(57)【要約】【課題】被加工面へ照射する加工用のレーザー光の波長と当該被加工面の像を観察手段の撮像面へ投影するための補助光の波長とが相違する場合においても、それぞれの光路を共通する１つの光学系において生じる色収差の問題を解消するとともに、長期間安定したレーザー加工を行う。【解決手段】レーザー光により被加工面が所望の状態に加工されるようにレーザー光を出射する開口面と被加工面との間の距離を調整する第１の合焦手段と、被加工面の像が撮像面に結像するように被加工面と撮像面との間の距離を調整する第２の合焦手段とを備え、レーザー光と補助光との焦点位置をそれぞれ別個に独立して調整する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の被加工面の像を撮像する撮像面を備えた観察手段と、前記撮像面に前記像を投影する補助光を出射する補助光源とを有するレーザー加工装置であって、
レーザー光を出射するレーザー発振器と、前記レーザー発振器から出射されたレーザー光を通過させて整形する開口面を備えた整形手段とを有し、前記整形手段の前記開口面により整形されたレーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光源に接続されていて、前記レーザー光源から出射されたレーザー光を入射して結像する光学手段であって、前記レーザー光を透過し、かつ、前記補助光源から出射された補助光による前記被加工面の像を反射するダイクロイックミラーを備えたものと
を有し、
前記観察手段の撮像面が前記ダイクロイックミラーにより反射された前記被加工面の像を撮像可能に配置されたレーザー加工装置において、
前記レーザー光により前記被加工面が所望の状態に加工されるように前記開口面と前記被加工面との間の距離を調整する第１の合焦手段と、
前記被加工面の像が前記撮像面に結像するように前記被加工面と前記撮像面との間の距離を調整する第２の合焦手段と
を有することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
被加工物の被加工面の像を撮像する撮像面を備えた観察手段と、前記撮像面に前記像を投影する補助光を出射する補助光源とを有するレーザー加工装置であって、
レーザー光を出射するレーザー発振器と、前記レーザー発振器から出射されたレーザー光を通過させて整形する開口面を備えた整形手段とを有し、前記整形手段の前記開口面により整形されたレーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光源に接続されていて、前記レーザー光源から出射されたレーザー光を入射して結像する光学手段であって、前記レーザー光を反射し、かつ、前記補助光源から出射された補助光による前記被加工面の像を透過するダイクロイックミラーを備えたものと
を有し、
前記観察手段の撮像面が前記ダイクロイックミラーにより透過された前記被加工面の像を撮像可能に配置されたレーザー加工装置において、
前記レーザー光により前記被加工面が所望の状態に加工されるように前記開口面と前記被加工面との間の距離を調整する第１の合焦手段と、
前記被加工面の像が前記撮像面に結像するように前記被加工面と前記撮像面との間の距離を調整する第２の合焦手段と
を有することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載のレーザー加工装置において、
前記第１の合焦手段は、前記開口面に対して前記被加工物を移動することにより前記開口面と前記被加工面との距離を調整する
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項４】
請求項１または２のいずれか１項に記載のレーザー加工装置において、
前記第１の合焦手段は、前記被加工面に対して前記開口面が相対的に移動されるようにして前記開口面と前記被加工面との距離を調整する
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載のレーザー加工装置において、
前記第１の合焦手段は、自動制御により前記開口面と前記被加工面との距離を調整する
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載のレーザー加工装置において、さらに、
前記被加工物を載置するとともに、前記レーザー光の光路と直交する面に沿って移動可能な移動手段と
を有することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載のレーザー加工装置を用いて前記被加工物の前記被加工面を加工するレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法であって、
前記第１の合焦手段により前記開口面と前記被加工面との間の距離を調整して、前記被加工面の像が前記撮像面に合焦したときの前記被加工面と前記開口面との相対的な位置関係を示す基準位置を決定する第１のステップと、
前記被加工物の前記被加工面に対して前記レーザー光源からレーザー光を照射して、前記被加工面を加工する第１の処理と、前記第１の処理の後に前記開口面と前記被加工面との位置関係を相対的に移動することにより、前記被加工面におけるレーザー光の照射位置と前記開口面と前記被加工面との間の距離を変化する第２の処理とを交互に複数回繰り返す第２のステップと、
前記第２のステップにおいて前記第１の処理と前記第２の処理とを交互に複数回繰り返した前記被加工物の前記被加工面における加工状態を観察し、所望の加工状態に加工したときの前記開口面と前記被加工面との相対的な位置関係を検出する第３のステップと、
前記第１のステップにおいて決定された基準位置と前記第３のステップにおいて検出された前記開口面と前記被加工面との位置関係を相対的な位置関係とに基づいて、所望の加工状態が得られる前記開口面と前記被加工面との距離を算出する第４のステップと、
前記第１の合焦手段によって、前記開口面と前記被加工面との間の距離を前記第４のステップにより算出された距離に設定する第５のステップと、
前記第２の合焦手段によって、前記被加工面の像が前記撮像面に合焦するように調整する第６のステップと
を有することを特徴とするレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法に関し、さらに詳細には、レーザー光を被加工物の被加工面へ照射して当該被加工物の被加工面をレーザー加工する際に、当該被加工物の被加工面における加工状態を観察しながらレーザー加工を行うことのできるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザー光源から出射されたレーザー光を光学系を介して制御した後に被加工物の被被加工面に照射することにより、被加工物の被加工面を所望の状態に加工するとともに、その加工状態を観察することができるようにしたレーザー加工装置が知られている。
【０００３】
こうしたレーザー加工装置においては、被加工物の被加工面の加工状態を当該加工と同時に観察するための観察手段が設けられており、一般に、被加工物の被加工面へ照射するレーザー光を制御するための光学系は、当該被加工面の像を観察手段の撮像面へ投影するための補助光の光学系としても用いるように構成されていて、レーザー光と補助光とで光学系が共用されている。
