真空ポンプに接続され、前記加工対象物と前記固定治具を固定するように配される吸着スピンドルが挙げられる。
この態様によれば、前記光走査膜を剥がす際に、前記加工対象物が前記光走査膜を剥がす方向と反対側の方向に強くエア吸引されるため、前記加工対象物が付くことなく容易に前記光走査膜を剥がすことができる。
−フィルム状のシート−
前記光走査膜の一例である前記フィルム状のシートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に安定的に配することができる観点から、粘着性を有するフィルム状のシートであることが好ましい。
前記光走査膜の一例である前記フィルム状のシートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に安定的に配することができる観点から、粘着性を有するフィルム状のシートであることが好ましい。
前記シートの形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記光学条件を満たすように、ポリビニルアルコール、三酢酸セルロース、ポリカーボネート、ポリオレフィン、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリメチルメタアクリレートなどの透明材料を挙げることができ、これらの中でも、三酢酸セルロース、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリメチルメタアクリレートが低い複屈折を有することから好ましく、三酢酸セルロース、ポリカーボネートが特に好ましい。
−樹脂膜−
前記光走査膜の一例である前記樹脂膜の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂組成物を前記加工対象物及び前記固定治具の面上に塗布した後、硬化させることが挙げられる。この態様によれば、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に前記樹脂膜を安定して配することができる。
前記光走査膜の一例である前記樹脂膜の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂組成物を前記加工対象物及び前記固定治具の面上に塗布した後、硬化させることが挙げられる。この態様によれば、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に前記樹脂膜を安定して配することができる。
前記樹脂組成物に含まれる樹脂材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、紫外線硬化樹脂などの電磁線硬化樹脂、２液性硬化樹脂、熱硬化樹脂が好ましい。中でも、紫外線照射によって、素早く硬化させることができることから、紫外線硬化樹脂が特に好ましい。
前記紫外線硬化樹脂としては、特に制限はなく、例えば、ＳＤ６４０（ＤＩＣ社製）、ＰＡＫ０１（東洋合成製）等が挙げられ、また、前記２液性硬化樹脂としては、特に制限はなく、クリスタルレジン（日新レジン製）が挙げられる。
前記紫外線硬化樹脂としては、特に制限はなく、例えば、ＳＤ６４０（ＤＩＣ社製）、ＰＡＫ０１（東洋合成製）等が挙げられ、また、前記２液性硬化樹脂としては、特に制限はなく、クリスタルレジン（日新レジン製）が挙げられる。
前記樹脂組成物に含まれる樹脂材料の溶媒としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン；ジクロルメタン、１，２−ジクロルエタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素；ジメチルホルムアミド等のアミド；メチルシクロヘキサン等の炭化水素；テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン等のエーテル；エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノールジアセトンアルコール等のアルコール；２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール等のフッ素系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類；などが挙げられる。これらの中でも、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート、メチルエチルケトン、イソプロパノール、２，２，３，３−テトラフルオロプロパノールが特に好ましい。
前記溶媒が結合剤を含有する場合、前記結合剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばゼラチン、セルロース誘導体、デキストラン、ロジン、ゴム等の天然有機高分子物質；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン等の炭化水素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル・ポリ酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリビニルアルコール、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ゴム誘導体、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂の初期縮合物等の合成有機高分子；を挙げることができる。
前記有機層の材料として結合剤を併用する場合に、前記結合剤の使用量は、一般に色素に対して０．０１倍量〜５０倍量（質量比）が好ましく、０．１倍量〜５倍量（質量比）がより好ましい。
前記有機層の材料として結合剤を併用する場合に、前記結合剤の使用量は、一般に色素に対して０．０１倍量〜５０倍量（質量比）が好ましく、０．１倍量〜５倍量（質量比）がより好ましい。
前記樹脂膜の具体的な形成方法としては、特に制限はないが、前記固定治具の回転を利用してスピンコートする方法が好ましい。例えば、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態の前記加工対象物及び前記固定治具の面上に前記樹脂組成物を塗布し、前記加工対象物及び前記固定治具を固定するスピンドルモータを回転させて前記加工対象物及び前記固定治具の面上に一様の厚さとした後、ＵＶランプから光を照射させる等の樹脂硬化手段により、前記樹脂組成物を硬化させることが挙げられる。
