(57)【要約】      （修正有）【課題】１つのレーザ光を複数に分離することができ、出射したレーザ光の光量損失が抑制され、フォーカスサーボ制御の精度に優れる光ヘッド装置、及び該光ヘッド装置を用いたレーザ加工方法を提供する。【解決手段】レーザ光源と、第１の偏光ビームスプリッタと、第２の偏光ビームスプリッタと、第３の偏光ビームスプリッタと、レーザ光を集光する対物レンズと、前記第１の偏光ビームスプリッタにより、前記対物レンズにて集光したレーザ光の反射光が前記レーザ光源から出射したレーザ光とは異なる方向に反射、及び透過のいずれかされる方向に位置する受光器とを有し、前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向と同じ偏光方向の光における、透過光量と反射光量との割合を８０：２０〜９８：２の範囲内とし、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記受光器との間に１方向の偏光方向の光のみを透過する偏光光学器を有する光ヘッド装置である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向に対して、平行方向、及び略９０°の方向のいずれかに透過方向がある第１の偏光ビームスプリッタと、
前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光のいずれかの偏光方向と、略４５°の方向に透過方向がある第２の偏光ビームスプリッタと、
前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光の少なくともいずれかのレーザ光の光路を変える反射光学部品と、
前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光の偏光方向と、平行方向及び略９０°の方向のいずれかに透過方向があり、前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光と、前記第２の偏光ビームスプリッタを反射し、前記反射光学部品により光路が変えられたレーザ光とを入射し、レーザ光の光軸を略同一にして出射する第３の偏光ビームスプリッタと、
前記第３の偏光ビームスプリッタから出射したレーザ光を集光する対物レンズと、
前記第１の偏光ビームスプリッタにより、前記対物レンズにて集光したレーザ光の反射光が前記レーザ光源から出射したレーザ光とは異なる方向に反射、及び透過のいずれかされる方向に位置する受光器とを有し、
前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向と同じ偏光方向の光における、透過光量と反射光量との割合を８０：２０〜９８：２の範囲内とし、
前記第１の偏光ビームスプリッタと前記受光器との間に１方向の偏光方向の光のみを透過する偏光光学器を有することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向に対して、平行方向、及び略９０°の方向のいずれかに透過方向がある第１の偏光ビームスプリッタと、
前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光のいずれかの偏光方向と、略４５°の方向に透過方向がある第２の偏光ビームスプリッタと、
前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光の少なくともいずれかのレーザ光の光路を変える反射光学部品と、
前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光の偏光方向と、平行方向及び略９０°の方向のいずれかに透過方向があり、前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光と、前記第２の偏光ビームスプリッタを反射し、前記反射光学部品により光路が変えられたレーザ光とを入射し、レーザ光の光軸を略同一にして出射する第３の偏光ビームスプリッタと、
前記第３の偏光ビームスプリッタから出射したレーザ光を集光する対物レンズと、
前記第１の偏光ビームスプリッタにより、前記対物レンズにて集光したレーザ光の反射光が前記レーザ光源から出射したレーザ光とは異なる方向に反射、及び透過のいずれかされる方向に位置する受光器と、
前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第２の偏光ビームスプリッタとの間に、入射したレーザ光の偏光方向を略２２．５°回転させるファラデーロータと、
を有することを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項３】
第１の偏光ビームスプリッタと第２の偏光ビームスプリッタとの間に、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第２の偏光ビームスプリッタの透過方向が同一になるように軸方向を設定した１／２波長板を有する請求項１から２のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
レーザ光源と第１の偏光ビームスプリッタとの間に、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向に透過方向がある第１の偏光光学器と、
入射したレーザ光の偏光方向を略４５°回転させるファラデーロータと、
前記第１の偏光光学器の透過方向と略４５°の方向に透過方向がある第２の偏光光学器とを有する請求項１から３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
レーザ光源と第１の偏光ビームスプリッタとの間に、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向と前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向とが同一になるように軸方向を設定した１／２波長板を有する請求項１から４のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記反射光学部品は、第２の偏光ビームスプリッタで２つに分割されたレーザ光のうち、対物レンズにて集光したレーザ光の反射光が、受光器で受光されない反射光となるレーザ光の光路を変えるとともに、反射角度を変化させることで前記レーザ光の光軸位置を変更することができる請求項１から５のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
加工対象物を請求項１から６のいずれかに記載の光ヘッド装置を用いて加工することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項８】
加工対象物の反射率が、入射される光に対し１％以上６０％以下である請求項７に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を対物レンズで集光して加工対象物に照射する光ヘッド装置に関し、特に１つの対物レンズにより複数のレーザ光を集光して照射する光ヘッド装置、及び該光ヘッド装置を用いたレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テーブル、又はドラム状の固定治具に加工対象物をセットし、テーブル、又は固定治具を中心軸周りに回転させたり、テーブルを移動させるとともに、光ヘッドからレーザ光を対物レンズで集光して照射し、加工対象物の加工面に微細なピット、溝、又は反応跡を形成するレーザ加工装置が知られている。また、光ヘッドの走査のみにより、加工対象物の加工面に微細なピット、溝、又は反応跡を形成するレーザ加工装置も知られている。
【０００３】
このようなレーザ加工装置として、加工対象物の加工効率を上げる目的で加工対象物に複数のレーザスポットを形成してレーザ加工を行う装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案では、１つのレーザ光をビームスプリッタで２つに分離し、片方のレーザ光の光軸を対物レンズの光軸から傾けることで、対象物に２つのレーザスポットを形成してレーザ加工を行う装置が示されている。
【０００４】
このようなレーザ加工装置において、加工対象物をセットしたテーブルまたは固定治具を駆動すると、加工対象物の加工面がレーザ光の光軸方向に変動するため、精度のよいレーザ加工を行う場合は、レーザ光の反射光を分割された受光器で受光し、受光信号から作成した信号に基づいてレーザ光の焦点が対象物の加工面に合うようフォーカスサーボ制御を行うようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
１つのレーザ光を複数に分離して複数のレーザスポットを形成してレーザ加工を行う装置においては、精度のよいフォーカスサーボ制御を行うには、複数のレーザ光のうち、１つのレーザ光の反射光のみを受光器で受光する必要がある。
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に示されているレーザ加工装置では、ビームコンバイナで２つのレーザ光の反射光を分離できても、片方の反射光のみを受光器で受光させるには、２つの反射光がビームスプリッタで合成される前に片方の反射光の光路を出射レーザ光の光路から分離させる光学素子を設ける必要があるが、レーザ光の偏光方向と反射光の偏光方向が同じであるため、この光学素子を設けると出射したレーザ光の光量損失が起こるという問題がある。
また、前記特許文献１に示されているレーザ加工装置は反射光がレーザ光源に戻り、レーザ光源の劣化を速めるという問題もある。
【０００７】
したがって、１つのレーザ光を複数に分離し、出射したレーザ光の光量損失が抑制され、フォーカスサーボ制御の精度に優れ、レーザ光源の劣化を防ぐことができる光ヘッド装置の開発が強く求められているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５０３８７７号公報