【０００４】
つまり、従来のレーザー加工装置における光学系は、被加工面が所望の加工状態となるようにレーザー光を制御するとともに、補助光による被加工面の像をその内部に設けられたダイクロイックミラーを介して観察手段の撮像面に結像するように、それぞれの光路の一部を共通化するようにして予め光学設計がなされている。
【０００５】
ところで、上記した従来のレーザー加工装置のように、被加工物の被加工面へ照射する加工用のレーザー光と当該被加工面の像を観察手段の撮像面へ投影するための補助光とを１つの光学系の光路を共通に用いて導光する場合には、当該レーザー光の波長と当該補助光の波長とが相違すると、当該光学系においてそれぞれの光の波長の相違に応じた色収差が生じることになるものであった。
【０００６】
この色収差のため、例えば、被加工面の像を観察手段の撮像面に結像することを優先すると、加工用のレーザー光の焦点が被加工面と一致しなくなるという状況が生じることとなり、それ故に所望の加工状態を得ることができなくなるという問題点をもたらすものであった。
【０００７】
ここで、上記したような色収差による問題点を解消するための手法としては、例えば、特許文献１として提示する特開平４−２５１６８６号公報に開示された手法が知られている。
【０００８】
この特開平４−２５１６８６号公報に開示されたレーザー加工装置は、顕微鏡の対物レンズ系の光路に加工用のレーザー光と補助光としての参照光とを共通に導いて被加工箇所に集束させるというものであり、レーザー光による加工を行う前に、参照光による被加工箇所におけるスポット形状を顕微鏡により観察するようになされている。そして、この特開平４−２５１６８６号公報に開示されたレーザー加工装置においては、加工用のレーザー光を結像させる補正用レンズが顕微鏡の対物レンズ系に設けられていた。
【０００９】
この補正用レンズは、互いに屈折率が異なり、かつ、同一の焦点距離を持つ凸レンズと凹レンズとを組み合わせて構成されている。この補正用レンズを配置することによって、参照光である可視光の波長の焦点距離は長くなり、一方、加工用のレーザー光である赤外光の波長の焦点距離は短くなるため、上記した色収差を補償して可視光のピント（結像）と赤外光のピント（結像）を一致させることができるようになるものである。
【００１０】
しかしながら、上記した補正用レンズは、それを構成する凹レンズのレンズ材料として屈折率の高いレンズ材料を用いる必要があった。
【００１１】
ここで、屈折率の高いレンズ材料として、例えば、特開平４−２５１６８６号公報に開示されたジンクセレンを採用した場合には、加工用のレーザー光がジンクセレンにより形成された凹レンズを透過することになるが、この加工用のレーザー光の透過により当該凹レンズ内部に次第に着色が生じるようになり、このため当該凹レンズの透過率が低下して、長期間安定したレーザー加工を行うことができないという問題点があった。
【特許文献１】特開平４−２５１６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物の被加工面へ照射する加工用のレーザー光の波長と当該被加工面の像を観察手段の撮像面へ投影するための補助光の波長とが相違する場合においても、それぞれの光路を共通する１つの光学系において生じる色収差の問題を解消するとともに、長期間安定したレーザー加工を行うことを可能にしたレーザー加工装置を提供しようとするものである。
【００１３】
また、本発明の目的とするところは、本発明によるレーザー加工装置を用いて優れた加工結果を得るためのレーザー加工方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、被加工物の被加工面の像を撮像する撮像面を備えた観察手段と、上記撮像面に上記像を投影する補助光を出射する補助光源とを有するレーザー加工装置であって、レーザー光を出射するレーザー発振器と、上記レーザー発振器から出射されたレーザー光を通過させて整形する開口面を備えた整形手段とを有し、上記整形手段の上記開口面により整形されたレーザー光を出射するレーザー光源と、上記レーザー光源に接続されていて、上記レーザー光源から出射されたレーザー光を入射して結像する光学手段であって、上記レーザー光を透過し、かつ、上記補助光源から出射された補助光による上記被加工面の像を反射するダイクロイックミラーを備えたものとを有し、上記観察手段の撮像面が上記ダイクロイックミラーにより反射された上記被加工面の像を撮像可能に配置されたレーザー加工装置において、上記レーザー光により上記被加工面が所望の状態に加工されるように上記開口面と上記被加工面との間の距離を調整する第１の合焦手段と、上記被加工面の像が上記撮像面に結像するように上記被加工面と上記撮像面との間の距離を調整する第２の合焦手段とを有するようにしたものである。
【００１５】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、被加工物の被加工面の像を撮像する撮像面を備えた観察手段と、上記撮像面に上記像を投影する補助光を出射する補助光源とを有するレーザー加工装置であって、レーザー光を出射するレーザー発振器と、上記レーザー発振器から出射されたレーザー光を通過させて整形する開口面を備えた整形手段とを有し、上記整形手段の上記開口面により整形されたレーザー光を出射するレーザー光源と、上記レーザー光源に接続されていて、上記レーザー光源から出射されたレーザー光を入射して結像する光学手段であって、上記レーザー光を反射し、かつ、上記補助光源から出射された補助光による上記被加工面の像を透過するダイクロイックミラーを備えたものとを有し、上記観察手段の撮像面が上記ダイクロイックミラーにより透過された上記被加工面の像を撮像可能に配置されたレーザー加工装置において、上記レーザー光により上記被加工面が所望の状態に加工されるように上記開口面と上記被加工面との間の距離を調整する第１の合焦手段と、上記被加工面の像が上記撮像面に結像するように上記被加工面と上記撮像面との間の距離を調整する第２の合焦手段とを有するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、本発明のうち請求項１または２のいずれか１項に記載の発明において、上記第１の合焦手段は、上記開口面に対して上記被加工物を移動することにより上記開口面と上記被加工面との距離を調整するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項１または２のいずれか１項に記載の発明において、上記第１の合焦手段は、上記被加工面に対して上記開口面が相対的に移動されるようにして上記開口面と上記被加工面との距離を調整するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載の発明において、上記第１の合焦手段は、自動制御により上記開口面と上記被加工面との距離を調整するようにしたものである。
【００１９】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の発明において、さらに、上記被加工物を載置するとともに、上記レーザー光の光路と直交する面に沿って移動可能な移動手段とを有するようにしたものである。