このようにして形成される前記樹脂膜としては、特に制限はないが、レーザ加工終了後、前記加工対象物及び前記固定治具から容易に剥がせることが好ましい。このような観点から、前記樹脂膜と前記加工対象物及び前記固定治具との界面には、離型樹脂層が形成されることが好ましい。具体的には、前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態で、前記樹脂組成物を塗布する前に、離型剤を塗布して前記離型樹脂層を形成するか、または、前記樹脂組成物に前記離型剤を含有させて前記樹脂膜を形成することが挙げられる。
前記光走査膜としては、該光走査膜の第２の面が前記加工用レーザ光を透過させ、前記サーボ用レーザ光を反射させる波長選択性材料によりコーティングされていることが好ましい。このような波長選択材料のコーティングにより、前記加工用レーザ光から必要のない反射光が生じにくく、前記サーボ用レーザ光から必要な強度の反射光が得られるので、前記サーボ制御を効率的に精度よく行うことができるとともに、前記加工用レーザ光が前記加工対象物に照射されるまでの損失を低くすることができるので、前記加工対象物の加工を効率的に行うことができる。
前記波長選択性材料としては、特に制限はなく、例えば、ダイクロミックミラーの構成材料等が挙げられる。
前記ダイクロミックミラーの構成材料としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属を含む誘電体多層膜などが挙げられる。
前記波長選択性材料のコーティング方法としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、蒸着、スパッタ、スピンコートなどを施すことによりコーティングすることができる。
前記ダイクロミックミラーの構成材料としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属を含む誘電体多層膜などが挙げられる。
前記波長選択性材料のコーティング方法としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、蒸着、スパッタ、スピンコートなどを施すことによりコーティングすることができる。
前記光走査膜を用いたレーザ加工方法の一例を図１に基づき説明する。図１は、本発明に係るレーザ加工方法の概要を説明する概念図である。先ず、吸着スピンドル１０上に円盤状の固定治具１２を配し、エア吸引により吸着スピンドル１０上に固定治具１２を固定する。次に、固定治具１２の装着孔に対して加工対象物５を嵌め合わせ、エア吸引により固定する。次に、この固定治具１２に加工対象物５がセットされた状態で、フィルム状のシート１を配する。この状態で、光加工ヘッド２００から照射されるレーザ光を走査させてレーザ加工を行う。
このような構成からなるレーザ加工方法においては、フィルム状のシート１が固定治具１２及び加工対象物５の面上に配されるため、加工対象物５と固定治具１２との間に段差が存在する箇所でも、フィルム状のシート１がスロープを形成して、急峻な段差をなくすことでフォーカスサーボ制御が外れることが抑制され、加工対象物５と固定治具１２との間に隙間が存在する箇所でも、フィルム状のシート１がこの隙間を橋掛けして、隙間をふさぐことによりフォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
そのため、高い加工精度を維持しつつ、安定したフォーカスサーボ制御が可能となる。
このような構成からなるレーザ加工方法においては、フィルム状のシート１が固定治具１２及び加工対象物５の面上に配されるため、加工対象物５と固定治具１２との間に段差が存在する箇所でも、フィルム状のシート１がスロープを形成して、急峻な段差をなくすことでフォーカスサーボ制御が外れることが抑制され、加工対象物５と固定治具１２との間に隙間が存在する箇所でも、フィルム状のシート１がこの隙間を橋掛けして、隙間をふさぐことによりフォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
そのため、高い加工精度を維持しつつ、安定したフォーカスサーボ制御が可能となる。
＜フォーカスサーボ制御＞
前記フォーカスサーボ制御は、前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に焦点が合うよう前記加工用レーザ光を照射して、該加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて行われる。
また、前記加工用レーザ光とは独立した前記サーボ用レーザ光を用いてサーボ制御を行う場合には、前記サーボ用レーザ光を前記光走査膜の第１の面又は第１の面とは反対側の第２の面、好ましくは該第２の面に焦点が合うよう前記サーボ用レーザ光を照射して、該サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて行われる。
前記フォーカスサーボ制御は、前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に焦点が合うよう前記加工用レーザ光を照射して、該加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて行われる。
また、前記加工用レーザ光とは独立した前記サーボ用レーザ光を用いてサーボ制御を行う場合には、前記サーボ用レーザ光を前記光走査膜の第１の面又は第１の面とは反対側の第２の面、好ましくは該第２の面に焦点が合うよう前記サーボ用レーザ光を照射して、該サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて行われる。
＜トラッキングサーボ制御及び光加工ヘッド移動制御＞
前記サーボ用レーザ光を用いない場合、前記光走査膜の第１の面にトラッキング用のマークを形成し、前記加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記加工用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御を行い、該トラッキングサーボ制御において光加工ヘッド２００に対する加工用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に前記光加工ヘッドの移動制御を行う。
また、前記サーボ用レーザ光を用いる場合、前記光走査膜の第２の面に前記トラッキング用のマークを形成し、前記サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記サーボ用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御を行い、該トラッキングサーボ制御において光加工ヘッド２００に対するサーボ用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に前記光加工ヘッドの移動制御を行う。
なお、本明細書において、「平均位置」とは、トラッキングサーボ制御により対物レンズが半径方向に駆動することで、光加工ヘッド２００に対するサーボ用レーザ光の半径方向位置が変化するが、このサーボ用レーザ光の半径方向位置を等時間間隔で複数集めて平均したときの位置である。
