(57)【要約】【課題】２つのレーザ光による加工跡が均一になるように２つのレーザ光の強度を調整することができ、２つのレーザスポットの位置が設定された値になるように調整できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法の提供。【解決手段】レーザ光源と、固定手段と、回転手段と、照射位置移動手段と、レーザ光の偏光方向を出射されたレーザ光の光軸に対して変化させる偏光方向変化手段と、偏光方向変化手段により偏光方向が変化されたレーザ光を２つのレーザ光に分離させる偏光ビームスプリッタと、２つのレーザ光の光軸を平行からずらして合成する光学系と、光学系で合成された２つのレーザ光を集光させる対物レンズと、加工対象物に形成された加工跡に非加工強度のレーザ光を照射したときの反射光の特性を加工跡の特性として検出する特性取得手段とを有するレーザ加工装置である。【選択図】図１
2011092955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物に２つのレーザ光を照射し、前記加工対象物の表面に同時に略同一の２つの加工跡を形成させるレーザ加工装置であって、
前記加工対象物を固定させる固定手段と、
前記固定手段により固定された加工対象物を回転させる回転手段と、
前記回転手段により回転される前記加工対象物の回転面に向けて照射される前記２つのレーザ光を、前記加工対象物の前記レーザ光が照射される位置における回転方向と前記２つのレーザ光の照射方向に対して略垂直な方向に相対的に直線移動させる照射位置移動手段と、
前記２つのレーザ光の元となるレーザ光を出射させるレーザ光源と、
前記レーザ光源より出射されたレーザ光の偏光方向を前記出射されたレーザ光の光軸に対して変化させる偏光方向変化手段と、
前記偏光方向変化手段により偏光方向が変化されたレーザ光を２つのレーザ光に分離させる偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタにより分離された２つのレーザ光の光軸を平行からずらして合成する光学系と、
前記光学系で合成された２つのレーザ光を集光させる対物レンズと、
非加工強度のレーザ光を前記加工対象物に形成された加工跡へ照射し、前記照射された非加工強度のレーザ光の反射光を受光して反射光の特性を取得する特性取得手段と、
を有することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記偏光方向変化手段が、進相軸と遅相軸とを有する複屈折材であって、前記遅相軸に対して前記進相軸を１／８波長以上進ませる複屈折材を有し、該複屈折材を、前記進相軸及び前記遅相軸に対して垂直な回転軸回りに回転させる手段である請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記照射位置移動手段による移動量を検出する移動量検出手段と、
前記照射位置移動手段によりレーザ光の照射位置の移動を行うと共に、前記特性取得手段により反射光の特性を取得し、前記移動量検出手段により取得された移動量と前記特性取得手段により取得された反射光の特性との関係から、前記照射位置移動手段による移動方向における前記２つのレーザ光の焦点位置間距離を算出する移動方向焦点位置間距離取得手段と、
を有する請求項１から２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記回転手段による回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記回転手段によりレーザ光の照射位置の移動を行うと共に、前記特性取得手段により反射光の特性を取得し、前記回転位置検出手段により取得された回転位置と前記特性取得手段により取得された反射光の特性との関係から、前記回転手段による回転方向における前記２つのレーザ光の焦点位置間距離を算出する回転方向焦点位置間距離取得手段と、
を有する請求項１から２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記光学系が、少なくとも１つのミラーを有し、
前記ミラーの位置を、前記移動方向焦点位置間距離取得手段により取得された焦点位置間距離、又は前記回転方向焦点位置間距離取得手段により取得された焦点位置間距離とに基づいて調整するミラー位置調整手段と、を有する請求項３から４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
加工対象物に２つのレーザ光を照射し、前記加工対象物の表面に同時に略同一の２つの加工跡を形成するレーザ加工方法であって、
固定手段により前記加工対象物を固定させる固定工程と、
回転手段により前記固定手段で固定された加工対象物を回転させる回転工程と、
前記回転手段により回転される前記加工対象物の回転面に向けて照射される前記２つのレーザ光を、照射位置移動手段により前記加工対象物の前記２つのレーザ光が照射される位置における回転方向と前記レーザ光の照射方向に対して略垂直な方向に相対的に直線移動させる照射位置移動工程と、
レーザ光源により前記２つのレーザ光の元となるレーザ光を照射させる照射工程と、
偏光方向変化手段により前記レーザ光源より出射されたレーザ光の偏光方向を前記出射されたレーザ光の光軸に対して変化させる偏光方向変化工程と、
偏光ビームスプリッタにより前記偏光方向変化手段により偏光方向が変化されたレーザ光を２つのレーザ光に分離させるレーザ光分離工程と、
光学系により前記偏光ビームスプリッタにより分離された２つのレーザ光の光軸を平行からずらして合成するレーザ光合成工程と、
対物レンズにより前記光学系で合成された２つのレーザ光を集光させるレーザ光集光工程と、
非加工強度のレーザ光を前記加工対象物に形成された加工跡へ照射し、前記照射された非加工強度のレーザ光の反射光を受光して反射光の特性を取得し、前記光学系で合成された２つのレーザ光により加工された前記加工対象物の前記２つのレーザ光によるそれぞれの加工跡の特性を取得する特性取得工程と、
前記特性取得工程により取得された特性に基づき、偏光方向変化手段により前記レーザ光源より出射されたレーザ光の偏光方向を調整する偏光方向調整工程と、
を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのレーザ光を２つに分離し、加工対象物に２つのレーザスポットを形成してレーザ加工を行うレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、テーブル状又はドラム状の固定治具に加工対象物を固定し、固定治具に固定された加工対象物を中心軸周りに回転させて、光ヘッドからレーザ光を対物レンズで集光して照射すると共に、固定治具に固定された加工対象物を光ヘッドと相対的に移動させることで、加工対象物の表面に微細な「ピット」、「溝」、又は「反応跡」（以下、「加工跡」と称することがある）を形成するレーザ加工装置が知られている。
また、加工対象物の加工効率を上げる目的で加工対象物に２つ以上のレーザスポットを形成してレーザ加工を行うレーザ加工装置がある。例えば特許文献１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、加工対象物に２つのレーザスポットを形成してレーザ加工を行うレーザ加工装置が提案されている。このような１つのレーザ光を２つに分離して加工対象物に２つのレーザ光を照射するレーザ加工装置においても、形成される加工跡は均一であることが望まれる。
【０００３】