【００２０】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載のレーザー加工装置を用いて上記被加工物の上記被加工面を加工するレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法であって、上記第１の合焦手段により上記開口面と上記被加工面との間の距離を調整して、上記被加工面の像が上記撮像面に合焦したときの上記被加工面と上記開口面との相対的な位置関係を示す基準位置を決定する第１のステップと、上記被加工物の上記被加工面に対して上記レーザー光源からレーザー光を照射して、上記被加工面を加工する第１の処理と、上記第１の処理の後に上記開口面と上記被加工面との位置関係を相対的に移動することにより、上記被加工面におけるレーザー光の照射位置と上記開口面と上記被加工面との間の距離を変化する第２の処理とを交互に複数回繰り返す第２のステップと、上記第２のステップにおいて上記第１の処理と上記第２の処理とを交互に複数回繰り返した上記被加工物の上記被加工面における加工状態を観察し、所望の加工状態に加工したときの上記開口面と上記被加工面との相対的な位置関係を検出する第３のステップと、上記第１のステップにおいて決定された基準位置と上記第３のステップにおいて検出された上記開口面と上記被加工面との位置関係を相対的な位置関係とに基づいて、所望の加工状態が得られる上記開口面と上記被加工面との距離を算出する第４のステップと、上記第１の合焦手段によって、上記開口面と上記被加工面との間の距離を上記第４のステップにより算出された距離に設定する第５のステップと、上記第２の合焦手段によって、上記被加工面の像が上記撮像面に合焦するように調整する第６のステップとを有するようにしたものである。
【００２１】
ここで、本発明を実施するに際して、被加工物は、その材質が特に限定されるものではないが、少なくとも、レーザー光源から出射されたレーザー光の波長の光を吸収する材質を含んで構成されるものである。
【００２２】
また、本発明においては、例えば、とりわけ加工に微細な精度を求められる半導体装置や液晶表示装置を代表とする各種の薄型表示装置などを被加工物として加工することがでできる。
【００２３】
さらに、本発明においては、こうした被加工物をレーザー加工する際に、当該被加工物の寸法などに応じて、当該被加工物を適宜の大きさの架台に載置するようにしてもよい。
【００２４】
また、本発明による観察手段は、例えば、ＣＣＤを代表とする固体撮像素子を用いた撮像面を備えたカメラ装置により構成することができ、被加工物の被加工面の像を撮像することができるようになされている。この撮像面は、光学設計上、本発明による光学手段の後側焦点（像焦点）に配置される。
【００２５】
なお、例えば、カメラ装置などにより構成される観察手段にモニター装置を接続すると、作業者は当該モニター装置により観察手段で撮像された像を目視によって確認することができるようになる。
【００２６】
また、例えば、カメラ装置などにより構成される観察手段に画像処理装置を接続すると、観察手段で撮像された像を当該画像処理装置へ出力して信号処理することができるようになり、当該信号処理の結果を、第１の合焦手段や第２の合焦手段を調整するためのデータとして利用することもできるようになる。
【００２７】
また、本発明による補助光源は、被加工物の被加工面の像を撮像面に投影するための補助光を出射する光源である。ここで、補助光源により出射される補助光としては、例えば、４００ｎｍ〜７６０ｎｍの波長の光を含むものであることが好ましいが、被加工物の材質により当該被加工物の反射率の高い波長帯域が上記した４００ｎｍ〜７６０ｎｍの波長帯域以外にある場合には、４００ｎｍ未満の波長の紫外光や７６０ｎｍより長い波長の赤外光などを補助光として用いることができる。即ち、補助光の波長は、被加工物の材質に応じて広範な波長帯域より適宜に選択すればよい。
【００２８】
なお、補助光源としては、より具体的には、例えば、ハロゲンランプ、放電ランプあるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。
【００２９】
また、本発明によるレーザー発振器のレーザー媒質としては、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧに代表される固体レーザーを用いることができるものであるが、これに限定されるものではないことは勿論であり、半導体レーザー、エキシマレーザーあるいは炭酸ガスレーザーなどを適宜に選択して用いることが可能である。
【００３０】
また、本発明による整形手段は、レーザー発振器から出射されたレーザー光を通過させて、当該レーザー光の光軸に直交する断面形状をその開口形状に整形する開口面を備えており、レーザー光源の最終段に配置されるものである。なお、整形手段は、開口面の開口形状が予め固定的に設定されていてもよいが、開口面の開口形状を適宜の形状に変形可能に構成するようにしてもよい。また、整形手段の開口面は、本発明による光学手段の後側焦点（像焦点）に配置される。
【００３１】
ここで、レーザー発振器と整形手段とを含む本発明によるレーザー光源としては、従来より公知の構成よりなるものを用いることができ、例えば、本願出願人の出願に係る特開２０００−１６４９５０号公報に開示されたレーザー装置などを用いることができる。しかしながら、本発明によるレーザー光源は、当該特開２０００−１６４９５０号公報に開示された多波長型のレーザー装置に限定されるものではなく、本発明によるレーザー光源として、単一の波長のみを出射するレーザー光源を用いてもよいことは勿論である。
【００３２】
なお、レーザー発振器におけるレーザー媒質を考慮すると、レーザー光源から出射されるレーザー光の波長帯域は、例えば、短波長側のエキシマレーザーによる１９２ｎｍから長波長側の炭酸ガスレーザーによる１０．６μｍに至るまでのように、極めて広範な波長帯域に及ぶことになる。
【００３３】
また、本発明による光学手段は、例えば、鏡筒部と対物レンズ部とを有して構成することができ、その際には、鏡筒部に配置される結像レンズと当該鏡筒部に接続される対物レンズ部に配置される対物レンズとによって、無限遠光学系を構成するように設定することができる。この無限遠光学系は、設計上、前側焦点（物体焦点）と後側焦点（像焦点）とを有する。
【００３４】
ここで、本発明による光学手段において無限遠光学系を構成すると、本発明においてはダイクロイックミラーにより光路を２つに分岐していることから、後側焦点（像焦点）も２つ存在することになる。
【００３５】
この本発明による光学手段は、その光路の一部に、被加工物の被加工面へ照射する加工用のレーザー光と当該被加工面の像を観察手段の撮像面へ投影するための補助光とを共通させて導いている。そのため、光学手段を構成するように配置される結像レンズならびに対物レンズは、当該レーザー光の波長と当該補助光の波長との相違により発生する色収差を考慮して、本発明による整形手段の開口面を通過したレーザー光が所定の距離において結像するとともに、補助光により被加工面の像を観察手段の撮像面に結像するように光学設計されている。
【００３６】