【特許文献２】特開２００１−２４３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、１つのレーザ光を複数に分離することができ、出射したレーザ光の光量損失が抑制され、フォーカスサーボ制御の精度に優れる光ヘッド装置、及び該光ヘッド装置を用いたレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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＞  レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向に対して、平行方向、及び略９０°の方向のいずれかに透過方向がある第１の偏光ビームスプリッタと、
前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光のいずれかの偏光方向と、略４５°の方向に透過方向がある第２の偏光ビームスプリッタと、
前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光の少なくともいずれかのレーザ光の光路を変える反射光学部品と、
前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光の偏光方向と、平行方向及び略９０°の方向のいずれかに透過方向があり、前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光と、前記第２の偏光ビームスプリッタを反射し、前記反射光学部品により光路が変えられたレーザ光とを入射し、レーザ光の光軸を略同一にして出射する第３の偏光ビームスプリッタと、
前記第３の偏光ビームスプリッタから出射したレーザ光を集光する対物レンズと、
前記第１の偏光ビームスプリッタにより、前記対物レンズにて集光したレーザ光の反射光が前記レーザ光源から出射したレーザ光とは異なる方向に反射、及び透過のいずれかされる方向に位置する受光器とを有し、
前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向と同じ偏光方向の光における、透過光量と反射光量との割合を８０：２０〜９８：２の範囲内とし、
前記第１の偏光ビームスプリッタと前記受光器との間に１方向の偏光方向の光のみを透過する偏光光学器を有することを特徴とする光ヘッド装置である。
前記＜１＞の光ヘッド装置では、出射レーザ光の光量損失が僅かになり、また、分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができるので、フォーカスサーボ制御の精度に優れる。
＜２＞  レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向に対して、平行方向、及び略９０°の方向のいずれかに透過方向がある第１の偏光ビームスプリッタと、
前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光のいずれかの偏光方向と、略４５°の方向に透過方向がある第２の偏光ビームスプリッタと、
前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光の少なくともいずれかのレーザ光の光路を変える反射光学部品と、
前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光の偏光方向と、平行方向及び略９０°の方向のいずれかに透過方向があり、前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光と、前記第２の偏光ビームスプリッタを反射し、前記反射光学部品により光路が変えられたレーザ光とを入射し、レーザ光の光軸を略同一にして出射する第３の偏光ビームスプリッタと、
前記第３の偏光ビームスプリッタから出射したレーザ光を集光する対物レンズと、
前記第１の偏光ビームスプリッタにより、前記対物レンズにて集光したレーザ光の反射光が前記レーザ光源から出射したレーザ光とは異なる方向に反射、及び透過のいずれかされる方向に位置する受光器と、
前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第２の偏光ビームスプリッタとの間に、入射したレーザ光の偏光方向を略２２．５°回転させるファラデーロータと、
を有することを特徴とする光ヘッド装置である。
前記＜２＞の光ヘッド装置では、出射レーザ光の光量損失が僅かになる。また、分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができ、受光器で受光させる反射光の光量損失をほとんど起こさないようにすることもできるので、フォーカスサーボ制御の精度に優れる。
＜３＞  第１の偏光ビームスプリッタと第２の偏光ビームスプリッタとの間に、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第２の偏光ビームスプリッタの透過方向が同一になるように軸方向を設定した１／２波長板を有する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の光ヘッド装置である。
前記＜３＞の光ヘッド装置では、第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタ、及び第３の偏光ビームスプリッタの透過方向を全て同一にすることができるので、装置の組み立てを容易にすることができる。
＜４＞  レーザ光源と第１の偏光ビームスプリッタとの間に、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向に透過方向がある第１の偏光光学器と、
入射したレーザ光の偏光方向を略４５°回転させるファラデーロータと、
前記第１の偏光光学器の透過方向と略４５°の方向に透過方向がある第２の偏光光学器とを有する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の光ヘッド装置である。
前記＜４＞の光ヘッド装置では、簡単な構成で対物レンズにて集光したレーザ光の反射光がレーザ光源に戻ることがないようにすることができる。
＜５＞  レーザ光源と第１の偏光ビームスプリッタとの間に、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向と前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向とが同一になるように軸方向を設定した１／２波長板を有する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の光ヘッド装置である。
前記＜５＞の光ヘッド装置では、レーザ光の偏光方向と、第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタ、及び第３の偏光ビームスプリッタの透過方向とを同一にすることができるので、装置の組み立てを容易にすることができる。
＜６＞  前記反射光学部品は、第２の偏光ビームスプリッタで２つに分割されたレーザ光のうち、対物レンズにて集光したレーザ光の反射光が、受光器で受光されない反射光となるレーザ光の光路を変えるとともに、反射角度を変化させることで前記レーザ光の光軸位置を変更することができる前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の光ヘッド装置である。
前記＜６＞の光ヘッド装置では、複数のレーザ光のうち、１つのレーザ光の光軸を変更して加工対象物におけるレーザスポットの間隔を変更することができるとともに、光軸が固定されたレーザ光の反射光を受光器で受光してフォーカスサーボ制御を行うことができる。
＜７＞  加工対象物を前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の光ヘッド装置を用いて加工することを特徴とするレーザ加工方法である。
＜８＞  加工対象物の反射率が、入射される光に対し１％以上６０％以下である前記＜７＞に記載のレーザ加工方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、１つのレーザ光を複数に分離することができ、出射したレーザ光の光量損失が抑制され、フォーカスサーボ制御の精度に優れる光ヘッド装置、及び該光ヘッド装置を用いたレーザ加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態の１つである実施例１−１の光ヘッド装置の構成を示した図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｇ】図２Ｇは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｈ】図２Ｈは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｉ】図２Ｉは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｊ】図２Ｊは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｋ】図２Ｋは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｌ】図２Ｌは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図２Ｍ】図２Ｍは、実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｇ】図３Ｇは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｈ】図３Ｈは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｉ】図３Ｉは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｊ】図３Ｊは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｋ】図３Ｋは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｌ】図３Ｌは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図３Ｍ】図３Ｍは、実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