しかし、２つに分離されたレーザ光のそれぞれの強度が異なったり、加工対象物の表面へのレーザ光の入射角度が異なると、形成される加工跡は異なる可能性が高く、２つのレーザ光のそれぞれで形成される加工跡が均一になるように、２つに分離されたレーザ光の強度を調整する必要があるが、前記特許文献１には、２つに分離されたレーザ光のそれぞれの強度を調整できる構成については開示も示唆もされておらず、２つのレーザ光のそれぞれで形成される加工跡が不均一になってしまうことがある。
【０００４】
また、加工対象物に２つのレーザ光を照射する場合には、２つのレーザスポットの位置が設定値通りになるように調整されていても、光学部品の取り付け位置の経時変化により長期間経過するとずれてしまう可能性が高く、微細な加工を行う場合には、２つのレーザスポットの位置が設定値通りになるように、定期的に調整する必要がある。
しかし、前記特許文献１には、２つのレーザスポットの位置が設定値通りになるように定期的に調整する構成については開示も示唆もされておらず、２つのレーザ光のそれぞれで形成される加工跡の間隔が、長期間経過により設定値からずれてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５０３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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２つに分離し、加工対象物に２つのレーザスポットを形成してレーザ加工を行う際に、２つのレーザ光のそれぞれによる加工跡が均一になるように２つのレーザ光の強度を調整することができ、２つのレーザスポットの位置が設定された値になるように調整することができるレーザ加工装置及び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】
【０００７】
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＞  加工対象物に２つのレーザ光を照射し、前記加工対象物の表面に同時に略同一の２つの加工跡を形成させるレーザ加工装置であって、
前記加工対象物を固定させる固定手段と、
前記固定手段により固定された加工対象物を回転させる回転手段と、
前記回転手段により回転される前記加工対象物の回転面に向けて照射される前記２つのレーザ光を、前記加工対象物の前記レーザ光が照射される位置における回転方向と前記２つのレーザ光の照射方向に対して略垂直な方向に相対的に直線移動させる照射位置移動手段と、
前記２つのレーザ光の元となるレーザ光を出射させるレーザ光源と、
前記レーザ光源より出射されたレーザ光の偏光方向を前記出射されたレーザ光の光軸に対して変化させる偏光方向変化手段と、
前記偏光方向変化手段により偏光方向が変化されたレーザ光を２つのレーザ光に分離させる偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタにより分離された２つのレーザ光の光軸を平行からずらして合成する光学系と、
前記光学系で合成された２つのレーザ光を集光させる対物レンズと、
非加工強度のレーザ光を前記加工対象物に形成された加工跡へ照射し、前記照射された非加工強度のレーザ光の反射光を受光して反射光の特性を取得する特性取得手段と、
を有することを特徴とするレーザ加工装置である。
該＜１＞に記載のレーザ加工装置においては、レーザ光の偏光方向を変化させて、偏光ビームスプリッタでレーザ光を２つに分離し、２つに分離されたそれぞれのレーザ光で加工対象物に加工跡を形成する。そして形成された加工跡の特性を非加工強度のレーザ光を該加工跡に照射したときの反射光の特性を取得することで取得し、該特性が略同一になるようにレーザ光の偏光方向を変化させる。その結果、２つのレーザ光のそれぞれで形成される加工跡が均一になるように調整できる。
＜２＞  前記偏光方向変化手段が、進相軸と遅相軸とを有する複屈折材であって、前記遅相軸に対して前記進相軸を１／８波長以上進ませる複屈折材を有し、該複屈折材を、前記進相軸及び前記遅相軸に対して垂直な回転軸回りに回転させる手段である前記＜１＞に記載のレーザ加工装置である。
該＜２＞に記載のレーザ加工装置においては、レーザ光の偏光方向を変化させる手段として、前記遅相軸に対して前記進相軸を１／８波長以上進ませる複屈折材（例えば１／２波長板）を進相軸及び遅相軸に対して垂直な回転軸回りに回転させる手段を用いることが好ましい。その結果、直線偏光のまま容易にレーザ光の偏光方向を設定した角度だけ変化させることできるので、レーザ加工装置のコストアップを抑制できる。
＜３＞  前記照射位置移動手段による移動量を検出する移動量検出手段と、
前記照射位置移動手段によりレーザ光の照射位置の移動を行うと共に、前記特性取得手段により反射光の特性を取得し、前記移動量検出手段により取得された移動量と前記特性取得手段により取得された反射光の特性との関係から、前記照射位置移動手段による移動方向における前記２つのレーザ光の焦点位置間距離を算出する移動方向焦点位置間距離取得手段と、
を有する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のレーザ加工装置である。
該＜３＞に記載のレーザ加工装置においては、２つのレーザ光の照射位置移動手段による移動方向の焦点位置間距離を取得することで２つのレーザ光の照射位置移動手段による移動方向の焦点位置間距離が設定値通りになるように調整することができる。また、非加工強度のレーザ光を加工対象物に形成された加工跡へ照射する際、非加工強度のレーザ光として偏光ビームスプリッタにより分離された２つのレーザ光の片方のレーザ光を用いれば、取得した焦点位置間距離だけ照射位置移動手段により移動を行うことで、もう片方のレーザ光による加工跡にも適切な位置に非加工強度のレーザ光を照射することができる。
＜４＞  前記回転手段による回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記回転手段によりレーザ光の照射位置の移動を行うと共に、前記特性取得手段により反射光の特性を取得し、前記回転位置検出手段により取得された回転位置と前記特性取得手段により取得された反射光の特性との関係から、前記回転手段による回転方向における前記２つのレーザ光の焦点位置間距離を算出する回転方向焦点位置間距離取得手段と、
を有する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のレーザ加工装置である。
該＜４＞に記載のレーザ加工装置においては、２つのレーザ光の回転手段による回転方向の焦点位置間距離を取得することで、２つのレーザ光の回転手段による回転方向の焦点位置間距離が設定値通りになるように調整することができる。
＜５＞  前記光学系が、少なくとも１つのミラーを有し、
前記ミラーの位置を、前記移動方向焦点位置間距離取得手段により取得された焦点位置間距離、又は前記回転方向焦点位置間距離取得手段により取得された焦点位置間距離とに基づいて調整するミラー位置調整手段と、を有する前記＜３＞から＜４＞のいずれかに記載のレーザ加工装置である。
該＜５＞に記載のレーザ加工装置においては、取得した焦点位置間距離に基づいて２つのレーザ光の焦点位置間距離が設定値通りになるように光学系にあるミラーの位置を調整する手段を備えている。その結果、容易に２つのレーザ光の焦点位置間距離が設定値通りになるよう調整することができる。