なお、本願発明者は、上記のようにレーザー光の波長と補助光の波長との相違により発生する色収差を考慮して光学設計された光学手段であっても、以下に説明する原因によって上記した「背景技術」の項で説明した色収差により招来される問題点を完全には解消することができないことに鑑み、本発明によるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法を開発するに至ったものである。
【００３７】
ここで、色収差により招来される問題点を完全には解消することができない第１の原因は、上記したレーザー光の波長と補助光の波長との相違が顕著である場合においては、光学設計が極めて困難であるということにある。
【００３８】
また、その第２の原因は、上記した対物レンズや結像レンズなどの光学部品を用いて光学手段を組み立てることになるが、その組み立ての精度には必ず公差を生じるものであり、仮に理想的な光学設計がなされたとしても、現実には色収差により招来される問題点を生じさせる余地があるということにある。
【００３９】
さらに、その第３の原因は、光学手段に入射されるレーザー光には固体差があるため、仮に理想的な光学手段が提供された場合においても、現実には色収差により招来される問題点を生じさせる余地があるということにある。
【００４０】
さらにまた、その第４の原因は、レーザー光や補助光にとって透明な材質を持つ被加工物、例えば、液晶表示装置の内部をレーザー加工する場合には、液晶表示装置のガラス基板や液晶表示装置の表面に貼付された機能性フィルムの厚みや屈折率の違いにより物体焦点（前側焦点）が変動するということにある。なお、機能性フィルムとしては、例えば、偏光板、液晶表示装置が良好に見える視野角を増すための視野拡大フィルム、室内の蛍光灯などの映り込みを防止するための反射防止フィルムあるいは液晶表示装置のコントラストを向上させるための位相差フィルムなどが知られている。
【００４１】
また、本発明によるダイクロイックミラーは、本発明による光学手段の光路の一部に上記したレーザー光と補助光とを共通させて導くために配設されたものであり、レーザー光と補助光との何れか一方の光を反射してその光路を屈曲させるとともに他方の光を透過する。
【００４２】
このダイクロイックミラーは、光学手段の鏡筒部内において、光路に対して傾斜して配置される。なお、本発明のうち請求項１に記載の発明におけるダイクロイックミラーは、レーザー光を透過させるとともに補助光を反射するよう設けられている。一方、本発明のうち請求項２に記載の発明におけるダイクロイックミラーは、レーザー光を反射するととともに補助光に基づく被加工面の像を透過するように設けられている。
【００４３】
なお、ダイクロイックミラーには、光学手段におけるミラー反射表面とミラー透過裏面との多重反射により発生するゴーストを防止する観点から、反射防止膜を形成することが好ましい。このゴーストは、使用するレーザー光においても補助光においても発生するため、反射防止膜を形成する際には、光学手段において使用するすべての波長帯域を考慮したものとすることが好ましい。また、ダイクロイックミラーはレーザー光を透過または反射するものであるので、反射防止膜はレーザー光に耐久性を持つ蒸着膜により形成することが好ましい。
【００４４】
また、本発明による第１の合焦手段は、被加工物の被加工面を所望の状態に加工するために、レーザー光源に設けられた整形手段の開口面と当該被加工面との間の距離、即ち、光路長を調整するものである。なお、レーザー光源に設けられた整形手段の開口面と当該被加工面との間の距離、即ち、光路長を調整するには、例えば、整形手段を移動させればよいことは勿論であるが、レーザー光源あるいは光学手段そのものやそれらを構成する各構成要素を移動したり、あるいは、被加工物を移動したりしてもよい。
【００４５】
ここで、レーザー光源に設けられた整形手段の開口面と当該被加工面との間の距離を調整するために被加工物を移動するようにした場合には、被加工物を載置する架台を設け、この架台を移動するようにしてもよい。また、この架台を移動する移動機構を構成する際には、例えば、第１の合焦手段による移動機構として、ＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向の移動を制御するＺ軸方向移動機構を設けるとともに、被加工物の被加工面の何れの部位を照射対象とするかの位置決めを行うための移動機構として、ＸＹＺ直交座標系のＸＹ平面における移動を制御するＸ軸方向およびＹ軸方向の２軸方向移動機構（ＸＹ軸方向移動機構）を設けるようにして、ＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸方向移動機構（ＸＹＺ軸方向移動機構）を構成するようにしてもよい。
【００４６】
なお、例えば、とりわけ加工に微細な精度を求められる液晶表示装置を代表とする薄型表示装置を被加工物として選択し、光学手段が鏡筒部と対物レンズ部とを有して構成されているとともに、当該対物レンズ部に配置される対物レンズとして倍率５０倍（ＮＡ＝０．４）の高倍率のものを採用した場合には、その焦点深度、即ち、レーザー光が被加工面近傍においてビームウエストの断面を維持することのできる整形手段の開口面と被加工面との間の距離の範囲は、±１．５μｍ程度である。即ち、当該開口面と被加工面との間の距離に関しては、そのわずかな差異が被加工面の加工状態に影響を及ぼすことになるので、被加工面を所望の状態に加工するようにレーザー光を制御するためには、第１の合焦手段による最小調整範囲は０．２μｍ程度の分解能をもつことが好ましい。このため、第１の合焦手段については、電動などによる自動制御を行うことが好ましい。
【００４７】
また、本発明による第２の合焦手段は、例えば、観察手段に接続して設けられるものであって、被加工面と撮像面との間の距離、即ち、光路長を調整するものである。この第２の合焦手段によれば、第１の合焦手段により調整される被加工面と開口面との間の距離、即ち、光路長に影響を与えずに、被加工面の像を撮像面に結像するように被加工面と撮像面との間の距離、即ち、光路長を調整することができる。
【００４８】
ここで、上記において例示したように、光学手段が鏡筒部と対物レンズ部とを有して構成されているとともに、当該対物レンズ部に配置される対物レンズとして倍率５０倍（ＮＡ＝０．４）の高倍率のものを採用した場合において、第１の合焦手段により被加工面と開口面との距離を５μｍ移動させたときには、第２の合焦手段は被加工面と撮像面との間の距離を１２．５ｍｍ移動する必要があるというように、第２の合焦手段は第１の合焦手段によりも比較的大きな距離の範囲を移動させる必要ある。
【００４９】
従って、この第２の合焦手段は、必ずしも電動などによる自動制御の必要はなく、作業者が手動により制御することが可能である。
【００５０】
ここで、本発明によるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法により、被加工物の被加工面を所望の状態に加工することの作用について説明する。
【００５１】
即ち、本発明によるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法は、色収差により招来される問題点を解消して、長期間安定してレーザー加工を行うことができるようにするものであり、より詳細には、互いに波長の異なるレーザー光と補助光とを光路の一部を共通させて光学手段に導いた場合において、それに伴い生じる色収差による問題点を解消しようとするものである。