態の１つである実施例２−１の光ヘッド装置の構成を示した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｉ】図５Ｉは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｊ】図５Ｊは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｋ】図５Ｋは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｌ】図５Ｌは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図５Ｍ】図５Ｍは、実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態の１つである実施例２−５の光ヘッド装置の構成を示した図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｇ】図７Ｇは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｈ】図７Ｈは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｉ】図７Ｉは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｊ】図７Ｊは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｋ】図７Ｋは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｌ】図７Ｌは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図７Ｍ】図７Ｍは、実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【図８】図８は、実施例３のレーザ加工方法に用いたレーザ加工装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（光ヘッド装置）
−第１の態様−
本発明の第１の態様の光ヘッド装置は、レーザ光源と、第１の偏光ビームスプリッタと、第２の偏光ビームスプリッタと、反射光学部品と、第３の偏光ビームスプリッタと、対物レンズと、受光器と、偏光光学器とを少なくとも有し、必要に応じて更にその他の構成要素を有してなる。
前記第１の態様の光ヘッド装置により、出射レーザ光の光量損失が僅かになり、また、分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができるので、フォーカスサーボ制御の精度を優れたものとすることができる。
【００１４】
前記レーザ光源は、レーザ光を出射する。
前記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、加工対象物に応じて適宜選択することができ、例えば、加工対象物が有機層に色素を有する場合は、１９３ｎｍ、２１０ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど、１，０００ｎｍ以下が好ましい。
【００１５】
また、レーザ光の種類としては、ガスレーザ光、固体レーザ光、半導体レーザ光など、どのようなレーザ光であってもよい。ただし、光学系を簡単にするために、固体レーザ光や半導体レーザ光を採用するのが好ましい。前記レーザ光は、連続光及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。例えば、安価なものとして半導体レーザ光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。
【００１６】
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が好ましく、１０Ｗがより好ましく、５Ｗが更に好ましく、１Ｗが特に好ましい。また、レーザパワーの下限値は、０．１ｍＷが好ましく、０．５ｍＷがより好ましく、１ｍＷが更に好ましい。
【００１７】
前記第１の偏光ビームスプリッタは、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向に対して、平行方向、及び略９０°の方向のいずれかに透過方向がある。
前記第１の偏光ビームスプリッタでは、前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向と同じ偏光方向の光における、透過光量と反射光量との割合を８０：２０〜９８：２の範囲内とする。これにより、出射したレーザ光の光量損失を僅かにできる。そして、対物レンズにて集光した２つのレーザ光のそれぞれの反射光における偏光方向の角度差を９０°以外とすることができるので、後述する偏光光学器の透過方向を適切な方向にすることで２つのレーザ光のそれぞれの反射光のうちの１つの反射光のみを後述する受光器で受光させることができる。
前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向における透過光量と反射光量の割合としては、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、８０：２０〜９８：２が好ましく、８５：１５〜９５：５がより好ましく、９０：１０が特に好ましい。
前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向における透過光量と反射光量の割合「Ａ：（１００−Ａ）」のＡの値が、８０未満であると、出射したレーザ光の光量損失が大きくなってしまい、９８を超えると、後述する偏光光学器を透過させて後述する受光器で受光させる反射光の強度が小さくなってしまう。また、出射するレーザ光の強度が設定強度になるように制御するレーザ光強度制御において検出する出射レーザ光の一部のレーザ光の強度も弱くなってしまう。一方、前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向における透過光量と反射光量の割合が前記特に好ましい値であると、出射したレーザ光の光量損失を僅かにでき、後述する偏光光学器を透過させて後述する受光器で受光させる反射光の強度を精度のよいフォーカスサーボ制御が可能になる程度に大きくすることができ、さらに出射するレーザ光の強度制御を精度よく行うことができる点で、有利である。
【００１８】
前記第２の偏光ビームスプリッタは、前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光のいずれかの偏光方向と、略４５°の方向に透過方向がある。
前記第２の偏光ビームスプリッタの透過方向における透過光量と反射光量との割合を１００：０に近くすることにより、透過させることで２つに分割したレーザ光の偏光方向の角度差を９０°に近くすることができ、後述する第３の偏光ビームスプリッタでの出射したレーザ光の光量損失を僅かにすることができる。
前記第２の偏光ビームスプリッタの透過方向における透過光量と反射光量の割合としては、１００：０に近いほど好ましい。
前記第２の偏光ビームスプリッタの透過方向における透過光量と反射光量の割合が、１００：０に近いほど後述する第３の偏光ビームスプリッタでの出射したレーザ光の光量損失を僅かにすることができる点で、有利である。
【００１９】
前記反射光学部品は、前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光、及び反射したレーザ光の少なくともいずれかのレーザ光の光路を変える。
前記反射光学部品は、第２の偏光ビームスプリッタで２つに分割されたレーザ光のうち、対物レンズにて集光したレーザ光の反射光が、受光器で受光されない反射光となるレーザ光の光路を変えるとともに、反射角度を変化させることで前記レーザ光の光軸位置を変更することができることが好ましい。この構成にすることにより、複数のレーザ光のうち、１つのレーザ光の光軸を変更して加工対象物におけるレーザスポットの間隔を変更することができるとともに、光軸が固定されたレーザ光の反射光を受光器で受光してフォーカスサーボ制御を行うことができる。
【００２０】
前記反射光学部品としては、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、ミラーが挙げられる。
【００２１】
前記第３の偏光ビームスプリッタは、前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光の偏光方向と、平行方向及び略９０°の方向のいずれかに透過方向があり、前記第２の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光と、前記第２の偏光ビームスプリッタを反射し、前記反射光学部品により光路が変えられたレーザ光とを入射し、レーザ光の光軸を略同一にして出射する。
第３の偏光ビームスプリッタにおいても、第２の偏光ビームスプリッタと同様、透過光量と反射光量との割合は、１００：０に近いほど好ましい。１００：０に近いほど、第３の偏光ビームスプリッタでの対物レンズで集光したレーザ光の反射光の光量損失を僅かにすることができる。
【００２２】
前記対物レンズは、前記第３の偏光ビームスプリッタから出射したレーザ光を集光する。そして、複数のレーザ光が加工対象物に照射される。
【００２３】
前記受光器は、前記第１の偏光ビームスプリッタにより、前記対物レンズにて集光したレーザ光の反射光が前記レーザ光源から出射したレーザ光とは異なる方向に反射、及び透過のいずれかされる方向に位置する。
前記受光器で受光した光を用いて、フォーカスサーボを精度よく行うことができる。
【００２４】
前記フォーカスサーボ制御の方法としては、特に制限はなく、公知の方法を適宜選択することができ、例えば、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号公報などに記載されている方法を用いることができる。
【００２５】
前記偏光光学器は、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記受光器との間に位置し、１方向の偏光方向の光のみを透過する。前記偏光光学器では、フォーカスサーボ制御に用いる光のみを、前記受光器に進行させることができる。