前記サーボ用レーザ光を用いない場合、前記光走査膜の第１の面にトラッキング用のマークを形成し、前記加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記加工用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御を行い、該トラッキングサーボ制御において光加工ヘッド２００に対する加工用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に前記光加工ヘッドの移動制御を行う。
また、前記サーボ用レーザ光を用いる場合、前記光走査膜の第２の面に前記トラッキング用のマークを形成し、前記サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記サーボ用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御を行い、該トラッキングサーボ制御において光加工ヘッド２００に対するサーボ用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に前記光加工ヘッドの移動制御を行う。
なお、本明細書において、「平均位置」とは、トラッキングサーボ制御により対物レンズが半径方向に駆動することで、光加工ヘッド２００に対するサーボ用レーザ光の半径方向位置が変化するが、このサーボ用レーザ光の半径方向位置を等時間間隔で複数集めて平均したときの位置である。
前記トラッキング用マークとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、凸溝、穴、突起、反射率の異なる微細な溝、反射率の異なる微細な点などのマークが挙げられるが、前記照射されたレーザ光の反射光に基づいて作成した信号から精度よくトラッキング用マーク位置検出を行う観点から、前記光走査膜にスパイラル状の溝として形成されているものが好ましい。
前記レーザ加工、フォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御及び光加工ヘッド移動制御の詳細を図２に基づいて説明する。図２は、本発明に用いるレーザ加工装置の一構成例を示す構成図である。このレーザ加工装置は、加工対象物５及び固定治具１２を支持するテーブル２１と、加工対象物５及び固定治具１２に向けて加工用レーザ光及びサーボ用レーザ光を照射して加工対象物５を加工するとともに、サーボ制御が行われる光加工ヘッド２００を有する。テーブル２１は、スピンドルモータ３００により回転駆動され、光加工ヘッド２００はフィードモータ４００により固定治具１２の半径方向に駆動される。
スピンドルモータ３００は、その回転により、テーブル２１を回転駆動する。スピンドルモータ３００内には、テーブル２１の回転を検出して、回転検出信号を出力するエンコーダが組み込まれている。
該回転検出信号は、スピンドルモータ制御回路３０２に供給される。スピンドルモータ制御回路３０２は、エンコーダからの回転検出信号を用いてスピンドルモータ３００の回転速度を計算し、コントローラ６００によって指定された回転速度に等しくなるようにスピンドルモータ３００の回転を制御する。なお、コントローラ６００は、入力装置に入力された信号に基づき、必要な情報を表示装置６０２に表示する。
該回転検出信号は、スピンドルモータ制御回路３０２に供給される。スピンドルモータ制御回路３０２は、エンコーダからの回転検出信号を用いてスピンドルモータ３００の回転速度を計算し、コントローラ６００によって指定された回転速度に等しくなるようにスピンドルモータ３００の回転を制御する。なお、コントローラ６００は、入力装置に入力された信号に基づき、必要な情報を表示装置６０２に表示する。
フィードモータ４００は、スクリューロッドを回転させて、光加工ヘッド２００を固定治具１２の半径方向に移動させる。フィードモータ４００内にもフィードモータ４００の回転を検出して回転検出信号を出力するエンコーダが組み込まれている。
この回転検出信号は、フィードモータ制御回路４０２に出力される。フィードモータ制御回路４０２は、該エンコーダからの回転検出信号を用いてフィードモータ４００の回転速度を計算し、コントローラ６００によって指定された移動速度に等しくなるように光加工ヘッド２００の移動を制御する。即ち、フィードモータ制御回路４０２は、コントローラ６００の指示により、フィードモータ４００を駆動制御して、加工用レーザ光及びサーボ用レーザ光の照射位置を固定治具１２の指定半径位置に移動させたり、加工用レーザ光及びサーボ用レーザ光の照射位置を固定治具１２の半径方向に指定速度で移動させる。
この回転検出信号は、フィードモータ制御回路４０２に出力される。フィードモータ制御回路４０２は、該エンコーダからの回転検出信号を用いてフィードモータ４００の回転速度を計算し、コントローラ６００によって指定された移動速度に等しくなるように光加工ヘッド２００の移動を制御する。即ち、フィードモータ制御回路４０２は、コントローラ６００の指示により、フィードモータ４００を駆動制御して、加工用レーザ光及びサーボ用レーザ光の照射位置を固定治具１２の指定半径位置に移動させたり、加工用レーザ光及びサーボ用レーザ光の照射位置を固定治具１２の半径方向に指定速度で移動させる。
光加工ヘッド２００は、レーザ光源、コリメートレンズ、偏光ビームスプリッタ、１／４波長板、対物レンズ、凸レンズ、シリンドリカルレンズ、４分割フォトディテクタ、フォーカスアクチュエータ、トラッキングアクチュエータなどを有し、レーザ光源からのレーザ光を加工対象物５及び固定治具１２の面に集光させサーボ用レーザ光をフィルム状のシート１の第２の面に集光させるとともにフィルム状シート１からの反射光を受光する。
加工用レーザ光のレーザ光源は、コントローラ６００によって作動制御される発光信号生成回路２０４、加工用レーザ駆動回路２０２によって駆動制御される。また、サーボ用レーザ光のレーザ光源はコントローラ６００によって作動制御されるサーボ用レーザ駆動回路２０６によって駆動制御される。発光信号生成回路２０４は、コントローラ６００からの加工模様を表すデータを入力して、同データに対応したパルス列信号を加工用レーザ駆動回路２０２に供給する。加工用レーザ駆動回路２０２、及びサーボ用レーザ駆動回路２０６は、コントローラ６００によって制御され、発光信号生成回路２０４からのパルス列信号に対応した駆動信号および一定強度の駆動信号をそれぞれのレーザ光源に供給する。