＜６＞  加工対象物に２つのレーザ光を照射し、前記加工対象物の表面に同時に略同一の２つの加工跡を形成するレーザ加工方法であって、
固定手段により前記加工対象物を固定させる固定工程と、
回転手段により前記固定手段で固定された加工対象物を回転させる回転工程と、
前記回転手段により回転される前記加工対象物の回転面に向けて照射される前記２つのレーザ光を、照射位置移動手段により前記加工対象物の前記２つのレーザ光が照射される位置における回転方向と前記レーザ光の照射方向に対して略垂直な方向に相対的に直線移動させる照射位置移動工程と、
レーザ光源により前記２つのレーザ光の元となるレーザ光を照射させる照射工程と、
偏光方向変化手段により前記レーザ光源より出射されたレーザ光の偏光方向を前記出射されたレーザ光の光軸に対して変化させる偏光方向変化工程と、
偏光ビームスプリッタにより前記偏光方向変化手段により偏光方向が変化されたレーザ光を２つのレーザ光に分離させるレーザ光分離工程と、
光学系により前記偏光ビームスプリッタにより分離された２つのレーザ光の光軸を平行からずらして合成するレーザ光合成工程と、
対物レンズにより前記光学系で合成された２つのレーザ光を集光させるレーザ光集光工程と、
非加工強度のレーザ光を前記加工対象物に形成された加工跡へ照射し、前記照射された非加工強度のレーザ光の反射光を受光して反射光の特性を取得し、前記光学系で合成された２つのレーザ光により加工された前記加工対象物の前記２つのレーザ光によるそれぞれの加工跡の特性を取得する特性取得工程と、
前記特性取得工程により取得された特性に基づき、偏光方向変化手段により前記レーザ光源より出射されたレーザ光の偏光方向を調整する偏光方向調整工程と、
を含むことを特徴とするレーザ加工方法である。
該＜６＞に記載のレーザ加工方法においては、レーザ光の偏光方向を変化させて、偏光ビームスプリッタでレーザ光を２つに分離し、２つに分離されたそれぞれのレーザ光で加工対象物に加工跡を形成する。そして形成された加工跡の特性を非加工強度のレーザ光を該加工跡に照射したときの反射光の特性を取得することで取得し、該特性が略同一になるようにレーザ光の偏光方向を変化させる。その結果、２つのレーザ光のそれぞれで形成される加工跡が均一になるように調整できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、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２つに分離し、加工対象物に２つのレーザスポットを形成してレーザ加工を行う際に、２つのレーザ光のそれぞれによる加工跡が均一になるように２つのレーザ光の強度を調整することができ、２つのレーザスポットの位置が設定された値になるように調整することができるレーザ加工装置及び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】
【０００９】
【図１】図１は、本発明のレーザ加工装置の光ヘッドの一例を示した概略図である。
【図２】図２は、本発明のレーザ加工装置の全体の一例を示した概略図である。
【図３】図３は、２つのレーザ光の焦点位置間距離を調整する際に行うレーザ加工の一例を示した概略図である。
【図４】図４は、加工対象物の半径方向（移動方向）の焦点位置間距離の検出を行う際のレーザ光の移動の一例を示した概略図である。
【図５】図５は、加工対象物の半径方向（移動方向）の焦点位置間距離の検出を行う際のレーザ光の移動により得られたデータの一例を示した概略図である。
【図６】図６は、加工対象物の回転方向の焦点位置間距離の検出を行う際のレーザ光の移動の一例を示した概略図である。
【図７】図７は、加工対象物の回転方向の焦点位置間距離の検出を行う際のレーザ光の移動により得られたデータの一例を示した概略図である。
【図８】図８は、２つのレーザ光のレーザ光強度調整を行う際に行うレーザ加工の一例を示した概略図である。
【図９】図９は、レーザ光強度調整を行う際のレーザ光の移動の一例を示した概略図である。
【図１０】図１０は、レーザ光強度調整を行う際のレーザ光の移動により得られたデータの一例を示した概略図である。
【図１１】図１１は、１／２波長板を回転させることによる、レーザ光の偏光方向の変化の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（レーザ加工装置及びレーザ加工方法）
本発明のレーザ加工装置は、加工対象物に２つのレーザ光を照射し、前記加工対象物の表面に同時に略同一の２つの加工跡を形成させるレーザ加工装置であって、
レーザ光源と、固定手段と、回転手段と、照射位置移動手段と、偏光方向変化手段と、偏光ビームスプリッタと、光学系と、対物レンズと、特性取得手段とを有し、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
本発明のレーザ加工方法は、加工対象物に２つのレーザ光を照射し、前記加工対象物の表面に同時に略同一の２つの加工跡を形成するレーザ加工方法であって、
照射工程と、固定工程と、回転工程と、照射位置移動工程と、偏光方向変化工程と、レーザ光分離工程と、レーザ光合成工程と、レーザ光集光工程と、特性取得工程と、偏光方向調整工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の前記レーザ加工方法は、本発明の前記レーザ加工装置を用いて行われることが好ましい。以下、本発明のレーザ加工方法及びレーザ加工装置について、詳細に説明する。
【００１１】
−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ウエハ、半導体ウエハ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、例えば、後述する固定手段が円盤状のテーブルであれば円形、円盤状や四角形などが挙げられ、該固定手段がドラム状であれば長方形、ドラム状、円柱状などが挙げられる。
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、ネガ型とポジ型があるが、どちらでも構わない。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。
【００１６】
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、前記屈折率範囲のものを用いるのが好ましい。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
＜レーザ光源＞
前記レーザ光源は、前記２つのレーザ光の元となるレーザ光を出射させる。
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。
【００２０】
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出射が可能であり、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。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。パルス光の照射は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。
【００２１】
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。
【００２２】
＜固定手段＞
