(57)【要約】【課題】レーザビームの照射位置を精度良く補正することが可能なレーザ加工装置、およびレーザ加工方法を提供する。【解決手段】レーザ加工装置を構成する二次元スキャンシステムは、ｘ軸方向ガルバノメータ１３ａを、ｘ軸方向ガルバノメータ１３ａの回転軸２０ａと、ｘ軸方向ガルバノミラー１４ａに入射するレーザビーム１１の入射光軸２１ａとが成す面内で位置調整するｘスキャナ位置調整機構と、ｙ軸方向ガルバノメータ１３ｂを、ｙ軸方向ガルバノメータ１３ｂの回転軸２０ｂと、ｙ軸方向ガルバノミラー１４ｂにおける反射光の光軸が、ｆθレンズ１５の中央を貫く場合の、ｙ軸方向ガルバノミラー１４ｂに入射するレーザビーム１１の入射光軸２１ｂとが成す面内で位置調整するｙスキャナ位置調整機構を備えたものとし、ガルバノメータ１３を傾けて回転調整し、レーザビーム照射位置の補正を行う。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｘ軸方向ガルバノメータ、ｙ軸方向ガルバノメータおよびｆθレンズを有し、レーザ発振器から発振されたレーザビームの二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、上記二次元スキャンシステムは、上記ｘ軸方向ガルバノメータを、上記ｘ軸方向ガルバノメータの回転軸と、上記ｘ軸方向ガルバノメータを構成するｘ軸方向ガルバノミラーに入射する上記レーザビームの入射光軸とが成す面内で位置調整するｘスキャナ位置調整機構と、上記ｙ軸方向ガルバノメータを、上記ｙ軸方向ガルバノメータの回転軸と、上記ｙ軸方向ガルバノメータを構成するｙ軸方向ガルバノミラーにおける反射光の光軸が、上記ｆθレンズの中央を貫く場合の、上記ｙ軸方向ガルバノミラーに入射する上記レーザビームの入射光軸とが成す面内で位置調整するｙスキャナ位置調整機構を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
上記ｘスキャナ位置調整機構は、上記ｘ軸方向ガルバノミラーの中心、または上記ｘ軸方向ガルバノメータの回転軸上の一点を、回転中心として、上記ｘ軸方向ガルバノメータの回転軸を回転調整する調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
ｘ軸方向ガルバノメータ、ｙ軸方向ガルバノメータおよびｆθレンズを備え、レーザ発振器から発振されたレーザビームの二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、上記二次元スキャンシステムは、上記ｙ軸方向ガルバノメータを、上記ｙ軸方向ガルバノメータの回転軸と、上記ｙ軸方向ガルバノメータを構成するｙ軸方向ガルバノミラーにおける反射光の光軸が、上記ｆθレンズの中央を貫く場合の、上記ｙ軸方向ガルバノミラーに入射する上記レーザビームの入射光軸とが成す面内で位置調整し、なおかつ、上記ｙ軸方向ガルバノメータを、上記入射光軸と垂直な面内で位置調整するｙスキャナ位置調整機構を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
上記ｙスキャナ位置調整機構は、上記ｙ軸方向ガルバノミラーの中心、または上記ｙ軸方向ガルバノメータの回転軸上の一点を、回転中心として、上記ｙ軸方向ガルバノメータの回転軸を回転調整する調整手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項３記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置を用いて、被加工物をレーザ加工する工程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、２軸のガルバノメータによりレーザビームの２次元スキャンを行うレーザ加工装置およびそのレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２２に示す２軸のガルバノメータ１３（ｘ軸方向ガルバノメータ１３ａ、ｙ軸方向ガルバノメータ１３ｂ）とｆθレンズ１５を備えたレーザ加工装置では、被加工物１７上でレーザビーム１１の２次元スキャンが可能である。