【００５２】
本発明によるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法において鮮明な観察像を得るためには、被加工面の像を観察手段の撮像面に結像させることを必要とするものであるが、本発明によるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法において被加工面を所望の状態に加工するためには、被加工面にレーザー光の光学設計上の前側焦点（物体焦点）を一致させることは必ずしも必要ではない。
【００５３】
また、本発明によるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法は、例えば、液晶表示装置の製造工程における欠陥修正などにも利用することができる。なお、液晶表示装置は、２枚のガラス基板の対向面に、配線、ＴＦＴ、カラーフィルターならびに画素電極などの機能部品を薄膜形成し、この２枚のガラス基板を貼り合せてその間隙に液晶を封入してなるもである。さらに、ガラス基板の外側面には、液晶表示装置の表示品質の向上を目的として、偏光板、視野角拡大フィルム、反射防止フィルムあるいは位相差フィルムなどの機能性フィルムが貼付されている。
【００５４】
本発明によるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法によって、このような液晶表示装置の２枚のガラス基板の内側面に形成された機能部品の欠陥を発見して修正加工を行う際には、被加工物である機能部品を修正するためのレーザー光の波長としては、ガラス基板、機能性フィルムならびに液晶などをそれぞれ透過し、一方、修正対象である機能部品を構成する材質が吸収する波長を選択する必要があり、これにより機能部品の欠陥の修正加工を行うことができる。
【００５５】
ところで、上記したガラス基板、機能性フィルムならびに液晶などは、それぞれ固有の屈折率、分光透過率あるいは厚みなどを有し、液晶表示装置の製品種類によってそれらの構成はそれぞれ異なっていることが常である。従って、レーザー光がこれらガラス基板、機能性フィルムならびに液晶などの介在物を透過することを前提にして、被加工面である機能部品を所望の状態に加工するためのレーザー光の制御を、色収差により招来される問題点を考慮してなされた光学設計に基づく光学手段を用いて行うことは甚だ困難である。
【００５６】
従って、本発明によるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法においては、被加工面を所望の状態に加工するための整形手段の開口面と当該被加工面との間の距離は、予め実験的に求め、それにより開口面と当該被加工面との間の距離を設定するようになされている。
【発明の効果】
【００５７】
本発明は、以上説明したように構成されているので、被加工物の被加工面へ照射する加工用のレーザー光の波長と当該被加工面の像を観察手段の撮像面へ投影するための補助光の波長とが相違する場合においても、それぞれの光路を共通する１つの光学系において生じる色収差の問題を解消することができるとともに、長期間安定したレーザー加工を行うことが可能なレーザー加工装置を提供することができるという優れた効果を奏する。
【００５８】
また、本発明は、以上説明したように構成されているので、本発明によるレーザー加工装置を用いて優れた加工結果を得るためのレーザー加工方法を提供することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、添付の図面に基づいて、本発明によるレーザー加工装置およびそれを用いたレーザー加工方法の実施の形態の一例について詳細に説明するものとする。
【００６０】
まず、図１には、本発明によるレーザー加工装置の第１の実施の形態の構成を表す模式図が示されている。
【００６１】
このレーザー加工装置１０は、レーザー発振器１０２から出射されたレーザー光を透過させて当該レーザー光の光軸に直交する断面形状を整形する開口面１０４ａを備えた整形手段としての可変スリット１０４を有するレーザー光源１００と、カメラ用ダイクロイックミラー２０２を有する光学手段としてのレーザー加工用顕微鏡２００と、レーザー光源１００とレーザー加工用顕微鏡２００とを光学的に接続するレーザー光源取付部材３００と、撮像面４００ａを備えた観察手段としてのＣＣＤカメラ４００と、被加工物Ｍを載置するとともにＸＹＺ直交座標系（図１におけるＸＹＺ直交座標系を示す参考図を参照する。）におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動可能であって被加工物Ｍの被加工面Ｍａと開口面１０４ａとの間の距離Ｌａを可変して調整するＸＹＺステージ５００と、レーザー加工用顕微鏡２００に設けられた観察手段取付部２０４とＣＣＤカメラ４００との間に配置された第２の合焦手段としてのカメラ駆動機構６００と、被加工面Ｍａの像をＣＣＤカメラ４００の撮像面４００ａへ投影するための補助光を照射する補助光源７００とを有して構成されている。
【００６２】
次に、上記したレーザー加工装置１０の各構成要素についてそれぞれ詳細に説明すると、まず、レーザー光源１００としては、従来より公知のレーザー光源を適宜に採用することができる。
【００６３】
即ち、レーザー光源１００を構成するレーザー発振器１０２としては、例えば、その内部にレーザー媒質としてＮｄ：ＹＡＧロッドが設けられていて、このレーザー媒質から誘導放出された基本波長１０６４ｎｍのレーザー光を出射するものを用いることができる。
【００６４】
また、このレーザー光源１００においては、４個の折り返しミラー１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄと、可変減衰器１０８と、λ／２板（１／２波長板）１１０と、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４結晶：波長変換素子）１１２と、ＢＢＯ（β−ＢａＢ２Ｏ４結晶：波長変換素子）１１４と、波長選択装置１１６と、エキスパンダー１１８と、上記した可変スリット１０４と、ガイド光照射装置１２０とが設けられている。
【００６５】
ここで、可変減衰器１０８は、入射されたレーザー光の偏光方向を９０度回転させるλ／２板１０８ａと、波長１０６４ｎｍのレーザー光に対して特定の直線偏光のレーザー光のみを透過させるポーラライザー１０８ｂとを有して構成されている。なお、ポーラライザー１０８ｂとしては、例えば、スィンフィルムポーラライザー、具体的には、誘電体多層膜ミラーを用いることができる。
【００６６】
また、ＫＴＰ１１２は、入射された基本波から２倍波を発生させる非線形光学素子、即ち、波長変換素子であり（なお、このＫＴＰ１１２は、基本波の一部を透過する。）、一方、ＢＢＯ１１４は、入射された基本波および２倍波から３倍波あるいは４倍波を発生させる非線形光学素子、即ち、波長変換素子である。
【００６７】