前記固定手段としては、前記加工対象物をテーブル又はドラム状の固定治具に固定することができる手段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、例えばテーブルであれば（１）加工対象物の中央開口部をセンターピンに嵌め込み固定する方法、（２）バキューム装置を用いて加工対象物を吸着させて固定する方法などが挙げられる。ドラム状の固定治具であれば（１）加工対象物の周囲に固定バンドを巻きつける方法、（２）加工対象物の周囲を磁石で押圧する方法、（３）バキューム装置を用いて加工対象物を吸着させて固定する方法などが挙げられる。
【００２３】
＜回転手段＞
前記回転手段としては、前記加工対象物を固定した固定手段を回転させる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、例えばスピンドルモータなどが挙げられる。
【００２４】
＜照射位置移動手段＞
前記照射位置移動手段は、前記回転手段により回転される前記加工対象物の回転面に向けて照射される前記２つのレーザ光を、前記加工対象物の前記レーザ光が照射される位置における回転方向と前記２つのレーザ光の照射方向に対して略垂直な方向に相対的に直線移動させる手段である。
前記照射位置移動手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばフィードモータなどが挙げられる。
【００２５】
＜特性取得手段＞
前記特性取得手段は、非加工強度のレーザ光を前記加工対象物に形成された加工跡へ照射し、前記照射された非加工強度のレーザ光の反射光を受光して反射光の特性を取得する手段である。
前記特性取得手段としては、前記加工対象物に形成された加工跡に前記加工対象物が加工されない強度のレーザ光を照射して、照射したレーザ光の反射光の特性を検出する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、例えば受光した光の強度に相当する強度の信号を出力する受光器、該受光器に照射したレーザ光の反射光を導く光学系、該受光器から出力される信号の信号強度のデータを取得する装置から構成されたものなどが挙げられる。
【００２６】
また、本発明のレーザ加工装置は、前記照射位置移動手段による移動量を検出する移動量出手段と、
前記照射位置移動手段によりレーザ光の照射位置の移動を行うと共に、前記特性取得手段により反射光の特性を取得し、前記移動量検出手段により取得された移動量と前記特性取得手段により取得された反射光の特性との関係から、前記照射位置移動手段による移動方向における２つのレーザ光の焦点位置間距離を算出する移動方向焦点位置間距離取得手段と、を有することが好ましい。
前記移動量検出手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば前記照射位置移動手段にフィードモータを用いる場合は、フィードモータ内のエンコーダが出力するパルス列信号を入力して該パルス列信号のパルス数をカウントし、カウント数を距離に変換して出力する回路などが挙げられる。
前記移動方向焦点位置間距離取得手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば前記特性取得手段により取得された反射光の強度と前記移動量検出手段により取得された移動量とをデジタルデータで同時に取り込み、移動量と反射光の強度との関係曲線を作成して該関係曲線における設定した強度間の距離を算出することで焦点位置間距離とするコンピュータのプログラムソフトなどが挙げられる。
【００２７】
＜偏光方向変化手段＞
前記偏光方向変化手段は、前記レーザ光源より出射されたレーザ光の偏光方向を前記出射されたレーザ光の光軸に対して変化させる手段であり、具体的には、進相軸と遅相軸とを有する複屈折材であって、前記遅相軸に対して前記進相軸を１／８波長以上進ませる複屈折材を有し、前記複屈折材を、前記進相軸及び前記遅相軸に対して垂直な回転軸回りに回転させる手段であることが好ましい。
前記複屈折材としては、遅相軸に対して進相軸を１／８波長以上進ませる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１／２波長板、１／４波長板、１／８波長板などが挙げられる。これらの中でも、１／２波長板が直線偏光のまま容易にレーザ光の偏光方向を設定した角度だけ変化させることができるので好ましい。
前記複屈折材を、進相軸及び遅相軸に対して垂直な回転軸回りに回転させる手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばモータなどが挙げられる。
【００２８】
＜偏光ビームスプリッタ＞
前記偏光ビームスプリッタは、前記偏光方向変化手段により偏光方向が変化されたレーザ光を２つのレーザ光に分離させる手段である。
前記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、略４５°の方向に透過方向がある。
前記偏光ビームスプリッタでは、前記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１００：０とする。これにより、透過したレーザ光と反射したレーザ光の偏光方向を９０°異なるようにすることができ、分離された２つのレーザ光を同様の偏光ビームスプリッタで合成させれば、合成の際のレーザ光の光量損失をほとんどなくすことができる。
【００２９】
また、本発明のレーザ加工装置は、回転手段による回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記回転手段によりレーザ光の照射位置の移動を行うと共に、前記特性取得手段により反射光の特性を取得し、前記回転位置検出手段により取得された回転位置と前記特性取得手段により取得された反射光の特性との関係から、前記回転手段による回転方向における前記２つのレーザ光の焦点位置間距離を算出する回転方向焦点位置間距離取得手段とを有することが好ましい。
前記回転位置検出手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば前記回転手段にスピンドルモータを用いる場合は、スピンドルモータ内のエンコーダが出力するインデックス信号とパルス列信号を入力して該インデックスが入力してからの該パルス列信号のパルス数をカウントし、カウント数を回転角度に変換して出力する回路などが挙げられる。
前記回転方向焦点位置間距離取得手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば前記特性取得手段により取得された反射光の強度と前記回転位置検出手段により取得された回転位置とをデジタルデータで同時に取り込み、回転位置と反射光の強度との関係曲線を２つのレーザ光によるそれぞれの加工跡で作製して該２つの関係曲線における設定した強度間の回転角度を算出し、該回転角度に回転半径を乗算して算出した距離を焦点位置間距離とするコンピュータのプログラムソフトなどが挙げられる。
【００３０】
＜光学系＞
前記光学系は、前記偏光ビームスプリッタにより分離された２つのレーザ光の光軸を平行からずらして合成するものであり、少なくとも１つのミラーを有し、
前記ミラーの位置を、移動方向焦点位置間距離取得手段により取得された焦点位置間距離と、回転方向焦点位置間距離取得手段により取得された焦点位置間距離とに基づいて調整するミラー位置調整手段と、を有することが好ましい。