レーザ発振器１０から発振されたレーザビーム１１は、反射ミラー１２、ガルバノミラー１４（ｘ軸方向ガルバノミラー１４ａ、ｙ軸方向ガルバノミラー１４ｂの順にレーザビーム１１が入射）、ｆθレンズ１５を介して被加工物１７上に照射される。被加工物１７上の四角形は、ガルバノメータ１３とｆθレンズ１５によって制限されるスキャン可能なエリア１６であり、このエリア内任意の位置にレーザビーム１１を位置決めすることができ、レーザ加工が行われる。
【０００３】
テーブル駆動機構１９によりテーブル１８上に載置された被加工物１７を２次元面（ＸＹ平面）内で移動させ、スキャン可能なエリア１６を移動させることにより、被加工物１７全域を加工することが可能となっている。テーブル駆動機構１９による駆動軸をそれぞれＸ軸とＹ軸とする。２軸のガルバノメータ１３のうち、片方の軸のみをスキャンさせた時に、被加工物１７上で描かれる軸をそれぞれｘ軸とｙ軸とする。
【０００４】
図２２に示した２軸のガルバノメータ１３とｆθレンズ１５を備えるレーザ加工装置では、特許文献１〜３にも記されているように、ｘ軸方向ガルバノメータ１３ａとｙ軸方向ガルバノメータ１３ｂをともに、スキャン角度を等ピッチかつ同じ幅だけ振った場合、被加工物１７上に本来期待される正方形格子状のパターンを描くことができず、歪んだパターンとなる。このため、所望の位置を加工するために、実際に描かれる歪んだパターンに対し多項式など様々な補正式によるフィッティングを行い、スキャン角度の補正制御が行われている。
【０００５】
レーザビーム１１の位置決め誤差の要因、すなわち前記正方形格子状パターンが歪む要因として、下記の課題１〜課題５が挙げられる。
課題１：２軸のガルバノメータ１３が、ｘ軸とｙ軸を別々にスキャンすることによるピンクッション歪み。
課題２：ｆθレンズ１５のｆθ特性に起因する歪曲収差（リニアリティー歪み）。
課題３：ガルバノメータ１３による被加工物１７上ｘ軸とｙ軸における、直交関係のずれ（直交ずれ）。
課題４：ガルバノメータ１３による被加工物１７上ｘｙ軸とテーブル駆動機構１９によるＸＹ軸における、平行関係のずれ（回転ずれ）。
課題５：ガルバノメータ１３による被加工物１７上ｘｙ軸の原点と、ｆθレンズ１５の光軸（中心軸、中央）と被加工物１７の交点との間におけるずれ（オフセットずれ）。
【０００６】
前記課題１、課題２は、２軸のガルバノメータ１３やｆθレンズ１５を用いることによって生じる原理的な位置決め誤差であり、前記課題３〜課題５は、製造誤差によって生じる位置決め誤差である。なお、前記課題５のオフセットずれに関しては、被加工物１７をオフセットさせることで対応できるため、通常問題にはならない。
前記課題１〜課題４の歪みを補正し、レーザビーム１１の位置決め精度を向上させるため、特許文献１〜３に記載されているようなスキャン角度の補正制御が行われているが、フィッティングであるため、補正後も位置決め誤差を完全にゼロにすることはできない。
なお、近年の加工の精密・微細化の進展により、さらに高いレーザビームの位置決め精度が求められている。
【特許文献１】特許第２６１６９９０号
【特許文献２】特開平７−１６４１６９号公報
【特許文献３】特開平１０−３０１０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ガルバノメータ１３のスキャン角度の補正制御によって、前記課題１〜課題４の歪みを補正し、レーザビーム１１の位置決め精度を向上させることが可能であるが、製造誤差が大きく前記課題３および課題４の位置決め誤差が大きい場合は、製造誤差が小さい場合と比べ、補正後の位置決め精度が悪い。すなわち、製造誤差が大きいと、補正後も位置決め誤差が大きい。