加工用レーザ光のレーザ光源は、コントローラ６００によって作動制御される発光信号生成回路２０４、加工用レーザ駆動回路２０２によって駆動制御される。また、サーボ用レーザ光のレーザ光源はコントローラ６００によって作動制御されるサーボ用レーザ駆動回路２０６によって駆動制御される。発光信号生成回路２０４は、コントローラ６００からの加工模様を表すデータを入力して、同データに対応したパルス列信号を加工用レーザ駆動回路２０２に供給する。加工用レーザ駆動回路２０２、及びサーボ用レーザ駆動回路２０６は、コントローラ６００によって制御され、発光信号生成回路２０４からのパルス列信号に対応した駆動信号および一定強度の駆動信号をそれぞれのレーザ光源に供給する。
また、フィルム状シート１に照射されたサーボ用レーザ光の反射光は、４分割ディテクタに導かれて受光される。４分割フォトディテクタは、信号増幅回路１０２を介して出力される受光信号をフォーカスエラー信号生成回路１０４に供給する。フォーカスエラー信号生成回路１０４は、信号増幅回路１０２からの受光信号に基づいてフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスサーボ回路１０６に出力する。フォーカスサーボ回路１０６は、コントローラ６００により指示されて作動開始し、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、ドライブ回路１０８に供給する。ドライブ回路１０８は、このフォーカスサーボ信号に応じて光加工ヘッド２００内のフォーカスアクチュエータを駆動制御し、加工用レーザ光がフィルム状シート１の第１の面に合焦され、サーボ用レーザ光がフィルム状シート１の第２の面に合焦される。
また、フィルム状シート１のトラッキング用マークに照射されたサーボ用レーザ光の反射光は、４分割フォトディテクタにより受光される。４分割フォトディテクタは、信号増幅回路１０２を介して出力される受光信号をトラッキングエラー信号生成回路１２０に供給する。トラッキングエラー信号生成回路１２０は、信号増幅回路１０２からの受光信号に基づいてトラッキングエラー信号を生成し、トラッキングサーボ回路１２２に出力する。トラッキングサーボ回路１２２は、コントローラ６００により指示されて作動開始し、トラッキングエラー信号に基づいてトラッキングサーボ信号を生成し、ドライブ回路１２４に供給する。ドライブ回路１２４は、このトラッキングサーボ信号に応じて光加工ヘッド２００内のトラッキングアクチュエータを駆動制御する。
また、トラッキングサーボ信号は、スレッドサーボ回路１２６に供給される。スレッドサーボ回路１２６は、トラッキングサーボ信号の直流成分を０にするための信号であるスレッドサーボ信号を生成し、フィードモータ制御回路４０２にスレッドサーボ信号を供給する。フィードモータ制御回路４０２は、このスレッドサーボ信号に応じてフィードモータ４００を駆動制御する。
トラッキングアクチュエータの駆動制御及びフィードモータ４００の駆動制御により、サーボ用レーザ光の焦点は、フィルム状シート１のトラッキング用マークを追従する。これにより加工用レーザ光の焦点は、加工対象物５及び固定治具１２の面（フィルム状シート１の第１の面）に合ったままトラッキング用マークと同じ模様を描くように移動する。
これらの動作により、レーザ加工、フォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御、及び光加工ヘッドの移動制御が行われる。
なお、その他の詳細な動作については、特開２００７-２１６２６３号公報、特開２００８−９３７２３号公報、特開２００８−９３７２４号公報、特開２００８−２００７４５号公報、特開２００９−８２９３２号公報、特開２００９−８７４３４号公報に記載の事項を適用することができる。
また、トラッキングサーボ信号は、スレッドサーボ回路１２６に供給される。スレッドサーボ回路１２６は、トラッキングサーボ信号の直流成分を０にするための信号であるスレッドサーボ信号を生成し、フィードモータ制御回路４０２にスレッドサーボ信号を供給する。フィードモータ制御回路４０２は、このスレッドサーボ信号に応じてフィードモータ４００を駆動制御する。
トラッキングアクチュエータの駆動制御及びフィードモータ４００の駆動制御により、サーボ用レーザ光の焦点は、フィルム状シート１のトラッキング用マークを追従する。これにより加工用レーザ光の焦点は、加工対象物５及び固定治具１２の面（フィルム状シート１の第１の面）に合ったままトラッキング用マークと同じ模様を描くように移動する。
これらの動作により、レーザ加工、フォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御、及び光加工ヘッドの移動制御が行われる。
なお、その他の詳細な動作については、特開２００７-２１６２６３号公報、特開２００８−９３７２３号公報、特開２００８−９３７２４号公報、特開２００８−２００７４５号公報、特開２００９−８２９３２号公報、特開２００９−８７４３４号公報に記載の事項を適用することができる。
以下、本発明のレーザ加工方法の例として、第１から第５の実施形態を説明するが、本発明の技術的思想は、これらの例に限られるものではない。
＜＜第１の実施形態＞＞
第１の実施形態を図３を用いて説明する。図３は、第１実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態においては、吸着スピンドル１０上にエア吸引により固定された固定治具１２の装着孔に加工対象物５が固定されている。加工対象物５と固定治具１２とは、段差を有して隣接し、該加工対象物５と固定治具１２との間には、隙間が存在している。なお、図３において、段差は、固定治具１２の表面に対して加工対象物５の表面の高さ位置が高くされているが、加工対象物５の表面に対して固定治具１２の表面の高さ位置が高くされていてもよい。
このように固定治具１２に加工対象物５がセットされた状態で、該固定治具１２及び加工対象物５の面上にフィルム状シート１を配する。
この状態で、加工用レーザ光２を走査させ、加工用レーザ光２の反射光から生成される信号に基づき、フィルム状シート１における加工対象物５及び固定治具１２の面側の第１の面１５に加工用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行い、また、加工対象物５を加工する。
この際、加工用レーザ光２は、段差の箇所にフィルム状シート１が形成するスロープを追従するように移動することで急激な変動がなくなり、フォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
また、加工用レーザ光２は、隙間の箇所にフィルム状シート１が橋掛けされているため、フィルム状シート１を追従するように移動することでフォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
そのため、高い加工精度を維持しつつ、隣接する加工対象物と固定治具との間に段差および隙間を有する場合でも安定したフォーカスサーボ制御が可能となる。