前記ミラーとしては、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、ガラスの片面にアルミニウムや銀などの金属又は誘電体膜を蒸着したものなどが挙げられる。また、ミラーの数は少なくとも１つであることが好ましく、２つであることがより好ましい。
前記ミラー位置調整手段としては、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、ミラーと固定部材との間に圧電素子を設け、該圧電素子に印加することでミラーの法線方向の向きを変える構成などが挙げられる。
【００３１】
＜対物レンズ＞
前記対物レンズは、前記光学系で合成された２つのレーザ光を集光させるものである。
前記対物レンズとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば非球面レンズなどが挙げられる。
【００３２】
ここで、本発明のレーザ加工方法に用いられるレーザ加工装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のレーザ加工装置における光ヘッド１００の一例を示した概略図である。
レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、コリメーティングレンズ１２を通して偏光ビームスプリッタ１４で所定の割合が透過し、残りは反射してレンズ１６で集束されレーザ光強度制御用の信号を出力するフォトディテクタ１８に入射する。一方、透過したレーザ光は１／２波長板２０を透過することで偏光方向が変化する。
【００３３】
レーザ光源１０から出射されるレーザ光の偏光方向と後述する偏光ビームスプリッタの透過方向が同じであるようにした場合は、１／２波長板２０は、レーザ光源１０から出射されたレーザ光の偏光方向から２２．５°の角度に進相軸又は遅相軸がある状態を標準の設定にする。この状態では、１／２波長板２０を透過したレーザ光の偏光方向は、レーザ光源１０から出射されたレーザ光の偏光方向から４５°の角度になる。
１／２波長板２０は、回転機構２２を有しており、進相軸及び遅相軸に対して垂直な回転軸回りに回転可能な設計となっている。回転機構２２が作動し、１／２波長板２０が回転すると、図１１に示すようにレーザ光の偏光方向が変化する。
即ち、図１１に示すように、入射前のレーザ光の偏光方向と入射後のレーザ光の偏光方向の角度は、入射前のレーザ光の偏光方向と進相軸とのなす角度の倍の角度になるので、１／２波長板を回転させてレーザ光の入射前の偏光方向と進相軸とのなす角度を変化させると、入射後のレーザ光の偏光方向は変化させた角度の倍の角度に変化する。なお、進相軸を遅相軸に変えても偏光方向の変化は同じである。
【００３４】
偏光ビームスプリッタ２４は、レーザ光源１０から出射されたレーザ光の偏光方向に透過方向があるため、１／２波長板２０が回転されず、標準の設定となっている場合は、入射したレーザ光は、強度がほぼ等しい２つのレーザ光に分けられる。しかし、回転機構２２の作動により１／２波長板２０が回転されると、偏光ビームスプリッタ２４に入射するレーザ光の偏光方向が変化しているため、２つのレーザ光の強度の比率を変化させて分けることができる。偏光ビームスプリッタ２４を透過するレーザ光の強度Ｌａと偏光ビームスプリッタ２４で反射するレーザ光の強度Ｌｂとの比は、偏光ビームスプリッタ２４の透過方向と偏光ビームスプリッタ２４に入射するレーザ光の偏光方向との角度をＨとすると、Ｌａ：Ｌｂ＝ｃｏｓＨ：ｓｉｎＨである。
偏光ビームスプリッタ２４で反射したレーザ光は、ミラー２６及びミラー３０により進行方向を変え、偏光ビームスプリッタ３２で、偏光ビームスプリッタ２４を透過したレーザ光と合成される。ミラー２６及びミラー３０は駆動機構（不図示）を有し、該駆動機構の作動によりレーザ光の反射方向を変えることで、対物レンズ３４で集光される２つのレーザ光の焦点位置間距離を変化させることができるように構成されている。
【００３５】
偏光ビームスプリッタ２４で分離した２つのレーザ光のうち、偏光ビームスプリッタ２４を透過したレーザ光は偏光ビームスプリッタ３２を透過して対物レンズ３２で集光して加工対象物ＯＢに照射され、加工対象物ＯＢからの反射光は対物レンズ３２で平行光になり、偏光ビームスプリッタ３２を透過し、偏光ビームスプリッタ２４を透過し、１／２波長板２０で偏光方向が略４５度回転し、偏光ビームスプリッタ１４で約半分が反射して偏光ビームスプリッタ３６に入射する。偏光ビームスプリッタ１４は透過方向における透過光量と反射光量との割合が９０：１０程度になるようにする。これにより、偏光ビームスプリッタ１４で反射した反射光の偏光方向は偏光ビームスプリッタ１４の透過方向に対して９０°の方向（図１の紙面の縦方向）から６度程度回転した方向にある。偏光ビームスプリッタ３６の透過方向はこの回転方向とは逆方向に偏光ビームスプリッタ１４の透過方向（図１の紙面の垂直方向）から６度程度回転した方向にする。これにより、偏光ビームスプリッタ１４で反射した反射光は偏光ビームスプリッタ３６で１８％程度が透過し、集光レンズ３８、シリンドリカルレンズ４０を透過してフォトディテクタ４２に入射する。
一方、偏光ビームスプリッタ２４で反射したレーザ光はミラー２６及びミラー３０で進行方向を変えた後、偏光ビームスプリッタ３２で反射し、対物レンズ３２で集光して加工対象物ＯＢに照射され、加工対象物ＯＢからの反射光は対物レンズ３２で平行光になり、偏光ビームスプリッタ３２で反射し、ミラー２６及びミラー３０で進行方向を変えた後、偏光ビームスプリッタ２４で反射し、１／２波長板２０で偏光方向が略４５度回転し、偏光ビームスプリッタ１４で約半分が反射して偏光ビームスプリッタ３６に入射する。前述の通り、偏光ビームスプリッタ１４は透過方向における透過光量と反射光量との割合が９０：１０程度になっているので、偏光ビームスプリッタ１４で反射した反射光の偏光方向は偏光ビームスプリッタ１４の透過方向に対して９０°の方向（図１の紙面の縦方向）からもう１つの反射光とは反対方向に６度程度回転した方向にある。偏光ビームスプリッタ３６の透過方向は前述の通り、この回転方向と同じ方向に偏光ビームスプリッタ１４の透過方向（図１の紙面の垂直方向）から６度程度回転した方向にある。これにより、偏光ビームスプリッタ１４で反射した反射光は偏光ビームスプリッタ３６で反射し、フォトディテクタ４２に入射しないようになっている。
【００３６】
１／２波長板２０を標準の設定から回転させた場合、偏光ビームスプリッタ３６は、ミラー２６及びミラー３０を経由したレーザ光による反射光も少量透過してしまう。そこで、ミラー２６とミラー３０の間にはシャッタ２８が設けられており、レーザ光源１０から非加工強度のレーザ光を出射して加工対象物ＯＢの加工跡に照射し、反射光をフォトディテクタ４２で受光して、反射光の強度に相当する強度の信号を取得する場合は、該シャッタ２８が閉じられることで、ミラー２６及びミラー３０を経由するレーザ光をシャッタ２８で遮断し、反射光は偏光ビームスプリッタ２４を透過するレーザ光による反射光のみにする構成となっている。
なお、レーザ加工時には、シャッタ２８は開になるので、ミラー２６及びミラー３０を経由したレーザ光の反射光のうちの少量が偏光ビームスプリッタ３６を透過してフォトディテクタ４２に入射するが、少量であるのでフォーカスサーボ制御にはほとんど影響がない。
【００３７】
次に、図２は、本発明のレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置２００の全体の一例を示した概略図である。
このレーザ加工装置２００は、加工対象物ＯＢを固定支持するテーブル１１０と、加工対象物ＯＢに向けてレーザ光を照射して加工対象物ＯＢをレーザ加工する光ヘッド１００とを備えている。