【０００８】
高精度化に応え、所望の許容誤差範囲内で位置決めを行うためには、例えば多項式でなる補正式においては、より高次の項が必要となってくる。これに伴い、補正に用いる格子点数を増加させる必要が生じるため、位置決め誤差の測定や補正係数の演算などに時間がかかることとなる。
本発明は、製造誤差が大きい場合においても、補正に用いる格子点数を増加させることなく、許容誤差範囲内での位置決めを実現するレーザ加工装置およびレーザ加工方法を供給することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係わるレーザ加工装置は、ｘ軸方向ガルバノメータ、ｙ軸方向ガルバノメータおよびｆθレンズを有し、レーザ発振器から発振されたレーザビームの二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、上記二次元スキャンシステムは、上記ｘ軸方向ガルバノメータを、上記ｘ軸方向ガルバノメータの回転軸と、上記ｘ軸方向ガルバノメータを構成するｘ軸方向ガルバノミラーに入射する上記レーザビームの入射光軸とが成す面内で位置調整するｘスキャナ位置調整機構と、上記ｙ軸方向ガルバノメータを、上記ｙ軸方向ガルバノメータの回転軸と、上記ｙ軸方向ガルバノメータを構成するｙ軸方向ガルバノミラーにおける反射光の光軸が、上記ｆθレンズの中央を貫く場合の、上記ｙ軸方向ガルバノミラーに入射する上記レーザビームの入射光軸とが成す面内で位置調整するｙスキャナ位置調整機構を備えたものである。
【００１０】
また、この発明に係わるレーザ加工装置は、ｘ軸方向ガルバノメータ、ｙ軸方向ガルバノメータおよびｆθレンズを備え、レーザ発振器から発振されたレーザビームの二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、上記二次元スキャンシステムは、上記ｙ軸方向ガルバノメータを、上記ｙ軸方向ガルバノメータの回転軸と、上記ｙ軸方向ガルバノメータを構成するｙ軸方向ガルバノミラーにおける反射光の光軸が、上記ｆθレンズの中央を貫く場合の、上記ｙ軸方向ガルバノミラーに入射する上記レーザビームの入射光軸とが成す面内で位置調整し、なおかつ、上記ｙ軸方向ガルバノメータを、上記入射光軸と垂直な面内で位置調整するｙスキャナ位置調整機構を備えたものである。
【００１１】
さらに、この発明に係わるレーザ加工方法は、上述したレーザ加工装置を用いて、被加工物をレーザ加工する工程を含むものである。 
【発明の効果】
【００１２】
この発明のレーザ加工装置によれば、ｘスキャナ位置調整機構によって、ｘ軸方向ガルバノメータの回転軸の倒れを調整することができ、また、ｙスキャナ位置調整機構によって、ｙ軸方向ガルバノメータの回転軸の倒れを調整することができるため、レーザビーム照射位置の補正精度を向上させることが可能になるという効果がある。
【００１３】
また、この発明のレーザ加工装置によれば、ｙスキャナ位置調整機構によって、ｙ軸方向ガルバノメータの回転軸の倒れを回転調整することができるため、レーザビーム照射位置の補正精度を向上させることが可能になるという効果がある。
【００１４】
さらに、この発明のレーザ加工方法によれば、上述したレーザ加工装置を用いてレーザビーム照射位置を補正するため高精度なレーザ加工が可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
次に、この発明の実施の形態１について、図１〜図１８を用いて説明する。なお、先述の図２２において示したレーザ加工装置の構造は、本願発明のレーザ加工装置の基本的な構造と共通しており、図１〜図１８において、図２２と同一符号は、同一若しくは相当部分を示すものである。図１に示した２軸のガルバノメータ（スキャナ）１３とｆθレンズ１５を備える２次元スキャンシステムにおいて、ｘ軸方向ガルバノメータ（ｘスキャナ）１３ａとｙ軸方向ガルバノメータ（ｙスキャナ）１３ｂを、ともに、スキャン角度（図１のαとβ）を等ピッチかつ同じ幅だけ振った場合、レーザビーム１１の被加工物１７上の到達座標は、図２の●（黒丸）に示すパターンとなる。スキャン角度を等ピッチかつ同じ幅だけ振ることから期待される到達座標（以下、目標座標と呼ぶ）は◇（白菱）であり、等ピッチかつ正方形の整列したパターンとなる。これに対し、●のパターンは歪み、位置決め誤差が発生している。