次に、波長選択装置１１６は、図２に示すように、４個の貫通孔を備えた回転可能な円板１１６ａと、４個のフィルター１１６ｂ−１、１１６ｂ−２、１１６ｂ−３、１１６ｂ−４とを有して構成されており、４個のフィルター１１６ｂ−１、１１６ｂ−２、１１６ｂ−３、１１６ｂ−４が円板１１６ａの４個の貫通孔内にそれぞれ配置固定されている。ここで、フィルター１１６ｂ−１、１１６ｂ−２は、例えば、波長５３２ｎｍの光のみを透過させるように設定するとともに、これら２つのフィルター１１６ｂ−１、１１６ｂ−２の透過率が互いに異なるように設定する。また、フィルター１１６ｂ−３、１１６ｂ−４は、例えば、波長３５５ｎｍの光のみを透過させるように設定するとともに、これら２つのフィルター１１６ｂ−３、１１６ｂ−４の透過率が互いに異なるように設定する。
【００６８】
また、エキスパンダー１１８は、凹レンズ１１８ａと凸レンズ１１８ｂとを有して構成されている。これら凹レンズ１１８ａと凸レンズ１１８ｂとの２つのレンズ間の距離を調整することにより、エキスパンダー１１８に入射したレーザー光が所定の外径に拡大され、平行光として出射される。
【００６９】
さらに、可変スリット１０４は、開口面１０４ａを備えた板状物により構成されている。そして、開口面１０４ａの開口形状を任意に可変することにより、開口面１０４ａを通過するレーザー光の断面形状を整形できるようになされている。なお、レーザー加工装置１０においては、ナイフエッジを利用した可変角型スリットを可変スリット１０４として用いている。
【００７０】
次に、ガイド光照射装置１２０は、被加工物Ｍの被加工面Ｍａにおけるレーザー光の照射位置および照射範囲を特定するためのガイド光を、このレーザー光源１００から出射されるレーザー光と同一の光路上へ出射するための照射装置である。なお、レーザー加工装置１０においては、ファイバ導光型ハロゲンランプをガイド光照射装置１２０として用いている。
【００７１】
上記した構成のレーザー光源１００においては、レーザー発振器１０２から出射された基本波長のレーザー光は折り返しミラー１０６ａによって光路を９０度折り曲げられて、その後に可変減衰器１０８に入射される。そして、可変減衰器１０８に入射されたレーザー光は減衰を受けた後に折り返しミラー１０６ｂによって光路を９０度折り曲げられ、それからλ／２板１１０、ＫＴＰ１１２およびＢＢＯ１１６へ順次入射されて波長変換され、基本波長のレーザー光から互いに異なる複数の波長（２倍波、３倍波および４倍波）のレーザー光が生成されることになる。
【００７２】
上記のようにして生成された互いに異なる複数の波長のレーザー光は、波長選択装置１１６に入射され、波長選択選択装置１１６の４個のフィルター１１６ｂ−１、１１６ｂ−２、１１６ｂ−３、１１６ｂ−４のいずれかを透過することにより、そのうちの一の波長のレーザー光が選択される。
【００７３】
このようにして波長選択選択装置１１６により選択された波長のレーザー光は、エキスパンダー１１８に入射されて、そのレーザー光が所定の外径に拡大された平行光にされて出射される。エキスパンダー１１８から出射されたレーザー光は折り返しミラー１０６ｃによって光路を９０度折り曲げられ、さらに折り返しミラー１０６ｄによって光路を９０度折り曲げられた後に可変スリット１０４に入射される。また、ガイド光照射装置１２０から出射されたガイド光は、折り返しミラー１０６ｄを透過して、可変スリット１０４に入射される。
【００７４】
可変スリット１０４に入射されたレーザー光は、可変スリット１０４の開口面１０４ａの開口形状に応じてその断面形状を整形され、レーザー加工用顕微鏡２００へ出射される。
【００７５】
次に、光学手段としてのレーザー加工用顕微鏡２００の詳細について説明すると、レーザー加工用顕微鏡２００は、鏡筒部２０６と、複数のレンズ群より構成される対物レンズ（図示せず）を配置した対物レンズ部２０８とを有して構成されている。なお、鏡筒部２０６は、レーザー光源取付部材３００によりレーザー光源１００と光学的に接続されており、レーザー光源１００から出射されるレーザー光は鏡筒部２０６の光学系と光学的に接続される。
【００７６】
ここで、鏡筒部２０６は、結像レンズ２１０と、上記した観察手段取付部２０４と、補助光源接続部２１２と、対物レンズ部接続部２１４と、照明光用ダイクロイックミラー２１６と、上記したカメラ用ダイクロイックミラー２０２とを有して構成されている。ここで、照明光用ダイクロイックミラー２１６は、結像レンズ２１０に対して対物レンズ部２０８側に配置され、一方、カメラ用ダイクロイックミラー２０２は、結像レンズ２１０に対してレーザー光源１００側に配置されるようになされている。
【００７７】
これらのうちで結像レンズ２１０は、その後側焦点（像焦点）が可変スリット１０４の開口面１０４ａと合致するように設定されている。
【００７８】
また、照明光用ダイクロイックミラー２１６は、図１において垂直方向に位置するレーザー光の光路に対して４５度傾けて配置されており、図１において垂直方向の光路をとるレーザー光を透過するとともに、補助光源７００から図１において水平方向に出射された補助光の光路を９０度折り曲げてその光路がレーザー光の光路と一致するように反射する。
【００７９】
さらに、カメラ用ダイクロイックミラー２０２は、図１において垂直方向に位置するレーザー光の光路に対して４５度傾けて配置されており、図１において垂直方向の光路をとるレーザー光を透過するとともに、被加工面Ｍａからの反射光の光路を９０度折り曲げて反射して当該反射光がＣＣＤカメラ４００の撮像面４００ａに入射されるように反射する。
【００８０】
また、鏡筒部２０６の観察手段取付部２０４には、観察手段としてのＣＣＤカメラ４００が第２の合焦手段としてのカメラ駆動機構６００を介して接続されている。このカメラ駆動機構６００は、例えば、モーター駆動による一軸ＤＣサーボモータを用いて構成することができるものであり、そのストロークは３０ｍｍであり、かつ、最小移動距離は０．５ｍｍに調整が可能なものとすることが好ましい。なお、ＣＣＤカメラ４００は、信号線４０２によりＣＲＴモニター４０４に接続されている。
【００８１】
一方、鏡筒部２０６の補助光源接続部２１２には、補助光源７００が取り付けられている。このレーザー加工装置１０においては、補助光源７００として、具体的には、ハロゲンランプを用いている。なお、符号７０２は、補助光源７００から出射された補助光を集光するための集光レンズである。
【００８２】
さらに、鏡筒部２０６の対物レンズ部接続部２１４には、対物レンズ部２０８が取り付けられている。なお、レーザー加工装置１０においては、対物レンズ部２０８に配置される対物レンズとしては、具体的には、倍率５０倍（ＮＡ＝０．４）の高倍率の対物レンズを用いている。
【００８３】
次に、第１の合焦手段としてのＸＹＺステージ５００と、ＸＹＺステージ５００に載置される加工物Ｍについて説明する。
【００８４】
まず、ＸＹＺステージ５００は、従来より公知のＸＹＺステージの構成を適宜に採用することができるものであり、上記したようにＸＹＺ直交座標系（図１におけるＸＹＺ直交座標系を示す参考図を参照する。）におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動可能であって被加工物Ｍの被加工面Ｍａと開口面１０４ａとの間の距離Ｌａを可変して調整することができる。
【００８５】