【００３８】
テーブル１１０は、円形に形成されており、スピンドルモータ１０８、及びフィードモータ１１１によって駆動可能に構成されている。
スピンドルモータ１０８は、その回転により、回転軸１０８ａを介してテーブル１１０を回転駆動する。スピンドルモータ１０８内には、該スピンドルモータ１０８（即ちテーブ１１０）の回転を検出して、その回転を表す回転検出信号を出力するエンコーダ１０８ｂが組み込まれている。この回転検出信号は、テーブル１１０の回転位置が一つの基準回転位置に来るごとに発生されるインデックス信号Ｉｎｄｅｘと、所定の微小な回転角度ずつハイレベルとローレベルを繰り返すパルス列信号からなるとともに互いにπ／２だけ位相のずれたＡ相信号φＡ及びＢ相信号φＢからなる。
回転検出信号は、スピンドルモータ制御回路１１２及び回転角度検出回路１０７に供給される。スピンドルモータ制御回路１１２は、エンコーダ１０８ｂからのパルス列検出信号を用いてスピンドルモータ１０８の回転速度を計算し、コントローラ１０２の指示により、前記計算した回転速度がコントローラ１０２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１０８の回転を制御する。回転角度検出回路１０７は、コントローラ１０２の指示により、作動開始し、エンコーダ１０８ｂからのインデックス信号Ｉｎｄｅｘとパルス列信号とを用いてスピンドルモータ１０８（即ちテーブル１１０）の回転角度を検出してコントローラ１０２に回転角度のデジタルデータを供給する。
【００３９】
フィードモータ１１１は、スクリューロッド１１３を回転させて、テーブル１１０を半径方向に駆動する。スクリューロッド１１３は、その一端にてフィードモータ１１１の回転軸に一体回転するように連結されている。フィードモータ１１１が回転すると、スピンドルモータ１０８、テーブル１１０はスクリューロッド１１３により加工対象物ＯＢの径方向に変位する。
【００４０】
フィードモータ１１１内にも、フィードモータ１１１の回転を検出して、前記エンコーダ１０８ｂと同様な回転検出信号を出力するエンコーダ１１１ａが組み込まれている。この回転検出信号は、半径位置検出回路１１４及びフィードモータ制御回路１１５に出力される。半径位置検出回路１１４は、エンコーダ１１１ａからの回転検出信号をカウントするカウント回路を有し、このカウント回路のカウント値に基づいてレーザ光が照射されるテーブルの半径位置を検出して、半径位置を表すデジタルデータを出力する。なお、カウント回路の初期設定は、コントローラ１０２による指示により、フィードモータ制御回路１１５と協働して行われる。
即ち、コントローラ１０２は、初期において、フィードモータ制御回路１１５に支持部材１１６の初期位置への移動及び半径位置検出回路１１４に初期設定を指示する。この指示により、フィードモータ制御回路１１５は、フィードモータ１１１を回転させて支持部材１１６を初期位置に移動させる。なお、この初期位置は、フィードモータ１１１によって駆動される支持部材１１６の駆動制限位置である。半径位置検出回路１１４は、この支持部材１１６の移動中、エンコーダ１１１ａからの回転検出信号を入力し続けている。そして、支持部材１１６が初期位置まで達してフィードモータ１１１の回転が停止すると、半径位置検出回路１１４はエンコーダ１１１ａからの回転検出信号の入力停止を検出して、内蔵のカウント回路のカウント値を「０」にリセットする。このとき、半径位置検出回路１１４は、フィードモータ制御回路１１５に出力停止のための信号を出力し、これにより、フィードモータ制御回路１１５はフィードモータ１１１への駆動信号の出力を停止する。
【００４１】
フィードモータ制御回路１１５は、コントローラ１０２の指示により、フィードモータ１１１を駆動制御して、レーザ光の照射位置をテーブル１１０の指定半径位置へ移動させたり、テーブル１１０を半径方向に指定速度で移動させる。具体的には、フィードモータ制御回路１１５は、コントローラ１０２によって指定される半径位置へのレーザ光の照射位置の移動が指示されたときには、半径位置検出回路１１４によって検出される半径位置を用いてフィードモータ１１１の回転を制御し、検出される半径位置がコントローラ１０２から指定された半径位置に等しくなるまでフィードモータ１１１を回転させる。また、フィードモータ制御回路１１５は、コントローラ１０２によって指定される移動速度でレーザ光の照射位置をテーブルの半径方向に移動させることが指示されたときには、エンコーダ１１１ａからの回転検出信号からテーブル１１０の半径方向への移動速度を計算して、計算された移動速度がコントローラ１０２によって指定される移動速度に等しくなるようにフィードモータ１１１の回転を制御する。
【００４２】
光ヘッドとしては、図１に示す光ヘッド１００を用いる。この光ヘッド１００は、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１０２によって作動制御される発光信号供給回路１２０及びレーザ駆動回路１０９によって駆動制御される。
発光信号供給回路１２０は、コントローラ１０２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１０９に供給する。なお、加工模様が連続する溝である場合や非加工強度のレーザ光照射を行う場合は一定強度の信号を供給する。レーザ駆動回路１０９は、コントローラ１０２によって制御されて、発光信号供給回路１２０からのパルス列信号に対応した駆動信号又は発光信号供給回路１２０とは無関係に初期駆動信号をレーザ光源に供給する。この初期駆動信号はフォーカスサーボ制御を開始する際に用いられる。
【００４３】
モータ回転制御回路１０１は、コントローラ１０２から回転角度と回転方向が入力されると、光ヘッド１００の回転機構２２（図１参照）におけるモータ内にあるエンコーダからのパルス列信号のパルス数をカウントして、入力された角度の分だけ１／２波長板２０が回転するようにモータを回転させることができる。
Ａ／Ｄ変換器１０３は、コントローラ１０２から指令が入力すると、再生信号生成回路１０４から入力する信号の瞬時値をデジタルデータにしてコントローラ１０２に出力する。
第１のミラー駆動制御回路１０５及び第２のミラー駆動制御回路１０６は、コントローラ１０２から移動量と移動方向が入力されると、入力された移動量と移動方向だけ図１に示す光ヘッド１００のミラー２６及びミラー３０の駆動機構（不図示）を駆動する。
シャッタ開閉制御回路１２１は、コントローラ１０２から開又は閉を指令する信号が入力されると、図１に示すシャッタ２８の駆動機構（不図示）を駆動してシャッタ２８を開又は閉にする。
【００４４】
コントローラ１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどの不揮発性メモリなどからなるコンピュータによって構成されており、キーボード、マウスなどからなる入力装置１３０からの指示に従って、プログラムを実行することにより、レーザ加工装置を作動させる。また、コントローラ１０２には、作動指示及び作動状況を作業者に対して視覚的に知らせるための表示装置１３１も接続されている。
【００４５】
なお、レーザ加工装置における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。
【００４６】
−用途−