前記１方向の偏光方向の光のみを透過する偏光光学器での一方向の偏光方向の光が透過する割合は、１００％に近いほど好ましい。
前記１方向の偏光方向の光のみを透過する偏光光学器での一方向の偏光方向の光が透過する割合が、１００％に近いほど受光器が受光するフォーカスサーボ制御に使用する反射光の強度を大きくすることができ、フォーカスサーボ制御には使用しない反射光の強度を小さくすることができる。
【００２６】
前記偏光光学器としては、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、反射光をレーザ光の光軸上に戻さない点で、偏光ビームスプリッタが好ましい。
【００２７】
−第２の態様−
本発明の第２の態様の光ヘッド装置は、レーザ光源と、第１の偏光ビームスプリッタと、第２の偏光ビームスプリッタと、反射光学部品と、第３の偏光ビームスプリッタと、対物レンズと、受光器と、ファラデーロータとを少なくとも有し、必要に応じて更にその他の構成要素を有してなる。
前記第２の態様の光ヘッド装置により、出射レーザ光の光量損失が僅かになる。また、分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができ、受光器で受光させる反射光の光量損失をほとんど起こさないようにすることもできるので、フォーカスサーボ制御の精度を優れたものとすることができる。
【００２８】
前記レーザ光源は、前記第１の態様と同様である。
【００２９】
前記第１の偏光ビームスプリッタは、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向に対して、平行方向、及び略９０°の方向のいずれかに透過方向がある。
そして、前記第１の偏光ビームスプリッタの透過光量と反射光量との割合は、出射レーザ光の強度制御に使用する一部のレーザ光の強度が全体の２％〜５％であるよう、９５：５〜９８：２の範囲内であることが好ましい。
【００３０】
前記第２の偏光ビームスプリッタは、前記第１の態様と同様である。
【００３１】
前記反射光学部品は、前記第１の態様と同様である。
【００３２】
前記第３の偏光ビームスプリッタは、前記第１の態様と同様である。
【００３３】
前記対物レンズは、前記第１の態様と同様である。
【００３４】
前記受光器は、前記第１の態様と同様である。
【００３５】
前記ファラデーロータは、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第２の偏光ビームスプリッタとの間に位置し、入射したレーザ光の偏光方向を略２２．５°回転させる。
【００３６】
前記偏光光学器は、前記第１の態様と同様である。
【００３７】
＜その他の構成要素＞
前記第１の態様の光ヘッド装置、及び第２の態様の光ヘッド装置は、前記その他の構成要素として、以下の構成要素を有することが好ましい。
【００３８】
前記第１の態様の光ヘッド装置、及び第２の態様の光ヘッド装置は、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第２の偏光ビームスプリッタとの間に、前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第２の偏光ビームスプリッタの透過方向が同一になるように軸方向を設定した１／２波長板を有することが好ましい。この構成にすることにより、第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタ、及び第３の偏光ビームスプリッタの透過方向を全て同一にすることができるので、装置の組み立てを容易にすることができる。
【００３９】
前記第１の態様の光ヘッド装置、及び第２の態様の光ヘッド装置は、前記レーザ光源と前記第１の偏光ビームスプリッタとの間に、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向に透過方向がある第１の偏光光学器と、入射したレーザ光の偏光方向を略４５°回転させるファラデーロータと、前記第１の偏光光学器の透過方向と略４５°の方向に透過方向がある第２の偏光光学器とを有することが好ましい。この構成にすることにより、簡単な構成で対物レンズにて集光したレーザ光の反射光がレーザ光源に戻ることがないようにすることができる。
前記偏光光学器としては、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、偏光子が好ましい。
【００４０】
前記第１の態様の光ヘッド装置、及び第２の態様の光ヘッド装置は、前記レーザ光源と前記第１の偏光ビームスプリッタとの間に、前記レーザ光源から出射されたレーザ光の偏光方向と前記第１の偏光ビームスプリッタの透過方向とが同一になるように軸方向を設定した１／２波長板を有することが好ましい。この構成にすることにより、レーザ光の偏光方向と、第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタ、及び第３の偏光ビームスプリッタの透過方向とを同一にすることができるので、装置の組み立てを容易にすることができる。
【００４１】
（レーザ加工方法）
本発明のレーザ加工方法は、前記本発明の光ヘッド装置を用いて加工対象物を加工する方法である。前記レーザ加工方法では、本発明の光ヘッド装置を用いるので、１つの対物レンズで複数のレーザ光を集光して照射できるため、加工効率に優れる。また、複数のレーザ光が加工対象物に照射されて生じた反射光のうち複数のレーザ光のうちの１つのレーザ光による反射光をフォーカスサーボ制御に用いるため、精度のよいフォーカスサーボ制御を行うことができる。
【００４２】
−加工対象物−
前記加工対象物は、例えば、図８のレーザ加工装置のようにテーブルに支持される。前記加工対象物は、直接テーブルに支持されてもよいし、固定治具を介してテーブルに支持されてもよい。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
本発明のレーザ加工方法では、複数のレーザ光が加工対象物に照射されて生じた反射光のうち複数のレーザ光のうちの１つのレーザ光による反射光をフォーカスサーボ制御に用いるため、精度のよいフォーカスサーボ制御を行うことができるものであるが、偏光度合い、時分割時の消光比、ビームスポットの裾の光など、必ずしも理想的な状態ではないため、一部の反射光を分離しても漏れ光が存在する。そのため、フォーカスサーボ制御は単一のレーザ光を加工対象物に照射する場合より精度が落ちることがある。
これを抑制するために、前記加工対象物の入射される光に対する反射率は、一定範囲であることが好ましい。前記加工対象物の入射される光に対する反射率の下限としては、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、０．０１％以上が好ましく、０．１％以上がより好ましく、１％以上が更に好ましい。前記反射率の下限が０．０１％以下だとフォーカスサーボ信号を得るディテクタで、充分なＳＮ比が得られず、フォーカスサーボ制御が不安定になる場合がある。
【００４７】
一方、加工対象物は光又は熱反応により、穴や溝、反応痕を形成される必要があるが、光を吸収しなければ何も変化は起こらないことになる。そのため、加工対象物の入射される光に対する反射率の上限としては、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、９５％以下が好ましく、８０％以下がより好ましく、６０％以下が更に好ましい。前記反射率の上限が９５％を超えると、加工対象物への加工が行えなかったり、線速を下げて加工する必要が出てきて加工時間が長くかかることになる。更に、高反射率でも安定してフォーカスサーボがかかるように回路系を設定すると、低い反射率の加工対象物に対しては、サーボ信号が小さすぎてサーボがかからないといった問題がでてくる。
【００４８】
前記加工対象物は、その表面に薄膜を形成したものであってもよい。
前記薄膜を形成する材料としては、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、以下のような材料が好ましい。
【００４９】
前記薄膜としてフォトレジストを用いる場合、例えば、ジアゾ系、ノボラック系、光重合系、光架橋系などの材料を用いることができる。また、ネガ型、ポジ型があるが、どちらでもかまわない。これら従来知られているもののうち、上記屈折率範囲のものを用いるのが好ましい。
【００５０】
前記薄膜として無機型レジストを用いる場合、例えば、ＧｅとＡｌの組み合わせ、ＳｉとＡｌの組み合わせ、ＧｅとＡｕの組み合わせなどを用いることができる。これら従来知られているもののうち、上記屈折率範囲のものを用いるのが好ましい。
【００５１】
前記薄膜として有機熱反応型レジストを用いる場合、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。
前記材料は、反射率が適切な範囲を実現しやすい点で、好ましい。
【００５２】
なお、前記薄膜として有機熱反応型レジストを用いる場合、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。
【００５３】
−フォーカスサーボ制御−
前記フォーカスサーボ制御は、複数のレーザ光が加工対象物に照射されて生じた反射光のうち複数のレーザ光のうちの１つのレーザ光による反射光から作成される信号に基づいて行われる。
【００５４】
−レーザ加工−
前記レーザ加工の詳細を図８に基づいて説明する。図８は、本発明のレーザ加工方法の一実施形態として用いることができるレーザ加工装置の構成を示す図である。このレーザ加工装置は、加工対象物ＯＢを支持するテーブル２０１と、加工対象物ＯＢに向けて複数のレーザ光を照射して加工対象物ＯＢを加工するとともに、複数のレーザ光のうち光軸が固定されたレーザ光の反射光のみを用いてフォーカスサーボ制御が行われる光ヘッド２００を有する。テーブル２０１は、スピンドルモータ３００及びフィードモータ４００により駆動される。
【００５５】
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６０４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。
【００５６】