なお、該第１の実施形態のように、サーボ用レーザ光を使用しない場合には、反射光を受光する４分割フォトディテクタに向かう光路上にピンホール板を設置することにより、フィルム状シート１の第１の面１５以外で反射する反射光を除去することが好ましい。
第１の実施形態を図３を用いて説明する。図３は、第１実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態においては、吸着スピンドル１０上にエア吸引により固定された固定治具１２の装着孔に加工対象物５が固定されている。加工対象物５と固定治具１２とは、段差を有して隣接し、該加工対象物５と固定治具１２との間には、隙間が存在している。なお、図３において、段差は、固定治具１２の表面に対して加工対象物５の表面の高さ位置が高くされているが、加工対象物５の表面に対して固定治具１２の表面の高さ位置が高くされていてもよい。
このように固定治具１２に加工対象物５がセットされた状態で、該固定治具１２及び加工対象物５の面上にフィルム状シート１を配する。
この状態で、加工用レーザ光２を走査させ、加工用レーザ光２の反射光から生成される信号に基づき、フィルム状シート１における加工対象物５及び固定治具１２の面側の第１の面１５に加工用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行い、また、加工対象物５を加工する。
この際、加工用レーザ光２は、段差の箇所にフィルム状シート１が形成するスロープを追従するように移動することで急激な変動がなくなり、フォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
また、加工用レーザ光２は、隙間の箇所にフィルム状シート１が橋掛けされているため、フィルム状シート１を追従するように移動することでフォーカスサーボ制御が外れることが抑制される。
そのため、高い加工精度を維持しつつ、隣接する加工対象物と固定治具との間に段差および隙間を有する場合でも安定したフォーカスサーボ制御が可能となる。
なお、該第１の実施形態のように、サーボ用レーザ光を使用しない場合には、反射光を受光する４分割フォトディテクタに向かう光路上にピンホール板を設置することにより、フィルム状シート１の第１の面１５以外で反射する反射光を除去することが好ましい。
＜＜第２の実施形態＞＞
第２の実施形態を図４を用いて説明する。図４は、第２実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態においては、加工用レーザ光２と、サーボ用レーザ光３とを用いて加工対象物５の加工とフォーカスサーボ制御とが行われる。
即ち、光加工ヘッドから加工用レーザ光２とサーボ用レーザ光３とを照射し、両方のレーザ光を走査させ、サーボ用レーザ光３の反射光から作成される信号に基づいてフィルム状シート１の第１の面１５と反対側の第２の面１６にサーボ用レーザ光３の焦点が合うようフォーカスサーボ制御が行われる。このとき、加工用レーザ光２の焦点は、加工対象物５および固定治具１２の面（フィルム状シート１の第１の面１５）に合うよう２つのレーザ光の焦点位置は調整されている。
この実施形態によれば、フィルム状シート１の表面に波長選択性材料をコーティングすることで、損失なく加工用レーザ光２を透過させるとともに、サーボ用レーザ光３の大部分を反射させることができ、加工用レーザ光２がフィルム状シート１の第１の面１５で合焦する場合と比べて反射光の強度に大きな変動がなく強度の高い反射光を得ることができるので安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる。なお、前記事項以外の事項は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
第２の実施形態を図４を用いて説明する。図４は、第２実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態においては、加工用レーザ光２と、サーボ用レーザ光３とを用いて加工対象物５の加工とフォーカスサーボ制御とが行われる。
即ち、光加工ヘッドから加工用レーザ光２とサーボ用レーザ光３とを照射し、両方のレーザ光を走査させ、サーボ用レーザ光３の反射光から作成される信号に基づいてフィルム状シート１の第１の面１５と反対側の第２の面１６にサーボ用レーザ光３の焦点が合うようフォーカスサーボ制御が行われる。このとき、加工用レーザ光２の焦点は、加工対象物５および固定治具１２の面（フィルム状シート１の第１の面１５）に合うよう２つのレーザ光の焦点位置は調整されている。
この実施形態によれば、フィルム状シート１の表面に波長選択性材料をコーティングすることで、損失なく加工用レーザ光２を透過させるとともに、サーボ用レーザ光３の大部分を反射させることができ、加工用レーザ光２がフィルム状シート１の第１の面１５で合焦する場合と比べて反射光の強度に大きな変動がなく強度の高い反射光を得ることができるので安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる。なお、前記事項以外の事項は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
＜＜第３の実施形態＞＞
第３の実施形態を図５を用いて説明する。図５は、第３実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態においては、フィルム状シート１の第１の面１５にトラッキング用マーク１７が形成され、加工用レーザ光２の反射光から生成される信号に基づいて、トラッキング用マーク１７に加工用レーザ光２の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において光加工ヘッドに対する加工用レーザ光２の平均位置が変化しないよう、固定治具１２の半径方向に光加工ヘッドの移動制御が高精度に行われる。
この実施形態によれば、トラッキング用マーク１７を加工用レーザ光２の焦点が追従するようトラッキングサーボ制御が行われることから、加工対象物５に位置精度よく加工を行うことが可能となる。
なお、前記事項以外の事項は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
第３の実施形態を図５を用いて説明する。図５は、第３実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態においては、フィルム状シート１の第１の面１５にトラッキング用マーク１７が形成され、加工用レーザ光２の反射光から生成される信号に基づいて、トラッキング用マーク１７に加工用レーザ光２の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において光加工ヘッドに対する加工用レーザ光２の平均位置が変化しないよう、固定治具１２の半径方向に光加工ヘッドの移動制御が高精度に行われる。
