JPH06277864A

JPH06277864A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH06277864A
Application number: JP5072032A
Authority: JP
Inventors: Yasutoshi Kaneko; 泰俊金子; Keiichi Hirose; 恵一広瀬; Ikuo Hikima; 郁雄引間
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】加工パターンとレーザビームの照射位置のず
れが生じた場合、その位置ずれを補正して加工パターン
を正確に加工する。【構成】所定の座標データに基づき位置決めした加工
パターンを撮像するＣＣＤカメラ１４と、カメラ１４上
でのレーザビームの位置を求めるディテクタ９、制御系
１０、画像処理ユニット１５と、カメラ１４上での加工
パターンの位置を求める画像処理ユニット１５と、レー
ザビームの位置に加工パターンがくるようにステージ７
を制御する制御系１０と、を有するレーザ加工装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工装置に関し、
特に、加工位置を補正したレーザ加工装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は図５に示す様な構
成であった。すなわち、レーザ（１）から射出されたレ
ーザビームは、ビームエクスパンダー（２）を通してよ
り大きな平行ビームに拡大され、ミラー（３）で反射
し、半透過ミラー（４）を透過し、対物レンズ（５）に
よって、ステージ（７）上の被加工物（６）のパターン
へ集光照射される。

【０００３】また、ステージ（７）上の特定パターン
（８）を、制御系（１０）からの指令によりステージ駆
動装置（１１）を介してステージ（７）を移動させてレ
ーザビームでスキャンする。このとき、特定パターン
（８）から得られる反射光を、対物レンズ（５）とミラ
ー（４）を経由し、ビーム検出用ディテクタ（９）で受
光し、制御系（１０）で処理することにより、ビーム検
出用ディテクタ（９）で特定パターン（８）からの反射
光を受光したステージ（７）の座標位置ポジションエン
コーダ等のステージ座標読取装置（１２）から制御系
（１０）が求めていた。そして、制御系（１０）は、こ
の求めた座標位置が、あらかじめ設定した基準の位置か
らどれだけずれているかを演算し、このずれ量をレーザ
ビームが集光照射される加工パターンの指令座標位置の
補正量として用いることにより、レーザビームの経時的
な位置づれを補正して、所望のパターンにレーザビーム
を集光照射するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
に於いては実際の加工パターンの位置と加工データ（加
工パターンに対応した指定座標）との位置ずれやステー
ジの変動等による加工パターンとレーザビームの集光照
射位置のずれが生じた場合、それを補正できない問題が
あった。そこで、本発明では、その位置ずれを補正し
て、加工パターンを正確に加工することのできるレーザ
加工装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成するため
に、本発明では加工直前に加工パターンを画像処理する
事により、撮像面上での加工パターンの位置を求め、あ
らかじめ求めた撮像面上でのレーザビームの位置との差
から補正量を求め、この補正量を加工パターンの位置調
整に用いる。

【０００６】

【作用】本発明では、実際の加工パターンの位置と加工
データ（加工パターンに対応した指定座標）との位置ず
れや、ステージの変動等により生じる加工パターン位置
とレーザビーム位置のずれを、求めた補正量により補正
し、加工することが可能になる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。レーザ（１）から射出されたレーザビームは、ビー
ムエクスパンダー（２）を通してより大きな平行ビーム
に拡大され、半透過ミラー（３’）で反射し、半透過ミ
ラー（４）を透過し、対物レンズ（５）によって集光さ
れ、ステージ（７）上の被加工物（６）の加工パターン
へ照射される。ステージ（７）は主としてコンピュータ
で構成された制御系（１０）からの指令により、ステー
ジ駆動装置（１１）により駆動されると共に、その座標
位置はステージ座標読取装置（１２）によって読み取ら
れ、制御系（１０）に入力される。制御系（１０）はス
テージ座標読取装置（１２）からの信号によりステージ
（７）の位置を知ることができる。

【０００８】また、ステージ（７）上の特定パターン
（８）を加工レーザ（１）に対して、Ｘ、Ｙ方向にスキ
ャンすることにより、反射光を対物レンズ（５）とミラ
ー（４）を経由し、ビーム検出用ディテクタ（９）で受
光し、制御系（１０）で処理することにより、ステージ
（７）上のレーザビーム位置を求める。すなわち、従来
と同様に、対物レンズ（５）の光軸と一致するステージ
（７）の位置がステージ（７）の座標値として指示され
るように構成しておき、例えば、特定パターン（８）の
位置をＸ−Ｙ座標系の原点になるように座標系を定めて
おけばよい。ステージ７のＸ−Ｙ座標は、ステージ座標
読取装置（１２）の出力に表われる。従って、特定パタ
ーン（８）としてＸ、Ｙ方向に延びたＬ字状のパターン
（図２）を用い、特定パターン（８）の線状に延びた部
分をＸ、Ｙ方向へレーザビームが走査するように、ステ
ージ駆動装置（１１）を介してステージ（７）を駆動
し、かつステージ（７）を走査する。その結果、特定パ
ターン（８）に対して、レーザビームが走査線ｘに沿っ
て走査する結果、ビーム検出用ディテクタ（９）で得ら
れた信号のピークが得られたときのステージ座標読取装
置（１２）の出力および、レーザビームが走査線ｙに沿
って走査する結果、ビーム検出用ディテクタ（９）で得
られた信号のピークが得られたときのステージ座標読取
装置（１２）の出力によって、レーザビームの位置に対
するＬ字状のパターンの座標位置を制御系（１０）が求
め、基準となる座標位置からのずれに応じて加工座標デ
ータを補正する。