フィードモータ４００は、スクリューロッドを回転させて、テーブル２０１を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、コントローラによって指定された移動速度に等しくなるようにスピンドルモータ４００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、レーザ光の照射位置をテーブル２０１の指定半径位置に移動させたり、テーブル２０１を半径方向に指定速度で移動させる。
【００５７】
光ヘッド２００は、本発明である前記光ヘッド装置であり、レーザ光源からのレーザ光を加工対象物ＯＢに集光させるとともに加工対象物ＯＢからの反射光を受光する。レーザ光源は、コントローラ６００によって作動制御される記録信号供給回路２０４、及びレーザ駆動回路２０２によって駆動制御される。記録信号供給回路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レーザ駆動回路２０２に供給する。レーザ駆動回路２０２は、コントローラ６００によって制御され、記録信号供給回路２０４からのパルス列信号に対応した駆動信号又は記録信号供給回路２０４とは無関係に初期駆動信号をレーザ光源に供給する。
【００５８】
また、加工対象物ＯＢに照射された複数のレーザ光による反射光の一部は、前記受光器である４分割フォト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２０６を介して出力される受光信号をフォーカスサーボ制御回路２０８に供給する。フォーカスサーボ制御回路２０８は、信号増幅回路２０６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、コントローラ６００により指示されて、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、このフォーカスサーボ信号に応じて光ヘッド２００内のフォーカスアクチュエータを駆動制御し、レーザ光が加工対象物ＯＢの表面で合焦するように制御する。なお、フォーカスアクチュエータは、光ヘッド２００内に設けられて対物レンズを光軸方向に変位させるものである。
なお、ミラー駆動制御回路（１）５００、及びミラー駆動制御回路（２）５０２は、光ヘッド２００内に設けられたミラーの角度をコントローラ６００により指示された角度に駆動制御する。
【００５９】
これらの動作により、フォーカスサーボ制御を伴ったレーザ加工が行われる。
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宜用いることができる。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、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。
【００６１】
（実施例１−１）
図１は、本発明の実施形態の１つである実施例１−１の光ヘッド装置の構成を示した図である。図２Ａ〜図２Ｍは、前記実施例１−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。以下、図１及び図２Ａ〜図２Ｍを参照して、実施例１−１を説明する。
【００６２】
レーザ光源１００から出射したレーザ光は、コリメートレンズ１０２で平行光になった後、光アイソレーター１０４に入射する。以下、レーザ光の偏光方向と透過又は反射を経路順に説明する。なお、図１の紙面垂直方向をｙ軸とし、レーザ光又は反射光の進行方向に対して垂直な方向をｘ軸としている。また、回転方向は、レーザ光源１００から加工対象物ＯＢの方向に見た場合、及びＰＢＳ１０８から受光器の方向に見た場合である。
【００６３】
（１）前記出射したレーザ光の偏光方向はｙ軸と平行である。偏光子１０４−１の透過軸はｙ軸と平行であるため、殆どのレーザ光は透過する。そして、ファラデーロータ１０４−２によりレーザ光の偏光方向は右回りに４５°回転する。偏光子１０４−３の透過軸はｘ軸に対して左回りに４５°であるため、殆どのレーザ光は透過する（図１の符号１、及び図２Ａ参照）。
【００６４】
（２）軸方向がｙ軸に対して右回りに２２．５°にある１／２波長板１０６により、レーザ光の偏光方向はｙ軸と平行に変化する。ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１０８（第１の偏光ビームスプリッタ）の透過方向はｙ軸方向にあるため殆どのレーザ光は透過する（図１の符号２、及び図２Ｂ参照）。
【００６５】
（３）軸方向がｙ軸に対して右回りに２２．５°にある１／２波長板１１０により、レーザ光の偏光方向はｙ軸に対して右回りに４５°の角度に変化する。ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）の透過方向はｙ軸方向にあるため、半分のレーザ光は反射（以下、「反射レーザ光１」と称することがある）し、半分のレーザ光は透過（以下、「透過レーザ光１」と称することがある）する。ＰＢＳ１１２の透過方向における透過光量と反射光量との割合を１００：０に近くすることにより、透過したレーザの偏光方向はｙ軸方向になり、反射したレーザの偏光方向はｘ軸方向になる（図１の符号３、及び図２Ｃ参照）。
【００６６】
（４）ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１１８（第３の偏光ビームスプリッタ）の透過方向はｙ軸方向にあるため、ＰＢＳ１１２を透過したレーザ光（透過レーザ光１）はＰＢＳ１１８を透過する。（図１の符号４、及び図２Ｄ参照）。
【００６７】
（５）ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１１８（第３の偏光ビームスプリッタ）の透過方向はｙ軸方向にあるため、ＰＢＳ１１２で反射たレーザ光（反射レーザ光１）は、ミラー１１４、及び１１６（反射光学部品）により進行方向を変えた後、ＰＢＳ１１８で反射する（図１の符号５、及び図２Ｅ参照）。
これによりＰＢＳ１１２で分離されたレーザ光の光軸はＰＢＳ１１８によりほぼ一致する。
【００６８】
（６）ｘ軸方向とｙ軸方向に偏光方向があるレーザ光が、対物レンズ１２０で集光され、対象物に照射される（図１の符号６、及び図２Ｆ参照）。
これにより、１つの対物レンズにより２つのレーザ光を集光し、対象物に照射することができる。
【００６９】
（７）対象物から、ｘ軸方向とｙ軸方向に偏光方向がある反射光がＰＢＳ１１８に入射する。ｘ軸方向に偏光方向がある反射光（前記反射レーザ光１の反射光）は反射し、ｙ軸方向に偏光方向がある反射光（前記透過レーザ光１の反射光）は透過する（図１の符号７、及び図２Ｇ参照）。
【００７０】
（８）ＰＢＳ１１２の透過方向はｙ軸方向にあるため、ＰＢＳ１１８を透過した反射光はＰＢＳ１１２を透過する（図１の符号８、及び図２Ｈ参照）。
【００７１】
（９）ＰＢＳ１１２の透過方向はｙ軸方向にあるため、ＰＢＳ１１８で反射した反射光は、ミラー１１６、及び１１４（反射光学部品）により進行方向を変えた後、ＰＢＳ１１２で反射する（図１の符号９、及び図２Ｉ参照）。
これによりＰＢＳ１１８で分離された反射光の光軸はＰＢＳ１１２によりほぼ一致する。
【００７２】
（１０）軸方向がｙ軸に対して右回りに２２．５°にある１／２波長板１１０により反射レーザ光１の反射光はｙ軸に対して左回りに４５°の角度に変化し、透過レーザ光１の反射光はｙ軸に対して右回りに４５°の角度に変化する。ＰＢＳ１０８の透過方向はｙ軸方向にあるため、半分のレーザ光は反射し、半分のレーザ光は透過する。ＰＢＳ１０８透過方向における透過光量と反射光量との割合を８０：２０〜９８：２の範囲内の値（本実施例では、９０：１０とした）にすることにより、ＰＢＳ１０８で反射したレーザの偏光方向はｘ軸方向に近い２方向、透過したレーザの偏光方向はｙ軸方向に近い２方向になる（図１の符号１０、及び図２Ｊ参照）。
【００７３】
（１１）ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１２２（１方向の偏光方向の光のみを透過する偏光光学器）の透過方向は、ｘ軸方向に対して右回りに傾いており、反射レーザ光１の反射光の偏光方向の垂直方向である。そのため、前記反射レーザ光１の反射光は殆ど反射し、ｙ軸方向に対して左回りの傾きがある前記透過レーザ光１の反射光の内、約１８％は透過し、残りは反射する（図１の符号１１、及び図２Ｋ参照）。
前記ＰＢＳ１２２を透過した反射光は、集光レンズ１２４、シリンドリカルレンズ１２６を介して、４分割フォトディテクタ１２８（受光器）に集光する。これにより、複数のレーザ光により生じた反射光のうち、ＰＢＳ１１２を透過したレーザ光（透過レーザ光１）の反射光を用いて、フォーカスサーボ制御（非点収差法）を行うことができる。
なお、前記フォーカスサーボ制御の方法としては、公知の方法を適宜選択することができる。
【００７４】
（１２）ＰＢＳ１０８を透過したレーザ光の偏光方向は、１／２波長板１０６により変化するが、偏光子１０４−３の透過軸はｘ軸に対して左回りに４５°であるため、この方向のレーザ光のみが透過し、残りはカットされる。そして、ファラデーロータ１０４−２によりレーザ光の偏光方向は右回りに４５°回転し、ｘ軸方向になる（図１の符号１２、及び図２Ｌ参照）。
【００７５】
（１３）レーザ光の偏光方向はｘ軸方向であり、偏光子１０４−１の透過軸はｙ軸方向であるため殆どのレーザ光はカットされ、レーザ光源１００に戻らない（図１の符号１３、及び図２Ｍ参照）。
【００７６】
以上のように光ヘッド装置を実施例１−１の構成にすることで、出射レーザ光の光量損失を僅かにし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができ、精度のよいフォーカスサーボ制御ができること、更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【００７７】
なお、図１中、符号１３０は集光レンズを示し、符号１３２はフォトディテクタを示す。前記フォトディテクタでは、レーザパワーに比例する強度の信号を出力し、その信号を基にレーザレーザ光源１００が出射するレーザ光の強度の制御を行うことができる。
【００７８】
（実施例１−２）