【００１６】
なお、角度αは、ｘ軸方向ガルバノメータ１３ａがスキャンを行っていない状態（中立位置、ｙ軸方向ガルバノメータ１３ｂも中立位置の場合は、レーザビーム１１はｆθレンズ１５の中央を貫く）からの、ｘ軸方向ガルバノメータ１３ａによるレーザビーム１１のＸ軸方向へのスキャン角度を示している。また、同様に、角度βは、ｙ軸方向ガルバノメータ１３ｂがスキャンを行っていない状態（中立位置、ｘ軸方向ガルバノメータ１３ａも中立位置の場合は、レーザビーム１１はｆθレンズ１５の中央を貫く）からの、ｙ軸方向ガルバノメータ１３ｂによるレーザビーム１１のＹ軸方向へのスキャン角度を示している。
【００１７】
図２では、ガルバノメータ１３の取り付け誤差などの製造誤差は無視しているため、●のパターンの歪みは、前記課題１および課題２による原理的な歪み（２軸のガルバノメータ１３やｆθレンズ１５を用いることに起因して生じる原理的な位置決め誤差）である。この歪みを特許文献１〜３に記載されているような補正式へフィッティングし、到達座標●が目標座標◇に一致するようにスキャン角度を補正すると、図３に示すパターンとなる。
図４は、図３の各目標座標◇を原点Ｏに取り直しながら到達座標●を重ねて描くことで、残留する位置決め誤差（補正誤差）の程度を表現した（図３における補正後の残留する位置決め誤差を表す）図である。誤差は拡大表示している。
【００１８】
本発明では、次の３種類の製造誤差を想定する。
製造誤差１：ガルバノスキャン角度の中立位置の誤差、すなわちスキャンを行っていない状態でも存在するスキャン方向（旋回方向）の角度ずれ（εａ、εｂ）（図５参照）。図５において、ガルバノミラー１４を示す実線側が、ガルバノメータ１３に角度ずれが生じている状態のガルバノメータ１３に固定されたガルバノミラー１４の位置であり、破線側が、ＸＹＺ座標軸に対して誤差なく配置されたガルバノメータ１３に固定されたガルバノミラー１４の位置を示している。以降の製造誤差２、３についても、実線側は誤差が生じた配置、破線側は誤差のない配置をそれぞれ示すものとする。
【００１９】
製造誤差２：ガルバノメータ１３の回転軸２０に対するガルバノミラー１４の取り付け角度誤差（面倒れ誤差、δａ、δｂ）（図６参照）。
製造誤差３：ガルバノメータ１３の取り付け誤差、図１に示す２次元スキャンシステム全体のＸＹＺ座標軸に対するガルバノメータ１３の回転軸２０の倒れ（図７参照）。図７において、ψａは、ＸＹ面内においてガルバノメータ回転軸２０ａの倒れている方向を、Ｘ軸正の方向から測った角度、ψｂは、ＹＺ面内においてガルバノメータ回転軸２０ｂの倒れている方向をＹ軸負の方向から測った角度をそれぞれ示している。また、ωａ、ωｂは、ｘスキャナ１３ａ、ｙスキャナ１３ｂの倒れ前の回転軸と、倒れ後の回転軸とが成す角度を示している。また、図中において、破線２１で入射光軸を示す。ｘ軸方向ガルバノミラー１４ａに入射する入射光軸を符号２１ａで、ｙ軸方向ガルバノミラー１４ｂに入射する入射光軸を符号２１ｂで示す。
【００２０】
製造誤差１が発生した場合、図２に相当するレーザビーム１１の到達座標のパターンを図８に示す。図８（ａ）はｘスキャナ１３ａの、図８（ｂ）はyスキャナ１３ｂのスキャン角度に中立位置の誤差が発生した場合である。図２で示したパターンの歪みはほぼそのままで、スキャンエリアの原点Ｏからドリフトしている。すなわち、前記課題５のオフセットずれが発生している。
【００２１】