この実施形態によれば、トラッキング用マーク１７を加工用レーザ光２の焦点が追従するようトラッキングサーボ制御が行われることから、加工対象物５に位置精度よく加工を行うことが可能となる。
なお、前記事項以外の事項は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
＜＜第４の実施形態＞＞
第４の実施形態を図６を用いて説明する。図６は、第４実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態においては、加工用レーザ光２と、サーボ用レーザ光３とを用いて加工対象物５の加工、フォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御、及び光加工ヘッドの移動制御とが行われる。
即ち、フィルム状シート１の第２の面１６にトラッキング用マーク１７が形成され、サーボ用レーザ光３の反射光から作成される信号に基づいて、トラッキング用マーク１７にサーボ用レーザ光３の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において光加工ヘッドに対するサーボ用レーザ光３の平均位置が変化しないよう、固定治具１２の半径方向に光加工ヘッドの移動制御が高精度に行われる。
この実施形態によれば、トラッキング用マーク１７にサーボ用レーザ光３の焦点が追従するようトラッキングサーボ制御が行われることから、加工対象物５に位置精度よく加工を行うことが可能となることに加え、加工用レーザ光２の反射光がフィルム状シート１の第１の面１５で合焦する場合と比べて反射光の強度に大きな変動がなく強度の高い反射光を得ることができるので安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる
なお、前記事項以外の事項は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
第４の実施形態を図６を用いて説明する。図６は、第４実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態においては、加工用レーザ光２と、サーボ用レーザ光３とを用いて加工対象物５の加工、フォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御、及び光加工ヘッドの移動制御とが行われる。
即ち、フィルム状シート１の第２の面１６にトラッキング用マーク１７が形成され、サーボ用レーザ光３の反射光から作成される信号に基づいて、トラッキング用マーク１７にサーボ用レーザ光３の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において光加工ヘッドに対するサーボ用レーザ光３の平均位置が変化しないよう、固定治具１２の半径方向に光加工ヘッドの移動制御が高精度に行われる。
この実施形態によれば、トラッキング用マーク１７にサーボ用レーザ光３の焦点が追従するようトラッキングサーボ制御が行われることから、加工対象物５に位置精度よく加工を行うことが可能となることに加え、加工用レーザ光２の反射光がフィルム状シート１の第１の面１５で合焦する場合と比べて反射光の強度に大きな変動がなく強度の高い反射光を得ることができるので安定したフォーカスサーボ制御を行うことができる
なお、前記事項以外の事項は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
＜＜第５の実施形態＞＞
第５の実施形態を図７を用いて説明する。図７は、第５実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態は、第２の実施形態の変形例であり、フィルム状シート１に替えて樹脂膜６が加工対象物５及び固定治具１２の面上に配されている。また、樹脂膜６の第２の面１６には、波長選択性材料がコーティングされている。
この樹脂膜６の形成方法を図８を用いて説明する。図８は、第５実施形態に係るレーザ加工方法の概要を説明する概念図である。
先ず、固定治具１２の装着孔に加工対象物５を固定し、樹脂塗布用ノズル１３から加工対象物５及び固定治具１２の面上に樹脂組成物を塗布する。この状態でスピンドルモータの駆動により回転させて、加工対象物５及び固定治具１２の面上に樹脂組成物を均一な状態にする。この際、硬化させる樹脂膜６の厚みが所望の厚みになるように、樹脂組成物の塗布量及びテーブルの回転速度等の条件を予め調整しておくようにする。
次いで、ＵＶランプ１４から紫外線を照射し、樹脂組成物を硬化させるとともに乾燥させて、樹脂膜６を形成する。この状態で、光加工ヘッド２００から加工用レーザ光２とサーボ用レーザ光３を照射してレーザ加工を行う。
なお、前記事項以外の事項は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
第５の実施形態を図７を用いて説明する。図７は、第５実施形態に係るレーザ加工方法における加工方法を説明する説明図である。
この実施形態は、第２の実施形態の変形例であり、フィルム状シート１に替えて樹脂膜６が加工対象物５及び固定治具１２の面上に配されている。また、樹脂膜６の第２の面１６には、波長選択性材料がコーティングされている。
この樹脂膜６の形成方法を図８を用いて説明する。図８は、第５実施形態に係るレーザ加工方法の概要を説明する概念図である。
先ず、固定治具１２の装着孔に加工対象物５を固定し、樹脂塗布用ノズル１３から加工対象物５及び固定治具１２の面上に樹脂組成物を塗布する。この状態でスピンドルモータの駆動により回転させて、加工対象物５及び固定治具１２の面上に樹脂組成物を均一な状態にする。この際、硬化させる樹脂膜６の厚みが所望の厚みになるように、樹脂組成物の塗布量及びテーブルの回転速度等の条件を予め調整しておくようにする。
次いで、ＵＶランプ１４から紫外線を照射し、樹脂組成物を硬化させるとともに乾燥させて、樹脂膜６を形成する。この状態で、光加工ヘッド２００から加工用レーザ光２とサーボ用レーザ光３を照射してレーザ加工を行う。
なお、前記事項以外の事項は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
第１の実施形態に基づくレーザ加工を行った。なお、具体的なレーザ加工条件は以下の通りである。
・レーザ加工装置（ＮＥＯ１０００、パルステック工業社製）
・加工条件
光源 加工用レーザ ４０５ｎｍ
サーボ用レーザ ６６０ｎｍ
段差 ±２０μｍ
隙間 １００μｍ
・シート状フィルム（ＰＣフィルム０．１ｍｍｔ）
・カットオフ周波数 １ｋＨｚ
第１の実施形態に基づくレーザ加工を行った。なお、具体的なレーザ加工条件は以下の通りである。
・レーザ加工装置（ＮＥＯ１０００、パルステック工業社製）
・加工条件
光源 加工用レーザ ４０５ｎｍ
サーボ用レーザ ６６０ｎｍ
段差 ±２０μｍ
隙間 １００μｍ
・シート状フィルム（ＰＣフィルム０．１ｍｍｔ）
・カットオフ周波数 １ｋＨｚ