より詳細には、ＸＹＺステージ５００は、ＸＹＺステージ５００をＸ軸方向ならびにＹ軸方向に駆動して、加工物Ｍの被加工面Ｍａへのレーザー光の照射位置を設定する２軸方向移動機構たるＸＹ軸方向駆動機構と、ＸＹＺステージ５００をＺ軸方向に駆動して、加工物Ｍの被加工面Ｍａと対物レンズ部２０８との間の距離Ｌｂを可変することにより、加工物Ｍの被加工面Ｍａと可変スリット１０４の開口面１０４ａとの間の距離Ｌａを調整する１軸方向移動機構たるＺ軸方向駆動機構とを備えている。このＺ軸方向移動機構の最小調整範囲は、０．２μｍの分解能を備えるように設定されている。
【００８６】
被加工物Ｍは、例えば、ガラス基板にＣｒ膜を施したテストピースであり、ＸＹＺステージ５００に載置される。
【００８７】
なお、カメラ駆動機構６００ならびにＸＹＺステージ５００は、それぞれステージ制御部８００を介して制御盤８０２に電気的に制御可能に接続されている。このステージ制御部８００はコンピューターにより構成されており、ステージ制御部８００の記憶部には、予め実験的に求められた被加工面Ｍａを所望の状態に加工するための開口面１０４ａと被加工面Ｍａとの間の距離Ｌのデータが記憶されている。
【００８８】
このレーザー加工装置１０においては、制御盤８０２を操作することにより、カメラ駆動機構６００ならびにＸＹＺステージ５００を所望の移動量だけ移動することができる。
【００８９】
以上の構成において、レーザー加工装置１０を用いて被加工物Ｍとして実際の製品の加工を行うには、以下のような手順で処理を行う。なお、レーザー加工装置１０の補助光源７００は、予め点灯しておくものとする。即ち、補助光源７００に対して電源（図示せず。）により所定の電力を投入し、補助光源７００を点灯する。このように補助光源７００を点灯すると、補助光源７００から出射された補助光は、照明用ダイクロイックミラー２１６により反射されて被加工面Ｍａに到達することになる。こうして補助光が被加工面Ｍａに到達することにより、被加工面Ｍａの像がＣＣＤカメラ４００の撮像面４００ａに投影されることになる。
【００９０】
また、被加工物Ｍとしては、例えば、修理を要する配線の短絡箇所が存在する液晶表示装置を用いる。なお、被加工物Ｍたる液晶表示装置の修正を要する被加工面Ｍａにおける配線の短絡箇所は、予め公知の検査装置によりＸＹ座標データにより特定されているものとする。
【００９１】
まず、第１の工程として、ＸＹＺステージ５００に被加工物Ｍを載置する。そして、ＸＹＺステージ５００のＺ軸方向駆動機構を駆動させ、ＣＲＴモニター４０４を観察しながらその画像が合焦するように調整し、合焦した時点における被加工面Ｍａと開口面１０４ａとの相対的な位置関係を示す基準位置として、合焦した時点におけるＸＹＺステージ５００のＺ軸方向における位置を原点として決定し、当該原点位置を示すデータたる原点位置データをステージ制御部８００に記憶する。
【００９２】
次に、第２の工程として、レーザー光源１００からレーザー光を出射して、被加工物Ｍの被加工面Ｍａの所定の箇所にレーザー光を照射し、その後に、ＸＹ軸方向駆動機構によりＸＹＺステージ５００をＸ軸方向またはＹ軸方向の少なくともいずれか一方の方向に駆動して、ＸＹＺステージ５００を２ｍｍのピッチで水平移動を行い、かつ、Ｚ軸方向駆動機構によりＸＹＺステージ５００をＺ軸方向に駆動して、ＸＹＺステージ５００を０．２μｍのピッチでＺ軸方向に沿っていずれか一方の方向に移動する。なお、この第２の工程におけるレーザー光の照射と当該レーザー光の照射後のＸＹＺステージ５００の移動は、１回のレーザー光の照射と当該１回のレーザー光の照射後のＸＹＺステージ５００の移動とを１セットにして、９セットを繰り返し行う。
【００９３】
次に、第３の工程として、第２の工程においてレーザー光の照射と当該レーザー光の照射後のＸＹＺステージ５００の移動とを９セット行った被加工物ＭをＸＹＺステージ５００から取り外し、９セットのレーザー光の照射による加工状態の観察し、所望の加工状態のセットにおける被加工面Ｍａと開口面１０４ａとの相対的な位置関係を示すデータとして、所望の加工状態のセットにおけるＸＹＺステージ５００のＺ軸方向における位置を検出する。
【００９４】
次に、第４の工程として、第３の工程において検出した所望の加工状態を行ったセットにおけるＸＹＺステージ５００のＺ軸方向における位置と原点位置との差分を検出し、この差分を示す差分データＤをステージ制御部８００に記憶する。
【００９５】
次に、第５の工程として、ステージ制御部８００は当該ステージ制御部８００に記憶された原点位置データと差分データとに基づいて距離Ｌのデータを算出し、この距離Ｌのデータをステージ制御部８００に記憶する。この距離Ｌの算出は、設計条件などによって予め決定される原点位置における被加工面Ｍａと開口面１０４ａとの間の距離に、上記の差分を加算することにより求められる。
【００９６】
次に、第６の工程として、被加工物Ｍとして実際に加工すべき製品をＸＹＺステージ５００に載置し、被加工物Ｍにおける加工すべき部位にレーザー光の光軸が重なるように、Ｚ軸の原点位置において座標データに基づきＸＹ軸駆動機構によりＸＹＺステージ５００をＸＹ平面上で水平移動して、被加工物Ｍにおける加工すべき部位にレーザー光の光軸を重ね、さらに、Ｚ軸駆動機構によりＸＹＺステージ５００を差分データＤだけＺ軸方向に移動することにより、開口面１０４ａと被加工面Ｍａとの間の距離Ｌａを距離Ｌに一致させる。
【００９７】
次に、第７の工程として、ＣＲＴモニター４０４を観察しながら、カメラ駆動機構６００によりＣＣＤカメラ４００を移動させて、ＣＲＴモニター４０４における画像が合焦するように調整する。
【００９８】
次に、第８工程として、レーザー光源１００よりレーザー光を出射し、被加工物Ｍの被加工面Ｍａにおける加工をすべき部位にレーザー光を照射し、照射された部位に所望の加工を行う。
【００９９】
従って、レーザー加工装置１０によれば、上記した第１〜８の工程の処理を行うことにより、ＣＲＴモニター４０４に表示された被加工物Ｍの合焦した画像を観察しながらレーザー光を照射して、被加工物Ｍの被加工面Ｍａの加工を行うことができる。
【０１００】
上記のようにして距離Ｌを求めた後において、レーザー加工装置１０を用いて被加工物Ｍとして実際の製品の加工を行う際には、ＸＹＺステージ５００に被加工物Ｍを載置し、レーザー光源１００のＸＹＺステージ５００のＺ軸駆動機構を駆動して、被加工物Ｍの被加工面Ｍａと可変スリット１０４の開口面１０４ａとの間の距離Ｌａが、ステージ制御部８００に予め記憶された距離Ｌと同一の距離となるように調整を行う。それから、補助光源７００に対して電源（図示せず。）により所定の電力を投入し、補助光源７００を点灯する。
【０１０１】
そうすると、補助光源７００から出射された補助光は、照明用ダイクロイックミラー２１６により反射されて被加工面Ｍａに到達することになる。こうして補助光が被加工面Ｍａに到達することにより、被加工面Ｍａの像がＣＣＤカメラ４００の撮像面４００ａに投影されることになる。
【０１０２】
ここで、ＣＲＴモニター４０４に表示される画像の焦点が合焦するように、カメラ駆動機構６００を駆動して被加工面Ｍａと撮像面４００ａとの距離を調整する。その後に、レーザー光源１００に対して電源（図示せず。）により所定の電力を投入し、レーザー光源１００からレーザー光を出射する。
【０１０３】
本願発明者による実験によれば、補助光源７００としてハロゲンランプを用い、レーザー光源１００のレーザー発振器１０２により発生されたレーザー光をフィルター１１６ｂ−３を透過させ、波長３５５ｎｍのレーザー光を被加工面Ｍａに照射した場合に、レーザー光を照射された被加工面ＭａのＣｒ膜の一部が除去されて、所望の加工状態が得られたことが確認された。