本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、２つのレーザ光を１つの対物レンズで集光して加工対象物に２つのレーザスポットを形成してレーザ加工を行う目的であれば、どのようなレーザ加工装置及びレーザ加工方法にも制限なく用いることができ、例えば発光素子、ディスプレイ、記録材料、エンプラ、携帯電話などに用いられる半導体材料のレーザ加工の分野や、光ディスク、光磁気ディスクなどの作製に用いられる原盤のレーザ加工の分野に好適に用いることができる。
【実施例】
【００４７】
以下に本発明の実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、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。
【００４８】
（実施例）
＜レーザ光強度調整：レーザの焦点位置間距離の調整＞
図１及び図２に示すレーザ加工装置を用いて、レーザ光強度調整のうち、レーザ光の焦点位置間距離の調整を以下のようにして行った。
【００４９】
（１）焦点位置間距離調整用のレーザ加工
加工対象物ＯＢとして、発光素子の基板となる半導体ウエハを用いた。
まず、図２に示すレーザ加工装置２００のコントローラ１０２の指示により、フィードモータ制御回路１１５が設定された半径位置（任意で可）にレーザ光が照射されるようフィードモータ１１１を駆動する。次に、スピンドルモータ制御回路１１２がコントローラから指示された回転速度でテーブル１１０を回転する。次に、レーザ駆動回路１０９が初期駆動信号を光ヘッド１００のレーザ光源に供給し、フォーカスサーボ制御回路１３２がフォーカスサーボ制御を開始する。次に、回転角度検出回路１０７が、スピンドルモータ１０８、即ち加工対象物ＯＢの回転角度を検出し、該回転角度をコントローラ１０２に供給し、コントローラ１０２はこの回転角度に基づいてレーザ駆動回路１０９と発光信号供給回路１２０に出射指令と停止指令を出力して、加工対象物ＯＢの設定された半径位置で１周、断続的にレーザ加工が行われる。その結果、加工対象物ＯＢの表面に、図３に示すような周方向に４分割された円弧状の２本線の破線５１（加工跡）が形成される。
なお、この場合及びこれ以降の場合も発光信号供給回路１２０は一定強度の信号を出力する。
【００５０】
（２）半径方向（移動方向）の焦点位置間距離の検出
コントローラ１０２はフィードモータ制御回路１１５に指示して、図４に示すように先に加工跡が形成された半径位置から微量だけ異なる半径位置にレーザ光が照射されるようにフィードモータ１１１を駆動する。次にコントローラ１０２はシャッタ開閉制御回路１２１に指示して光ヘッド１００のシャッタを閉にする。次にコントローラ１０２はレーザ駆動回路１０９と発光信号供給回路１２０に非加工強度での出射指令を出力し、回転角度検出回路１０７から入力する回転角度のデータがレーザ加工を行った回転角度になっているときにＡ／Ｄ変換器１０３から信号強度であるデジタルデータを入力する。この状態で加工対象物ＯＢに非加工強度のレーザ光が照射され反射光の強度に相当するデータが取得される。次にコントローラ１０２はフィードモータ制御回路１１５に指示してレーザ光が照射される半径位置を微量だけ移動させ、先と同様にＡ／Ｄ変換器１０３から信号強度であるデジタルデータを入力する。このときレーザ光が照射される半径位置の移動の方向は、図４に示すようにレーザ光が加工跡をクロスする方向である。この半径位置の移動とＡ／Ｄ変換器１０３からのデータ入力を繰り返すことで図５に示す、レーザ光の移動距離（半径位置）と反射光強度に相当する信号強度との関係曲線が得られる。次にコントローラ１０２は得られた関係曲線から、図５に示すように設定された信号強度の間の距離ΔＸを算出し、このΔＸを半径方向（移動方向）の焦点位置間距離とする。
距離ΔＸを算出する際の信号強度は、加工跡の間隔を電子顕微鏡等で正確に測定した加工対象物ＯＢで前述のように図５に示す関係曲線を得て、このとき距離ΔＸが測定した加工跡の間隔に等しくなるように、設定すればよい。
【００５１】
（３）半径方向（移動方向）の焦点位置間距離の調整
測定した加工対象物ＯＢの半径方向の焦点位置間距離ΔＸと、設定値とを比較し、その差分だけ焦点位置間距離を変更する。即ち、コントローラ１０２から、第１のミラー駆動制御回路１０５及び第２のミラー駆動制御回路１０６に、半径方向（移動方向）の焦点位置間距離の差分に相当するミラーの駆動量とミラーの駆動方向の指令を出力する。なお、ミラーの駆動量と、焦点位置間距離との変化の関係は、あらかじめコントローラ１０２に記憶されている。
第１のミラー駆動制御回路１０５及び第２のミラー駆動制御回路１０６にミラーの駆動量とミラーの駆動方向の指令を出力後、再度、加工対象物の半径方向（移動方向）の焦点位置間距離の検出を行う。そして、半径方向（移動方向）の焦点位置間距離検出及び焦点位置間距離調整は、焦点位置間距離ΔＸと、設定値との差が、許容限界以下になるまで行った。
ここで、焦点位置間距離ΔＸと、設定値との差の許容限界は、例えば焦点位置間距離ΔＸの１％である。
【００５２】
（４）回転方向の焦点位置間距離の検出
コントローラ１０２はフィードモータ制御回路１１５に指示して、レーザ加工が行われたときの半径位置にレーザ光が照射されるようフィードモータ１１１を駆動する。そしてコントローラ１０２はスピンドルモータ制御回路１１２に低速回転の指示を出し、例えばそれまでの１／１０程度の回転速度にする。そして、回転角度検出回路１０７から入力する回転角度のデータから、レーザ加工が行われた箇所と行われていない箇所の境近傍でデータ取得する回転角度が等間隔になるように、Ａ／Ｄ変換器１０３から信号強度であるデジタルデータを入力する。これにより図７に示す、回転角度（回転位置）と反射光強度に相当する信号強度との関係曲線の１つが得られる。次に、コントローラ１０２はフィードモータ制御回路１１５に指示して、レーザ光の照射位置がΔＸだけ移動してもう１つの加工跡に照射されるようフィードモータ１１１を駆動する。そしてコントローラ１０２は前述の処理と同様の処理を行うことで回転角度（回転位置）と反射光強度に相当する信号強度とのもう１つの関係曲線を得る。次にコントローラ１０２は、得られた関係曲線から、図７に示すように設定された信号強度の間の回転角度ΔＨを算出し、このΔＨに半径値ｒを乗算して回転方向の焦点位置間距離ΔＹとする。
距離ΔＹを算出する際の信号強度は、加工跡の回転方向における差の距離を電子顕微鏡等で正確に測定した加工対象物で前述のように図７に示す関係曲線を得て、このとき距離ΔＹが測定した加工跡の回転方向における差の距離に等しくなるように設定すればよい。
【００５３】
（５）回転方向の焦点位置間距離の調整
図６は、加工対象物の回転方向の焦点位置間距離の検出を行う際のレーザ光の移動の一例を示した概略図である。
測定した回転方向の焦点位置間距離ΔＹと、設定値とを比較し、その差分だけ焦点位置間距離を変更する。即ち、コントローラ１０２から、第１のミラー駆動制御回路１０５及び第２のミラー駆動制御回路１０６に回転方向の焦点位置間距離の差分に相当する駆動量と駆動方向の指令を出力する。なお、ミラーの駆動量と、焦点位置間距離との変化の関係は、あらかじめコントローラ１０２に記憶されている。
第１のミラー駆動制御回路１０５及び第２のミラー駆動制御回路１０６にミラーの駆動量とミラーの駆動方向の指令を出力後、再度回転方向の焦点位置間距離を検出する。そして、回転方向の焦点位置間距離検出及び焦点位置間距離調整は、焦点位置間距離ΔＹの値が、許容限界以下になるまで行った。
ここで、焦点位置間距離ΔＹの値の許容限界は、例えば焦点位置間距離ΔＸの１％である。
【００５４】
＜レーザ光強度調整：１／２波長板２０の角度調整＞