製造誤差２が発生した場合、図２に相当するレーザビーム１１の到達座標のパターンを図９に示す。図９（ａ）はｘスキャナ１３ａの、図９（ｂ）はyスキャナ１３ｂのガルバノミラー１４に面倒れ誤差が発生した場合である。図９（ａ）、（ｂ）ともに前記課題５のオフセットずれが支配的だが、図９（ａ）ではｘ軸のＸ軸に対する若干の傾斜が、すなわち前記課題３の直交ずれが発生している。一方、図９（ｂ）ではパターンに若干の回転が、すなわち前記課題４の回転ずれが発生している。
【００２２】
製造誤差３が発生した場合、図２に相当するレーザビーム１１の到達座標のパターンを図１０に示す。図１０（ａ）はｘスキャナ１３ａの、図１０（ｂ）はyスキャナ１３ｂの回転軸２０に倒れが発生した場合である。但し、図７に示した角度ψａおよびψｂは０ｄｅｇとしている（すなわち、回転軸２０と入射光軸２１とが成す面内で、ガルバノメータ１３が倒れる（回転する）としている）。やはり、図１０（ａ）、（ｂ）ともに前記課題５のオフセットずれが発生しているが、図１０（ａ）ではｘ軸のＸ軸に対する若干の傾斜が、すなわち前記課題３の直交ずれが発生している。図１０（ｂ）ではパターンに若干の回転が、すなわち前記課題４の回転ずれが発生している。
【００２３】
一方、図７に示した角度ψａおよびψｂを９０ｄｅｇとした場合（すなわち、入射光軸２１と垂直な面内で、ガルバノメータ１３が倒れる（回転する）とした場合）の、図２に相当するレーザビーム１１の到達座標のパターンは図１１となる。図１１（ａ）はｘスキャナ１３ａの、図１１（ｂ）はyスキャナ１３ｂの回転軸２０に倒れが発生した場合である。図１１（ａ）では前記課題５のオフセットずれしか発生していないのに対し、図１１（ｂ）ではｘ軸のＸ軸に対する若干の傾斜が、すなわち前記課題３の直交ずれが発生している。
【００２４】
以上のように、製造誤差１〜３において示した誤差を任意の値で複合させた場合、図２に相当するレーザビーム１１の到達座標のパターンは図１２となる。但し、前記課題５のオフセットずれは、被加工物１７をオフセットさせることで対応できるため、到達座標●の９点×９点のパターンの中心点にＸＹ座標系の原点Ｏを取り直した。さらに、図１２で示したパターンの歪みに対し、図３を導くのに用いた補正式と同じ補正式によって到達座標●が目標座標◇に一致するようにスキャン角度の補正を行うと、図４に相当する補正後の残留する位置決め誤差の程度は図１３となる。
【００２５】
図４と図１３を比較すると、図１３の方が補正後に残留する位置決め誤差の程度が大きい。すなわち、前記製造誤差１〜３のような製造誤差が存在する場合は、製造誤差が存在せず前記課題１および課題２による原理的な歪みだけの場合と比較して、補正後の残留する位置決め誤差も大きくなる。これは、補正前のパターンである図１２が、図２に対して平行四辺形状（あるいは菱形状）に扁平したからであり、用いた補正式で表現しきれない高次の成分が発生したためである。
【００２６】
そこで本実施の形態１では、図１２に示すような前記平行四辺形状（あるいは菱形状）の扁平を修正するレーザビーム照射位置補正が可能なレーザ加工装置について示す。前記平行四辺形状（あるいは菱形状）の扁平は、前記課題３の直交ずれや前記課題４の回転ずれが複合した状態であり、これを修正するには、すなわちｘ軸をＸ軸に対して平行に、ｙ軸をＹ軸に対して平行にできれば良い。
【００２７】
図８〜図１１で示したように前記製造誤差１〜３のうち、これら直交ずれや回転ずれを発生させ得るのは、製造誤差２による面倒れ誤差と、製造誤差３によるガルバノメータ１３の回転軸２０の倒れである。このうち、補正調整が比較的容易なのは、製造誤差３によるガルバノメータ１３の回転軸２０の倒れである。ｘ軸をＸ軸に対して平行にする補正調整と、ｙ軸をＹ軸に対して平行にする補正調整は、別々に（独立に）行えるのが望ましい。ｙ軸のＹ軸に対する傾斜を補正調整し得るのは、図７に示した角度ψｂが０ｄｅｇの方向へｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂを傾けることだけである。しかし、これは図１０（ｂ）で示したように回転ずれを発生させるため、ｘ軸のＸ軸に対する傾斜を伴う。ｘ軸のＸ軸に対する傾斜の補正調整は、同じく図７に示した角度ψａが０ｄｅｇの方向へｘスキャナ１３ａの回転軸２０ａを傾けることによって行う。