【０００９】一方、照明光源（１３）から出た光は半透
過ミラー（１７）、半透過ミラー（３’）、半透過ミラ
ー（４）、対物レンズ（５）を経由し、被加工物（６）
上に照射され、対物レンズ（５）、半透過ミラー
（４）、半透過ミラー（３’）、半透過ミラー（１７）
を経てＣＣＤカメラ（１４）がその像を受けて電気信号
に変換し、この変換された画像信号が、画像処理ユニッ
ト（１５）の画像メモリに記憶される。画像処理ユニッ
ト（１５）は画像メモリの内容を制御系（１０）からの
指令に応じてモニタ（１６）に表示すると共に、制御系
（１０）からの指令に応じてパターンマッチング等の画
像処理を行ない、その結果を制御系（１０）に送出す
る。

【００１０】次に、モニタ（１６）の表示画面の一例
（１６’）を示す図３と画像処理ユニット及び制御系
（１０）のフローチャートを示す図４を用いて補正に係
る図１の動作を説明する。制御系（１０）は、レーザ加
工を行う際、まず、特定パターン（８）を図２に示した
ようにＸ−Ｙ走査して求めたレーザビーム位置、すなわ
ち、図２の符号１００の位置に特定パターン（８）を合
わせる（図４のステップ４０）。そのとき、画像処理ユ
ニット（１５）を用い、テレビモニター（１６）上（画
像処理ユニット（１５）内の２次元画像メモリ上、また
はカメラ１４の撮像面上）の特定パターン（８）をあら
かじめ画像登録しておいた同形状の特定パターンモデル
（テンプレート）でサーチし、特定パターン（８）の中
心位置（図２の符号１００の位置）すなわち、カメラ
（１４）の撮像面上（画像処理ユニット（１５）内の２
次元画像メモリ上）でのレーザビームの位置をパターン
マッチングの手法により求める。（図４のステップ４
１）。テレビモニタ（１６）の表示画面（１６’）上で
レーザビームの位置を便宜上符号（１００）で示した。

【００１１】次に、特定パターン（８）をＸ−Ｙ走査す
ることにより補正した加工座標データに基き、画像処理
ユニット（１５）は、最初の加工パターン（１７）がレ
ーザビームの照射位置にくるようにステージ（７）を移
動させる（ステップ４２）。加工前にテレビモニター
（１６）上の加工パターン（１７）を特定パターン同様
あらかじめ画像登録しておいた同形状の加工パターンモ
デル（テンプレート）でサーチし、パターンマッチング
の手法によりカメラ（１４）の撮像面上（画像処理ユニ
ット（１５）内の２次元画像メモリ上）での加工パター
ン（１７）の位置（例えば、図３の符号１７’の位置）
を求める（図４のステップ４３、４４、４５）。

【００１２】画像処理ユニット（１５）内で求められた
レーザビームの位置と加工パターンの位置の情報は、制
御系（１０）へ送られ、制御系（１０）は、レーザビー
ム位置と加工パターン位置との差をあらかじめ求められ
ているカメラ（１４）の撮像面上（画像処理ユニット
（１５）内の２次元画像メモリ上）での１画素に対する
被加工物上での寸法換算値を用いて計算し、それを補正
値として求める（図４のステップ４６）、その後、制御
系（１０）は補正量に基づき加工パターンの座標位置と
レーザビームの座標位置とを一致させるようにステージ
（７）を移動させ、レーザビームを照射して加工パター
ン（１７）を加工する（ステップ４７、４８）。このよ
うにして、加工物（６）全体の加工パターンの加工が終
了するまで上記シーケンスを繰り返す（ステップ４
９）。

【００１３】なお、上記実施例において、レーザビーム
の波長がＣＣＤカメラ（１４）の感知できる範囲である
場合には、図４のステップ４０、４１の代わりに直接２
次元画像メモリ上でのレーザビームの位置を画像処理に
より求めることができることは当然である。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明によればレーザ加工
装置において、加工パターンと加工データ（座標）との
位置ずれやステージの変動等の影響による加工の位置ず
れを補正しているので位置ずれが生じることなく、加工
パターンのレーザ加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザ加工装置の実施例のブロッ
ク図である。

【図２】特定パターンとレーザビームの走査との関係を
示す図である。

【図３】テレビモニタの表示画面内での加工パターンと
レーザビームとの位置関係の一例を示す図である。

【図４】本発明の一実施例における画像処理ユニット及
び制御系のフローチャートである。

【図５】従来のレーザ加工装置の実施例のブロック図で
ある。

【符号の説明】

１レーザ２ビームエクスパンダー６被加工物７ステージ８特定パターン９ビーム検出用ディテクタ１０制御系１１ステージ駆動装置１２ステージ座標読取装置１４ＣＣＤカメラ１５画像処理ユニット１６テレビモニタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステージ上の加工物パターンを所定の座
標データに基づき位置決めし、レーザビームを照射して
加工パターンを加工するレーザ加工装置において、前記加工物パターンを撮像する撮像装置と、前記撮像装置上での前記レーザビームの位置を求めるビ
ーム位置検出手段と、前記撮像装置上での前記加工物パターンの位置を求める
パターン位置検出手段と、前記位置検出手段と前記パターン位置検出手段とに結合
され、前記レーザビームの位置に前記加工パターンがく
るように、前記ステージを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。