（実施例２）
実施例１における第１の実施形態に基づくレーザ加工を第２の実施形態に基づくレーザ加工に替え、これ以外は、実施例１と条件を同様にして、実施例２におけるレーザ加工を行った。
実施例１における第１の実施形態に基づくレーザ加工を第２の実施形態に基づくレーザ加工に替え、これ以外は、実施例１と条件を同様にして、実施例２におけるレーザ加工を行った。
（実施例３）
実施例１における第１の実施形態に基づくレーザ加工を第３の実施形態に基づくレーザ加工に替え、これ以外は、実施例１と条件を同様にして、実施例３におけるレーザ加工を行った。
実施例１における第１の実施形態に基づくレーザ加工を第３の実施形態に基づくレーザ加工に替え、これ以外は、実施例１と条件を同様にして、実施例３におけるレーザ加工を行った。
（実施例４）
実施例１における第１の実施形態に基づくレーザ加工を第４の実施形態に基づくレーザ加工に替え、これ以外は、実施例１と条件を同様にして、実施例４におけるレーザ加工を行った。
実施例１における第１の実施形態に基づくレーザ加工を第４の実施形態に基づくレーザ加工に替え、これ以外は、実施例１と条件を同様にして、実施例４におけるレーザ加工を行った。
（実施例５）
実施例１における第１の実施形態に基づくレーザ加工を第５の実施形態に基づくレーザ加工に替え、これ以外は、実施例１と条件を同様にして、実施例５におけるレーザ加工を行った。
また、樹脂膜６は、クリスタルレジン（日新レジン製）をスピンコートして形成した。
実施例１における第１の実施形態に基づくレーザ加工を第５の実施形態に基づくレーザ加工に替え、これ以外は、実施例１と条件を同様にして、実施例５におけるレーザ加工を行った。
また、樹脂膜６は、クリスタルレジン（日新レジン製）をスピンコートして形成した。
（比較例１）
実施例１において、加工対象物５及び固定治具１２の面上にフィルム状シート１を配さないこと以外は、実施例１と条件を同様にして、比較例１におけるレーザ加工を行った。
実施例１において、加工対象物５及び固定治具１２の面上にフィルム状シート１を配さないこと以外は、実施例１と条件を同様にして、比較例１におけるレーザ加工を行った。
（比較例２）
比較例１において、フォーカスエラー信号のＳ字検出距離を大きく設定し、サーボ回路におけるカットオフ周波数を小さく設定したこと以外は、比較例１と条件を同様にして、比較例２におけるレーザ加工を行った。
比較例１において、フォーカスエラー信号のＳ字検出距離を大きく設定し、サーボ回路におけるカットオフ周波数を小さく設定したこと以外は、比較例１と条件を同様にして、比較例２におけるレーザ加工を行った。
（加工精度の評価方法）
実施例１〜５及び比較例１、２におけるレーザ加工の加工精度は、レーザ加工後の加工対象物の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）により観察することで評価を行うことができる。ここでは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察結果をもとに、以下の評価基準で評価を行った。
−評価基準−
○：加工対象物全面に渡って正常な加工跡が形成される
×：加工対象物の一部に異常な加工跡が形成される。または、レーザ加工の途中でサーボ制御が外れ、加工跡が形成されない
実施例１〜５及び比較例１、２におけるレーザ加工の加工精度は、レーザ加工後の加工対象物の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）により観察することで評価を行うことができる。ここでは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察結果をもとに、以下の評価基準で評価を行った。
−評価基準−
○：加工対象物全面に渡って正常な加工跡が形成される
×：加工対象物の一部に異常な加工跡が形成される。または、レーザ加工の途中でサーボ制御が外れ、加工跡が形成されない
本発明のレーザ加工方法は、ＬＥＤウェハ、半導体ウェハなどの基板のレーザ加工に関するレーザ加工分野に広く用いることができる。
１ フィルム状シート
２ 加工用レーザ光
３ サーボ用レーザ光
５ 加工対象物
６ 樹脂膜
１０ 吸着スピンドル
１２ 固定治具
１３ 樹脂塗布用ノズル
１４ ＵＶランプ
１５ 第１の面
１６ 第２の面
１７ トラッキング用マーク
２１ テーブル
１０２ 信号増幅回路
１０４ フォーカスエラー信号生成回路
１０６ フォーカスサーボ回路
１０８、１２４ ドライブ回路
１２０ トラッキングエラー信号生成回路
１２２ トラッキングサーボ回路
１２６ スレッドサーボ回路
２００ 光加工ヘッド
２０２ 加工用レーザ駆動回路
２０４ 発光信号生成回路
２０６ サーボ用レーザ駆動回路
３００ スピンドルモータ
３０２ スピンドルモータ制御回路
４００ フィードモータ
４０２ フィードモータ駆動回路
６００ コントローラ
６０２ 表示装置
６０４ 入力装置
２ 加工用レーザ光
３ サーボ用レーザ光
５ 加工対象物
６ 樹脂膜
１０ 吸着スピンドル
１２ 固定治具
１３ 樹脂塗布用ノズル
１４ ＵＶランプ
１５ 第１の面
１６ 第２の面
１７ トラッキング用マーク
２１ テーブル
１０２ 信号増幅回路
１０４ フォーカスエラー信号生成回路
１０６ フォーカスサーボ回路
１０８、１２４ ドライブ回路
１２０ トラッキングエラー信号生成回路
１２２ トラッキングサーボ回路
１２６ スレッドサーボ回路
２００ 光加工ヘッド
２０２ 加工用レーザ駆動回路
２０４ 発光信号生成回路
２０６ サーボ用レーザ駆動回路
３００ スピンドルモータ
３０２ スピンドルモータ制御回路
４００ フィードモータ
４０２ フィードモータ駆動回路
６００ コントローラ
６０２ 表示装置
６０４ 入力装置
Claims (10)
- 複数の加工対象物を固定治具にセットし、光加工ヘッドから集光して照射される加工用レーザ光を前記加工対象物及び前記固定治具に対し走査させて、前記加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、
前記加工対象物を前記固定治具にセットした状態で、前記加工対象物及び前記固定治具の面上に、前記加工用レーザ光を走査させる光走査膜を配し、前記光走査膜における前記加工対象物及び前記固定治具の面側の第１の面に前記加工用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行うことを特徴とするレーザ加工方法。 - 光加工ヘッドから加工用レーザ光とサーボ用レーザ光とを集光して照射し、
前記サーボ用レーザ光を加工対象物及び前記固定治具に対し走査させ、該サーボ用レーザの反射光から作成される信号に基づいて光走査膜の第１の面又は前記第１の面と反対側の第２の面に前記サーボ用レーザ光の焦点が合うようフォーカスサーボ制御を行う請求項１に記載のレーザ加工方法。 - 光走査膜が、フィルム状のシートである請求項１から２のいずれかに記載のレーザ加工方法。