実施例１−１において、１／２波長板１１０の軸方向をｙ軸に対して右回りに２２．５°とし、ＰＢＳ１２２の透過方向をｘ軸方向に対して右回りに傾いており、反射レーザ光１の反射光の偏光方向の垂直方向としていた点を、１／２波長板１１０の軸方向をｙ軸に対して左回りに２２．５°とし、ＰＢＳ１２２の透過方向をｘ軸方向に対して左回りに傾いており、反射レーザ光１の反射光の偏光方向の垂直方向とした以外は、実施例１−１と同様にして、実施例１−２の光ヘッド装置を作製した。
図３Ａ〜図３Ｍは、前記実施例１−２の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【００７９】
実施例１−２においても、実施例１−１と同様に出射レーザ光の光量損失を僅かにし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができ、精度のよいフォーカスサーボ制御ができること、更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【００８０】
前記実施例１−１、及び１−２の結果から、1／２波長板１１０の軸方向は、ｘ軸、ｙ軸に対して右回りに回転させた方向でも、左回りに回転させた方向でも、ｘ軸、ｙ軸に対する角度が同一であれば、ＰＢＳ１２２の透過方向を変えれば同じ効果を得ることができることがわかった。
【００８１】
（実施例１−３）
実施例１−１において、ファラデーロータ１０４−２にてレーザ光の偏光方向を右回りに４５°回転させ、偏光子１０４−３の透過方向をｘ軸に対して左回りに４５°とし、１／２波長板１０６の軸方向をｙ軸方向に対して右回りに２２．５°としていた点を、ファラデーロータ１０４−２にてレーザ光の偏光方向を左回りに４５°回転させ、偏光子１０４−３の透過方向をｘ軸に対して右回りに４５°とし、１／２波長板１０６の軸方向をｙ軸方向に対して左回りに２２．５°とした以外は、実施例１−１と同様にして、実施例１−３の光ヘッド装置を作製した。
【００８２】
実施例１−３においても、実施例１−１と同様に出射レーザ光の光量損失を僅かにし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができ、精度のよいフォーカスサーボ制御ができること、更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【００８３】
（実施例１−４）
実施例１−１において、１／２波長板１０６を偏光子１０４−３とＰＢＳ１０８の間に設け、１／２波長板の軸方向をｙ軸に対して右回りに２２．５°とし、偏光子１０４−１の透過軸方向をｙ軸方向とし、偏光子１０４−３の透過軸方向をｙ軸に対して右回りに４５°としていた点を、１／２波長板１０６をコリメートレンズ１０２と偏光子１０４−１の間に設け、ファラデーロータ１０４−２で偏光方向が右回りに４５°回転したとき、レーザ光の偏光方向がｙ軸方向になるように１／２波長板１０６の軸方向をｙ軸に対して左回りに２２．５°とし、偏光子１０４−１の透過軸方向をｙ軸に対して左回りに４５°とし、偏光子１０４−３の透過軸方向をｙ軸方向とした以外は、実施例１−１と同様にして、実施例１−４の光ヘッド装置を作製した。
【００８４】
実施例１−４においても、実施例１−１と同様に出射レーザ光の光量損失を僅かにし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができ、精度のよいフォーカスサーボ制御ができること、更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【００８５】
（実施例１−５）
実施例１−１において、偏光子１０４−１、ファラデーロータ１０４−２、偏光子１０４−３からなる光アイソレーター１０４を、偏光無依存型光アイソレーターに代えた以外は、実施例１−１と同様にして、実施例１−５の光ヘッド装置を作製した。
【００８６】
実施例１−５においても、実施例１−１と同様に出射レーザ光の光量損失を僅かにし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができ、精度のよいフォーカスサーボ制御ができること、更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【００８７】
（実施例１−６）
実施例１−１において、１／２波長板１０６、１／２波長板１１０を設け、ＰＢＳ１０８の透過方向をｙ軸方向とし、ＰＢＳ１２２の透過方向をｘ軸方向に対して右回りに傾いており、反射レーザ光１の反射光の偏光方向の垂直方向としていた点を、１／２波長板１０６、１／２波長板１１０を設けず、ＰＢＳ１０８の透過方向をｙ軸に対して右回りに４５°とし、ＰＢＳ１２２の透過方向をｘ軸に対して左回りに４５°の方向から右回りに傾いており、反射レーザ光１の反射光の偏光方向の垂直方向とした以外は、実施例１−１と同様にして、実施例１−６の光ヘッド装置を作製した。
【００８８】
実施例１−６においても、実施例１−１と同様に出射レーザ光の光量損失を僅かにし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができ、精度のよいフォーカスサーボ制御ができること、更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【００８９】
（実施例２−１）
図４は、本発明の実施形態の１つである実施例２−１の光ヘッド装置の構成を示した図である。図５Ａ〜図５Ｍは、前記実施例２−１の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
実施例１−１と異なっている点は、ＰＢＳ１０８とＰＢＳ１１２の間にファラデーロータ１０９を入れ、1／２波長板１１０の軸方向を変えた点である。
以下、図４及び図５Ａ〜図５Ｍを参照して、実施例２−１をレーザ光の偏光方向と透過又は反射を経路順に説明する。
【００９０】
レーザ光源１００から出射したレーザ光は、コリメートレンズ１０２で平行光になった後、光アイソレーター１０４に入射する。
【００９１】
（１）前記出射したレーザ光の偏光方向はｙ軸と平行である。偏光子１０４−１の透過軸はｙ軸と平行であるため、殆どのレーザ光は透過する。そして、ファラデーロータ１０４−２によりレーザ光の偏光方向は右回りに４５°回転する。偏光子１０４−３の透過軸はｘ軸に対して左回りに４５°であるため、殆どのレーザ光は透過する（図４の符号１、及び図５Ａ参照）。
【００９２】
（２）軸方向がｙ軸に対して右回りに２２．５°にある１／２波長板１０６により、レーザ光の偏光方向はｙ軸と平行に変化する。ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１０８（第１の偏光ビームスプリッタ）の透過方向はｙ軸方向にあるため殆どのレーザ光は透過する（図４の符号２、及び図５Ｂ参照）。
【００９３】
（３）ファラデーロータ１０９により、レーザ光の偏光方向は右回りに２２．５°回転し、１／２波長板１１０の軸はｙ軸から右回りに３３．８°の方向にあるため、レーザ光の偏光方向はｘ軸に対して左回りに４５°の方向になる。ＰＢＳ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）の透過方向はｙ軸方向にあるため、半分のレーザ光は反射（以下、「反射レーザ光２」と称することがある）し、半分のレーザ光は透過（以下、「透過レーザ光２」と称することがある）する。ＰＢＳ１１２の透過方向における透過光量と反射光量との割合を１００：０に近くすることにより、透過したレーザの偏光方向はｙ軸方向になり、反射したレーザの偏光方向はｘ軸方向になる（図４の符号３、及び図５Ｃ参照）。
【００９４】
（４）ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１１８（第３の偏光ビームスプリッタ）の透過方向はｙ軸方向にあるため、ＰＢＳ１１２を透過したレーザ光（透過レーザ光２）はＰＢＳ１１８を透過する。（図４の符号４、及び図５Ｄ参照）。
【００９５】
（５）ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１１８（第３の偏光ビームスプリッタ）の透過方向はｙ軸方向にあるため、ＰＢＳ１１２で反射たレーザ光（反射レーザ光１）は、ミラー１１４、及び１１６（反射光学部品）により進行方向を変えた後、ＰＢＳ１１８で反射する（図４の符号５、及び図５Ｅ参照）。
これによりＰＢＳ１１２で分離されたレーザ光の光軸はＰＢＳ１１８によりほぼ一致する。
【００９６】
（６）ｘ軸方向とｙ軸方向に偏光方向があるレーザ光が、対物レンズ１２０で集光され、対象物に照射される（図４の符号６、及び図５Ｆ参照）。
これにより、１つの対物レンズにより２つのレーザ光を集光し、対象物に照射することができる。
【００９７】
（７）対象物から、ｘ軸方向とｙ軸方向に偏光方向がある反射光がＰＢＳ１１８に入射する。ｘ軸方向に偏光方向がある反射光（前記反射レーザ光２の反射光）は反射し、ｙ軸方向に偏光方向がある反射光（前記透過レーザ光２の反射光）は透過する（図４の符号７、及び図５Ｇ参照）。
【００９８】
（８）ＰＢＳ１１２の透過方向はｙ軸方向にあるため、ＰＢＳ１１８を透過した反射光はＰＢＳ１１２を透過する（図４の符号８、及び図５Ｈ参照）。
【００９９】
（９）ＰＢＳ１１２の透過方向はｙ軸方向にあるため、ＰＢＳ１１８で反射した反射光は、ミラー１１６、及び１１４（反射光学部品）により進行方向を変えた後、ＰＢＳ１１２で反射する（図４の符号９、及び図５Ｉ参照）。
これによりＰＢＳ１１８で分離された反射光の光軸はＰＢＳ１１２によりほぼ一致する。
【０１００】
（１０）軸方向がｙ軸に対して右回りに３３．８°にある１／２波長板１１０によりレーザ光の偏光方向は、ｘ軸に対して左回りに２２．５°、ｙ軸に対して左回りに２２．５°の２方向になる。そして、ファラデーロータ１０９により、偏光方向は右回りに２２．５°回転し、反射光の偏光方向はｘ軸方向、ｙ軸方向になる。ＰＢＳ１０８の透過方向はｙ軸方向にあるため偏光方向がｘ軸方向にある反射光（前記透過レーザ光２の反射光）は反射し、偏光方向がｙ軸方向にある反射光（前記反射レーザ光２の反射光）は透過する（図４の符号１０、及び図５Ｊ参照）。
【０１０１】
（１１）ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１２２（１方向の偏光方向の光のみを透過する偏光光学器）の透過方向はｘ軸方向にあるため、ＰＢＳ１０８で反射した反射光はＰＢＳ１２２を透過し、集光レンズ１２４，シリンドリカルレンズ１２６を介して受光器（４分割フォトディテクタ）１２８で受光される。ＰＢＳ１２２では迷光のみが反射されて除外される（図４の符号１１、及び図５Ｋ参照）。