【０１０４】
このように、レーザー加工装置１０によれば、３５５ｎｍの単一波長のレーザー光と補助光源７００たるハロゲンランプから出射された多波長を含む可視光とがレーザー加工用望遠鏡１０の共通する光路に導かれる際に生じる色収差による問題点、即ち、レーザー光と補助光との焦点のズレを、被加工面Ｍａと開口面１０４ａとの距離Ｌａが距離Ｌに一致するようにＸＹＺステージ５００を駆動して調整するとともに、観察像としてのＣＲＴモニター４０４に表示された画像の焦点が合焦するように被加工面Ｍａと撮像面４００ａとの間の距離をカメラ駆動機構６００を駆動して調整するというように、レーザー光と補助光との焦点位置をそれぞれ別個に独立して調整することにより解消することができる。
【０１０５】
次に、図３には、本発明によるレーザー加工装置の第２の実施の形態の構成を表す模式図が示されており、この図３を参照しながら、本発明によるレーザー加工装置の第２の実施の形態について説明する。
【０１０６】
なお、以下の本発明によるレーザー加工装置の第２の実施の形態の説明においては、上記した本発明によるレーザー加工装置の第１の実施の形態と同一あるいは相当する構成については、同一の用語ならびに符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用の説明は適宜に省略する。
【０１０７】
この本発明によるレーザー加工装置の第２の実施の形態によるレーザー加工装置１０００とレーザー加工装置１０とは、光学手段としてのレーザー加工用顕微鏡の構成においてのみ異なっている。
【０１０８】
即ち、レーザー加工装置１０００のレーザー加工用顕微鏡１２００は、鏡筒部１２０２と、複数のレンズ群より構成される対物レンズ（図示せず）を配置した対物レンズ部１２０４とを有して構成されている。なお、鏡筒部１２０２には、レーザー光源取付部３００によりレーザー光源１００と光学的に接続されており、レーザー光源１００から出射されるレーザー光は鏡筒部１２０２の光学系と光学的に接続される。
【０１０９】
ここで、鏡筒部１２０２は、レーザー光用結像レンズ１２０６と、カメラ用結像レンズ１２０８と、観察手段取付部１２１０と、補助光源接続部１２１２と、対物レンズ部接続部１２１４と、レーザー光用折り返しミラー１２１６と、照明光用ダイクロイックミラー１２１８と、レーザー光用ダイクロイックミラー１２２０とを有して構成されている。
【０１１０】
即ち、レーザー加工用顕微鏡１２００の鏡筒部１２０２は、被加工物Ｍの鉛直上に被加工面Ｍａの像を撮像するＣＣＤカメラ４００を取り付ける観察手段取付部１２１０を配置しており、被加工物Ｍの鉛直上に位置する観察手段取付部１２１０に、被加工面Ｍａの像を撮像するＣＣＤカメラ４００が配設される。
【０１１１】
上記したように、このレーザー加工用顕微鏡１２００においてはＣＣＤカメラ４００が被加工物Ｍの鉛直上に配設されているので、レーザー光源１００は被加工物Ｍの鉛直上から移動されて配置されている。
【０１１２】
こうした構成をとることにより、レーザー光源１００から出射されたレーザー光の光路を折り曲げることが必要となるため、レーザー光用折り返しミラー１２１６が配設されているとともに、レーザー光用ダイクロイックミラー１２２０が配設されている。このレーザー光用ダイクロイックミラー１２２０は、レーザー光を反射するとともに、被加工面Ｍａの像を透過するように設計されている。
【０１１３】
さらに、レーザー光用折り返しミラー１２１６とレーザー光用ダイクロイックミラー１２２０との間の光路上には、レーザー光用結像レンズ１２０６が配設されており、一方、レーザー光用ダイクロイックミラー１２２０とＣＣＤカメラ４００の撮像面４００ａとの間の光路上には、照明光用ダイクロイックミラー１２１８とカメラ用結像レンズ１２０８とが配置されている。
【０１１４】
以上の構成において、本願発明者による実験によれば、レーザー加工装置１０と同様にしてレーザー加工装置１０００を作動させて、被加工面Ｍａにレーザー光を照射すると、レーザー光を照射された被加工物Ｍの被加工面ＭａのＣｒ膜の一部を除去することができ、所望の加工状態が得られた。
【０１１５】
このレーザー加工装置１０００のように、レーザー光用結像レンズ１２０６とカメラ用結像レンズ１２０８とをそれぞれ別個に独立して設けることにより、レーザー光と補助光との波長の相違による色収差による影響を一層軽減することができるようになる。
【０１１６】
また、カメラ用結像レンズ１２０８として、焦点距離の異なる複数種類のレンズを交換可能とすることにより、撮像面４００ａに撮像する像の大きさ（倍率）を任意に選択することができるようになる。
【０１１７】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）〜（３）に示すように変形することができるものである。
【０１１８】
（１）上記した実施の形態においては、第１の合焦手段は具体的にはＸＹＺステージ５００により構成するようにしたが、第１の合焦手段の具体的な構成はこれに限られるものではないことは勿論であり、レーザー光源１００やレーザー光源１００に接続されるレーザー加工用顕微鏡２００、１２００あるいはそれらの構成部材、特に、可変スリット１０４の開口面１０４ａをＺ軸方向に駆動するようにして、第１の合焦手段を構成するようにしてもよい。
【０１１９】
（２）上記した実施の形態においては、レーザー発振器１０２におけるレーザー媒質の種類や補助光源７００の種類あるいはフィルター１１６ｂ−１、１１６ｂ−２、１１６ｂ−３、１１６ｂ−４の透過波長などを具体的に示したが、上記において示した具体例は一例に過ぎないものであり、これらに限られるものではないことは勿論である。
【０１２０】
（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）〜（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、半導体装置や液晶表示装置を代表とする各種の薄型表示装置などの加工、例えば、欠陥箇所を加工して補修する際などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】図１は、本発明によるレーザー加工装置の第１の実施の形態の構成を表す模式図である。
【図２】図２は、波長選択装置の構成を示す外観構成斜視説明図である。
【図３】図３は、本発明によるレーザー加工装置の第３の実施の形態の構成を表す模式図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０      レーザー加工装置
１００      レーザー光源
２００      レーザー加工用顕微鏡
３００      レーザー光源取付部材
４００      ＣＣＤカメラ
５００      ＸＹＺステージ
６００      カメラ駆動機構
７００      補助光源
８００      ステージ制御部
１０００      レーザー加工装置
１２００      レーザー加工用顕微鏡
【図１】
2006326629.tif 000003
【図２】
2006326629.tif 000004
【図３】
2006326629.tif 000005