- 光走査膜が、樹脂組成物を加工対象物及び固定治具の面上に塗布させた後、硬化させることにより形成される樹脂膜である請求項１から２のいずれかに記載のレーザ加工方法。
- サーボ用レーザ光が、加工用レーザ光の波長と異なる波長を有するレーザ光であり、
光走査膜の第２の面が、前記加工用レーザ光を透過させ、前記サーボ用レーザ光を反射させる波長選択性材料によりコーティングされている請求項２から４のいずれかに記載のレーザ加工方法。 - 固定治具が円盤状である請求項１から５のいずれかに記載のレーザ加工方法。
- 光走査膜の第１の面にトラッキング用のマークが形成され、加工用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記加工用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において前記光加工ヘッドに対する加工用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に前記光加工ヘッドの移動制御が行われる請求項６に記載のレーザ加工方法。
- 光走査膜の第２の面にトラッキング用のマークが形成され、サーボ用レーザ光の反射光から作成される信号に基づいて、前記トラッキング用マークに前記サーボ用レーザ光の焦点が合うようトラッキングサーボ制御が行われ、該トラッキングサーボ制御において前記光加工ヘッドに対する加工用レーザ光の平均位置が変化しないよう、前記固定治具の半径方向に光加工ヘッドの移動制御が行われる請求項６に記載のレーザ加工方法。
- 加工対象物を固定治具にセットした状態において、前記加工対象物の面と該加工対象物に隣接する前記固定治具の面との段差が１，０００μｍ以下であり、前記加工対象物と該加工対象物に隣接する前記固定治具との間の隙間が１００μｍ以下である請求項１から８のいずれかに記載のレーザ加工方法。
- エア吸引により固定治具に固定される加工対象物を、レーザ加工終了後、前記エア吸引の強度を変化させた後、光走査膜から剥離させる請求項１から９のいずれかに記載のレーザ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009246812A JP2011092954A (ja) | 2009-10-27 | 2009-10-27 | レーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009246812A JP2011092954A (ja) | 2009-10-27 | 2009-10-27 | レーザ加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011092954A true JP2011092954A (ja) | 2011-05-12 |
Family
ID=44110464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009246812A Withdrawn JP2011092954A (ja) | 2009-10-27 | 2009-10-27 | レーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011092954A (ja) |
-
2009
- 2009-10-27 JP JP2009246812A patent/JP2011092954A/ja not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2010035736A1 (ja) | レーザ加工装置 | |
| WO2009113272A1 (ja) | 金型の加工方法および製造方法 | |
| JP5226557B2 (ja) | レーザ露光方法、フォトレジスト層の加工方法およびパターン成形品の製造方法 | |
| US20060285463A1 (en) | Lens positioning method, cutting method, positioning method, and cutting apparatus | |
| JP5094535B2 (ja) | 凹部形成方法、凹凸製品の製造方法、発光素子の製造方法および光学素子の製造方法 | |
| US8085627B2 (en) | Lens position control method, lens position control apparatus, cutting method, and cutting apparatus | |
| JP2011092955A (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JP2011092954A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP4142338B2 (ja) | 光情報記録方法 | |
| JP2011092956A (ja) | 光ヘッド装置、及び該光ヘッド装置を用いたレーザ加工方法 | |
| WO2010035737A1 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP4403417B2 (ja) | 基準原盤、芯出し調整方法 | |
| CN101044562A (zh) | 光学信息记录媒体及其制造方法 | |
| JP5390338B2 (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| WO2009110046A1 (ja) | フォトレジスト層を有するワークの加工方法 | |
| JP2009277335A (ja) | スタンパの製造方法およびスタンパを用いた光情報記録媒体の製造方法 | |
| WO2010024144A1 (ja) | 加工装置 | |
| JP4272892B2 (ja) | 信号出力方法 | |
| JP2010054604A (ja) | パターン形成体の製造方法 | |
| JP2011092957A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2010282672A (ja) | 光ディスク原盤、光ディスク原盤の製造方法、及び光ディスクの製造方法 | |
| CN1556983A (zh) | 光盘驱动器及其控制方法 | |
| JPH09231583A (ja) | フォーカスサーボ装置及びフォーカス引き込み方法 | |
| JP2010052029A (ja) | パターン形成体の製造方法および電磁ビーム加工装置 | |
| JP2010184288A (ja) | レーザ加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130108 |