これにより、複数のレーザ光により生じた反射光のうち、ＰＢＳ１１２を透過したレーザ光（透過レーザ光２）の反射光を用いて、フォーカスサーボ制御（非点収差法）を行うことができる。
なお、前記フォーカスサーボ制御の方法としては、公知の方法を適宜選択することができる。
【０１０２】
（１２）ＰＢＳ１０８を透過したレーザ光の偏光方向は、１／２波長板１０６によりｘ軸に対して左回りに４５°の方向になり、偏光子１０４−３の透過軸の方向と同じになるため透過する。そしてファラデーロータ１０４−２によりレーザ光の偏光方向は右回りに４５°変化し、ｘ軸方向になる（図４の符号１２、及び図５Ｌ参照）。
【０１０３】
（１３）レーザ光の偏光方向はｘ軸方向であり、偏光子１０４−１の透過軸はｙ軸方向であるため殆どのレーザ光はカットされ、レーザ光源１００に戻らない（図４の符号１３、及び図５Ｍ参照）。
【０１０４】
以上のように光ヘッド装置を実施例２−１の構成にすることで、出射レーザ光の光量損失を殆どなくし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができた。また受光器で受光させる反射光の光量損失をほとんど起こさないようにすることもできた。そのため、精度のよいフォーカスサーボ制御ができることが示された。更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【０１０５】
なお、図４中、符号１３０は集光レンズを示し、符号１３２はフォトディテクタを示す。前記フォトディテクタでは、レーザパワーに比例する強度の信号を出力し、その信号を基にレーザ光源１００が出射するレーザ光の強度の制御を行うことができる。
【０１０６】
（実施例２−２）
実施例２−１において、ファラデーロータ１０９をＰＢＳ１０８と１／２波長板１１０との間に設け、１／２波長板１１０の軸方向をｙ軸に対して右回りに３３．８°としていた点を、ファラデーロータ１０９を１／２波長板１１０とＰＢＳ１１２との間に設け、１／２波長板１１０の軸方向をｙ軸に対して右回りに５６．３°の方向になるよう設定した以外は、実施例２−１と同様にして、実施例２−２の光ヘッド装置を作製した。
【０１０７】
実施例２−２においても、実施例２−１と同様に出射レーザ光の光量損失を殆どなくし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができた。また受光器で受光させる反射光の光量損失をほとんど起こさないようにすることもできた。そのため、精度のよいフォーカスサーボ制御ができることが示された。更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【０１０８】
（実施例２−３）
実施例２−１において、ファラデーロータ１０９は偏光方向を右回りに回転させるようにし、１／２波長板１１０の軸方向をｙ軸に対して右回りに３３．８°としていた点を、ファラデーロータ１０９は偏光方向を左回りに回転させるようにし、１／２波長板１１０の軸方向をｙ軸に対して左回りに３３．８°の方向になるよう設定した以外は、実施例２−１と同様にして、実施例２−３の光ヘッド装置を作製した。
【０１０９】
実施例２−３においても、実施例２−１と同様に出射レーザ光の光量損失を殆どなくし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができた。また受光器で受光させる反射光の光量損失をほとんど起こさないようにすることもできた。そのため、精度のよいフォーカスサーボ制御ができることが示された。更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【０１１０】
（実施例２−４）
実施例２−３において、ファラデーロータ１０９をＰＢＳ１０８と１／２波長板１１０との間に設け、１／２波長板１１０の軸方向をｘ軸、ｙ軸方向に対して左回りに３３．８°としていた点を、ファラデーロータ１０９を１／２波長板１１０とＰＢＳ１１２との間に設け、１／２波長板１１０の軸方向をｙ軸に対して左回りに５６．３°の方向になるよう設定した以外は、実施例２−３と同様にして、実施例２−４の光ヘッド装置を作製した。
【０１１１】
実施例２−４においても、実施例２−３と同様に出射レーザ光の光量損失を殆どなくし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができた。また受光器で受光させる反射光の光量損失をほとんど起こさないようにすることもできた。そのため、精度のよいフォーカスサーボ制御ができることが示された。更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【０１１２】
（実施例２−５）
実施例２−１において、１／２波長板１０６、１／２波長板１１０を設け、ＰＢＳ１０８の透過方向をｙ軸方向とし、ＰＢＳ１１２の透過方向をｙ軸方向とし、ＰＢＳ１１８の透過方向をｙ軸方向とし、ＰＢＳ１２２の透過方向をｘ軸方向としていた点を、１／２波長板１０６、１／２波長板１１０を設けず、ＰＢＳ１０８の透過方向をｙ軸に対して右回りに４５°とし、ＰＢＳ１１２の透過方向をｘ軸に対して右回りに２２．５°とし、ＰＢＳ１１８の透過方向をｘ軸に対して右回りに２２．５°とし、ＰＢＳ１２２の透過方向をｙ軸に対して左回りに４５°とした以外は、実施例２−１と同様にして、実施例２−５の光ヘッド装置を作製した。
図６は、実施例２−５の光ヘッド装置の構成を示した図である。図７Ａ〜図７Ｍは、前記実施例２−５の光ヘッド装置の各部分におけるレーザ光、又は反射光の偏光方向と、レーザ光、又は反射光が入射する１／２波長板の軸方向と、偏光子、又は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の透過方向を示した図である。
【０１１３】
実施例２−５においても、実施例２−１と同様に出射レーザ光の光量損失を殆どなくし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができた。また受光器で受光させる反射光の光量損失をほとんど起こさないようにすることもできた。そのため、精度のよいフォーカスサーボ制御ができることが示された。更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【０１１４】
実施例２−５に対する実施例２−１の結果から、１／２波長板１０６、１／２波長板１１０により、ＰＢＳ１０８、ＰＢＳ１１２、ＰＢＳ１１８の透過方向を同一方向にすることを可能にすることができることが示された。
【０１１５】
（実施例２−６）
実施例２−５において、ファラデーロータ１０４−２でレーザ光の偏光方向を右回りに４５°回転させ、ファラデーロータ１０９でレーザ光の偏光方向を右回りに２２．５°回転させ、ＰＢＳ１０８の透過方向をｙ軸に対して右回りに４５°とし、ＰＢＳ１１２の透過方向をｘ軸に対して右回りに２２．５°とし、ＰＢＳ１１８の透過方向をｘ軸に対して右回りに２２．５°とし、ＰＢＳ１２２の透過方向をｙ軸に対して左回りに４５°としていた点を、ファラデーロータ１０４−２でレーザ光の偏光方向を左回りに４５°回転させ、ファラデーロータ１０９でレーザ光の偏光方向を左回りに２２．５°回転させ、ＰＢＳ１０８の透過方向をｙ軸に対して左回りに４５°とし、ＰＢＳ１１２の透過方向をｘ軸に対して左回りに２２．５°とし、ＰＢＳ１１８の透過方向をｘ軸に対して左回りに２２．５°とし、ＰＢＳ１２２の透過方向をｙ軸に対して右回りに４５°とした以外は、実施例２−５と同様にして、実施例２−６の光ヘッド装置を作製した。
【０１１６】
実施例２−６においても、実施例２−５と同様に出射レーザ光の光量損失を殆どなくし、レーザ光を２つに分離した後の片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることができた。また受光器で受光させる反射光の光量損失をほとんど起こさないようにすることもできた。そのため、精度のよいフォーカスサーボ制御ができることが示された。更に、反射したレーザ光がレーザ光源に戻らないことが示された。
【０１１７】
上記実施例１−１〜１−６、及び実施例２−１〜２−６では、駆動可能なミラー１１４、１１６の角度を変化させることで、２つのレーザ光の内、片方のレーザ光の光軸を変更して対象物（ＯＢ）におけるレーザスポットの間隔を変更することができる。
そして、光軸を変更できるレーザ光の反射光は、実施例１−１〜１−６ではＰＢＳ１２２で反射し、実施例２−１〜２−６ではＰＢＳ１０８を透過して受光器１２８の方向に向かわない。そのため、光軸が固定されたレーザ光の反射光のみが受光器１２８で受光され、光軸が固定されたレーザ光の反射光によりフォーカスサーボ制御を行うことができる。
なお、受光器１２８で受光される反射光は、上記の説明の通り、実施例１−１〜１−６では対象物で反射した反射光の約１８％、実施例２−１〜２−６では対象物で反射した反射光の９０％以上である。
【０１１８】
また、上記実施例１−１、及び実施例２−１は、更に以下のような変更が可能である。
上記実施例１−１、実施例２−１におけるＰＢＳ１１２、ＰＢＳ１１８の透過方向はｙ軸方向であったが、これをｘ軸方向にしても、光軸を変化させることができるレーザ光をＰＢＳ１１２を透過したレーザ光であるようにすれば、上記実施例１−１、実施例２−１と同じ効果を得ることができる。
【０１１９】
また、上記実施例１−１、実施例２−１におけるＰＢＳ１１２、ＰＢＳ１１８のいずれか一方の透過方向をｘ軸方向にしても、ミラー１１６からのレーザ光の光軸上に対物レンズ１２０を設置すれば、上記実施例１−１、実施例２−１と同じ効果を得ることができる。
【０１２０】
また、上記実施例１−１、実施例２−１におけるＰＢＳ１０８の透過方向をｘ軸方向にして、レーザ光源１００から出射されたレーザ光が反射するようにしても、出射されたレーザ光がＰＢＳ１０８以降で入射する光学部品の設置位置を変えれば、上記実施例１−１、実施例２−１と同じ効果を得ることができる。
【０１２１】
（実施例３）
前記実施例１−１の光ヘッド装置を有するレーザ加工装置（図８参照）を用い、以下の加工対象物に対してレーザ加工を行った。
【０１２２】
−加工対象物−