（６）１／２波長板２０の角度調整用のレーザ加工
図３に示す焦点位置間距離調整用のレーザ加工とは異なる任意の半径位置で１周、断続的に、レーザ加工が新たに開始されるごとにレーザ光強度を上げる又は下げることを行いながらレーザ加工を行う。その結果、加工対象物ＯＢの表面に、図８に示すような周方向に１６分割された円弧状の２本線の破線５２（加工跡）が形成される。
なお、レーザ加工を行う方法は、レーザ加工が新たに開始されるごとにレーザ光強度を変化させる（発光信号供給回路１２０が出力する信号の強度を変化させる）以外は、（１）焦点位置間距離調整用のレーザ加工と同様である。
【００５５】
（７）レーザ加工時のレーザ光強度と再生信号強度の関係の検出
コントローラ１０２は、シャッタ開閉制御回路１２１に指示して光ヘッド１００のシャッタを閉にし、レーザ駆動回路１０９と発光信号供給回路１２０に非加工強度での出射指令を出力する。次に、コントローラ１０２は回転角度検出回路１０７が出力する回転角度のデータがレーザ加工を行った回転角度になっているときにＡ／Ｄ変換器１０３から信号強度であるデジタルデータを入力する。これにより図７に示す、レーザ加工におけるレーザ強度と反射光強度に相当する信号強度との関係曲線の１つが得られる。次にコントローラ１０２はフィードモータ制御回路１１５に指示して、レーザ光の照射位置がΔＸだけ移動してもう１つの加工跡に照射されるようフィードモータ１１１を駆動する。そしてコントローラ１０２は前述の処理と同様の処理を行うことによりレーザ加工におけるレーザ強度と反射光強度に相当する信号強度とのもう１つの関係曲線を得る。２つの関係曲線の差は、２つの加工跡（５２ａ，５２ｂ）の大きさが異なることによる差（主にレーザ光強度の差）によるものである（図９参照）。次に、コントローラ１０２は得られた関係曲線から、図１０に示すように関係曲線の反射光強度の中間付近のレーザ強度の差ΔＰｗを算出する。
【００５６】
（８）レーザ光強度調整（１／２波長板２０の角度調整）
コントローラ１０２は、レーザ強度の差ΔＰｗに基づいて算出した回転角度をモータ回転制御回路１０１に出力して、１／２波長板２０を回転させる。１／２波長板２０の回転角度に対する２つのレーザ強度の差の変化の関係は予めコントローラ１０２内に記憶されており、１／２波長板２０の回転角度はこの関係とレーザ強度の差ΔＰｗから算出される。次にコントローラ１０２はフィードモータ制御回路１１５に指示して、これまで行われたレーザ加工の半径位置とは異なる半径位置にレーザ光が照射されるようフィードモータ１１１を駆動する。次にコントローラ１０２は、（６）１／２波長板２０の角度調整用のレーザ加工に記載されたレーザ加工と同様のレーザ加工を行い、（７）レーザ加工時のレーザ光強度と反射光強度との関係の検出に記載された処理と同様の処理で関係曲線の取得を行う。この１／２波長板２０の回転、レーザ加工、関係曲線の取得を、関係曲線の反射光強度の中間付近におけるレーザ強度の差ΔＰｗが許容限界以下になるまで行う。
ここで、関係曲線の反射光強度の中間付近におけるレーザ強度の差ΔＰｗの許容限界は、例えば、加工時におけるレーザ強度の１％である。
【００５７】
＜性能評価＞
前記実施例により２つのレーザ光の焦点位置間距離が設定値通りになるように調整し、２つのレーザ光による加工跡が均一になるように調整した後、本来の加工対象物ＯＢをテーブルにセットし、加工強度のレーザ光をパルス光で照射し、一定間隔で加工跡が形成されるレーザ加工を行った。そして、加工跡を電子顕微鏡で観察した。その結果、加工跡の形状及び間隔のばらつきがほとんどないことが確認された。また、本発明によるレーザ加工装置により半導体ウエハである加工対象物ＯＢをレーザ加工し、その半導体ウエハを使用した発光素子を作製し、発光効率を測定した結果、１つのレーザ光照射でレーザ加工を行った半導体ウエハを使用した発光素子の場合と同一の発光効率であることが確認できた。
【００５８】
以上、本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工方法について詳細に説明したが、本発明は、前記実施例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、前記実施例では焦点位置間距離が設定値通りになるよう調整する構成要素を備えたが、長期間における焦点位置間距離の変動が許容範囲内であれば、焦点位置間距離が設定値通りになるよう調整する構成要素は備えず、２つのレーザ光による加工跡が均一になるよう調整する構成要素を備えるのみにしてもよい。
また、前記実施例では非加工強度のレーザ光を加工跡を照射して反射光の特性を検出する際、反射光の特性として反射光の強度を検出したが、これに加えて又はこれに代えて別の特性を検出するようにしてもよい。例えば、偏光特性を検出するようにしてもよい。
また、前記実施例では非加工強度のレーザ光を照射して反射光の特性を検出するとき、レーザ加工を行うレーザ光を照射する光ヘッドを用いたが、装置のコストを気にしなければ別の光ヘッドを用いるようにしてもよい。
また、前記実施例はレーザ光の焦点を加工対象物の半径方向に移動させる際、スピンドルモータ及びテーブルが移動するようにしたが、光ヘッドが移動するような構成にしてもよい。
また、前記実施例では円盤状のテーブルに平板の加工対象物をセットしてレーザ加工を行うレーザ加工装置に本発明を適用した例を挙げたが、ドラム状の固定治具にシート状の加工対象物をセットし、レーザ加工を行うレーザ加工装置に本発明を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、２つのレーザ光を１つの対物レンズで集光して加工対象物に２つのレーザスポットを形成してレーザ加工を行う目的であれば、どのようなレーザ加工装置及びレーザ加工方法にも制限なく用いることができ、例えば発光素子、ディスプレイ、記録材料、エンプラ、携帯電話などに用いられる半導体材料のレーザ加工の分野や、光ディスク、光磁気ディスクなどの作製に用いられる原盤のレーザ加工の分野に用いることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０      レーザ光源
１４      ビームスプリッタ
１８      フォトディテクタ
２０      １／２波長板
２２      回転機構
１４、２４、３２、３６      偏光ビームスプリッタ
２６、３０      ミラー
２８      シャッタ
３４      対物レンズ
４２      フォトディテクタ
１００      光ヘッド
１０１      モータ回転制御回路
１０２      コントローラ
１０７      回転角度検出回路
１０８      スピンドルモータ
１０９      レーザ駆動回路
１１０      テーブル
１１１      フィードモータ
１１２      スピンドルモータ制御回路
１１３      スクリューロッド
１１４      半径位置検出回路
１１５      フィードモータ制御回路
１１６      支持部材
１２０      発光信号供給回路
１２１      シャッタ開閉制御回路
１３０      入力装置
１３１      表示装置
１３２      フォーカスサーボ制御回路
２００      レーザ加工装置
ＯＢ      加工対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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