加工対象物として、厚さ０．５ｍｍ、２インチのサファイア基板を２枚を用いた。前記基板上に、下記構造式（１）で表されるオキソノール有機物１５ｍｇを、２，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロパノール１ｍｌに溶解した溶液を、スピンコータを用いて回転数３００ｒｐｍで塗布し、その後、回転数１，０００ｒｐｍで乾燥させ、厚さ７０ｎｍの有機層を形成し、加工対象物を作製した。
【化１】
2011092956.tif 000002
【０１２３】
前記加工対象物表面の屈折率は、１．６であり、被加工物表面の入射される光に対する反射率は、５％であった。
前記屈折率は、エリプソメータ（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌａｍ社製ＶＡＳＥ）により測定し、前記反射率は、分光反射率計（日立社製Ｕ３１００）により測定した。
【０１２４】
−レーザ加工−
前記レーザ加工の詳細を図８に基づいて説明する。図８は、本発明のレーザ加工方法の一実施形態である実施例３に用いたレーザ加工装置の構成を示す図である。このレーザ加工装置は、加工対象物ＯＢを支持するテーブル２０１と、加工対象物ＯＢに向けて複数のレーザ光を照射して加工対象物を加工するとともに、複数のレーザ光のうち光軸が固定されたレーザ光の反射光のみを用いてフォーカスサーボ制御が行われる光ヘッド２００を有する。テーブル２０１は、スピンドルモータ３００及びフィードモータ４００により駆動される。
【０１２５】
スピンドルモータ３００は、その回転により、テーブル２０１を回転駆動する。スピンドルモータ３００内には、テーブル２０１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６０４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。
【０１２６】
フィードモータ４００は、スクリューロッドを回転させて、テーブル２０１を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スピンドルモータ４００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、レーザ光の照射位置をテーブル２０１の指定半径位置に移動させたり、テーブル２０１を半径方向に指定速度で移動させる。
【０１２７】
光ヘッド２００は、前記実施例１−１の光ヘッド装置であり、レーザ光源からのレーザ光を加工対象物ＯＢに集光させるとともに加工対象物ＯＢからの反射光を受光する。レーザ光源は、コントローラ６００によって作動制御される記録信号供給回路２０４、及びレーザ駆動回路２０２によって駆動制御される。記録信号供給回路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レーザ駆動回路２０２に供給する。レーザ駆動回路２０２は、コントローラ６００によって制御され、記録信号供給回路２０４からのパルス列信号に対応した駆動信号又は記録信号供給回路２０４とは無関係に初期駆動信号をレーザ光源に供給する。
【０１２８】
また、加工対象物に照射された複数のレーザ光による反射光の一部は、前記受光器である４分割フォト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２０６を介して出力される受光信号をフォーカスサーボ制御回路２０８に供給する。フォーカスサーボ制御回路２０８は、信号増幅回路２０６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、コントローラ６００により指示されて、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、このフォーカスサーボ信号に応じて光ヘッド２００内のフォーカスアクチュエータを駆動制御し、レーザ光が加工対象物ＯＢの表面で合焦するように制御する。なお、フォーカスアクチュエータは、光ヘッド２００内に設けられて対物レンズを光軸方向に変位させるものである。
なお、ミラー駆動制御回路（１）５００、及びミラー駆動制御回路（２）５０２は、光ヘッド２００内に設けられたミラーの角度をコントローラにより指示された角度に駆動制御する。
【０１２９】
これらの動作により、フォーカスサーボ制御を伴うレーザ加工を行った。
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宜用いた。
【０１３０】
実施例３では、複数のレーザ光により加工対象物を効率よく加工することができ、また、２つのレーザ光の反射光のうち、片方のレーザ光の反射光のみを受光器で受光させることにより、精度のよいフォーカスサーボ制御ができた。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明の光ヘッド装置は、レーザ加工装置に限らず、複数のレーザ光を１つの対物レンズで集光して対象物に複数のレーザスポットを形成する目的であれば、どのような装置にも用いることができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１００    レーザ光源
１０２    コリメートレンズ
１０４    光アイソレーター
１０４−１    偏光子
１０４−２    ファラデーロータ
１０４−３    偏光子
１０６    １／２波長板
１０８    ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
１０９    ファラデーロータ
１１０    １／２波長板
１１２    ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
１１４    ミラー
１１６    ミラー
１１８    ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
１２０    対物レンズ
１２２    ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
１２４    集光レンズ
１２６    シリンドリカルレンズ
１２８    受光器
１３０    集光レンズ
１３２    フォトディテクタ
２００    光ヘッド
２０１    テーブル
２０２    レーザ駆動回路
２０４    記録信号供給回路
２０６    信号増幅回路
２０８    フォーカスサーボ制御回路
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    フィードモータ制御回路
５００    ミラー駆動制御回路（１）
５０２    ミラー駆動制御回路（２）
６００    コントローラ
６０２    表示装置
６０４    入力装置
ＯＢ      対象物
【図１】
2011092956.tif 000003
【図２Ａ】
2011092956.tif 000004
【図２Ｂ】
2011092956.tif 000005
【図２Ｃ】
2011092956.tif 000006
【図２Ｄ】
2011092956.tif 000007
【図２Ｅ】
2011092956.tif 000008
【図２Ｆ】
2011092956.tif 000009
【図２Ｇ】
2011092956.tif 000010
【図２Ｈ】
2011092956.tif 000011
【図２Ｉ】
2011092956.tif 000012
【図２Ｊ】
2011092956.tif 000013
【図２Ｋ】
2011092956.tif 000014
【図２Ｌ】
2011092956.tif 000015
【図２Ｍ】
2011092956.tif 000016
【図３Ａ】
2011092956.tif 000017
【図３Ｂ】
2011092956.tif 000018
【図３Ｃ】
2011092956.tif 000019
【図３Ｄ】
2011092956.tif 000020
【図３Ｅ】
2011092956.tif 000021
【図３Ｆ】
2011092956.tif 000022
【図３Ｇ】
2011092956.tif 000023
【図３Ｈ】
2011092956.tif 000024
【図３Ｉ】
2011092956.tif 000025
【図３Ｊ】
2011092956.tif 000026
【図３Ｋ】
2011092956.tif 000027
【図３Ｌ】
2011092956.tif 000028
【図３Ｍ】
2011092956.tif 000029
【図４】
2011092956.tif 000030
【図５Ａ】
2011092956.tif 000031
【図５Ｂ】
2011092956.tif 000032
【図５Ｃ】
2011092956.tif 000033
【図５Ｄ】
2011092956.tif 000034
【図５Ｅ】
2011092956.tif 000035
【図５Ｆ】
2011092956.tif 000036
【図５Ｇ】
2011092956.tif 000037
【図５Ｈ】
2011092956.tif 000038
【図５Ｉ】
2011092956.tif 000039
【図５Ｊ】
2011092956.tif 000040
【図５Ｋ】
2011092956.tif 000041
【図５Ｌ】
2011092956.tif 000042
【図５Ｍ】
2011092956.tif 000043
【図６】
2011092956.tif 000044
【図７Ａ】
2011092956.tif 000045
【図７Ｂ】
2011092956.tif 000046
【図７Ｃ】
2011092956.tif 000047
【図７Ｄ】
2011092956.tif 000048
【図７Ｅ】
2011092956.tif 000049
【図７Ｆ】
2011092956.tif 000050
【図７Ｇ】
2011092956.tif 000051
【図７Ｈ】
2011092956.tif 000052
【図７Ｉ】
2011092956.tif 000053
【図７Ｊ】
2011092956.tif 000054
【図７Ｋ】
2011092956.tif 000055
【図７Ｌ】
2011092956.tif 000056
【図７Ｍ】
2011092956.tif 000057
【図８】
2011092956.tif 000058