【００２８】
すなわち、図１４の矢印（丸付き数字１と丸付き数字２で示す）方向へ、ｘスキャナ１３ａをその回転軸２０ａと入射光軸２１ａとが成す面内で回転調整する機構（ｘスキャナ位置調整機構）を設け、同様にｙスキャナ１３ｂもその回転軸２０ｂと入射光軸２１ｂとが成す面内で回転調整する機構（ｙスキャナ位置調整機構）を設ける。そして、まずｙ軸とＹ軸が平行になるように、ｆθレンズ１５に近い側のｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂを傾けて調整し（丸付き数字１で示す方向への調整）、次にｘ軸とＸ軸が平行になるように、ｘスキャナ１３ａの回転軸２０ａも傾けて調整する（丸付き数字２で示す方向への調整）。この手順で補正調整を行うことで、試行錯誤的な繰り返し反復調整を避けることができる。
【００２９】
このようにして、図１２のパターンに対しレーザビーム１１の照射位置を補正した場合の、図２に相当するレーザビーム１１の到達座標のパターンは図１５となる。さらに、図１５で示したパターンの歪みに対しスキャン角度の補正を行うと、図４に相当する補正後の残留する位置決め誤差の程度は図１６となる。図１６に示した補正後の残留する位置決め誤差は、図１３に比べ改善され、図４に近い状態まで位置決め精度が向上している。
【００３０】
つまり、この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置は、ｘスキャナ１３ａ、ｙスキャナ１３ｂおよびｆθレンズ１５を有し、レーザ発振器１０から発振されたレーザビーム１１の二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、上記二次元スキャンシステムは、ｘスキャナ１３ａを、ｘスキャナ１３ａの回転軸２０ａと、ｘスキャナ１３ａを構成するｘ軸方向ガルバノミラー１４ａに入射するレーザビーム１１の入射光軸２１ａとが成す面内で位置調整するｘスキャナ位置調整機構と、ｙスキャナ１３ｂを、ｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂと、ｙスキャナ１３ｂを構成するｙ軸方向ガルバノミラー１４ｂにおける反射光の光軸が、ｆθレンズ１５の中央を貫く場合の、ｙ軸方向ガルバノミラー１４ｂに入射するレーザビーム１１の入射光軸２１ｂとが成す面内で位置調整するｙスキャナ位置調整機構を備えたことを特徴としている。ここで言う入射光軸２１（２１ａ、２１ｂ）とは、製造誤差のない理想的な２次元スキャナにおける、各ガルバノメータ１３（１３ａ、１３ｂ）がスキャンを行っていない状態（中立位置、ｆθレンズ１５の中央を貫く）での、レーザビーム１１の光路を指している。
【００３１】
また、一例として、前記ｘスキャナ位置調整機構は、ｘ軸方向ガルバノミラー１４ａの中心、またはｘスキャナ１３ａの回転軸２０ａ上の一点を、回転中心として、ｘスキャナ１３ａの回転軸２０ａを回転調整する調整手段を備えたことを特徴としている。
また、一例として、前記ｙスキャナ位置調整機構は、ｙ軸方向ガルバノミラー１４ｂの中心、またはｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂ上の一点を、回転中心として、ｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂを回転調整する調整手段を備えたことを特徴としている。
【００３２】
図１７、図１８に示すように、ｘスキャナ位置調整機構、またはｙスキャナ位置調整機構は、θ軸ステージ３０にスキャナ１３（１３ａ、１３ｂ）を取り付けた状態に構成され、図１７（ａ）にその上面図を、図１７（ｂ）にその側面図を例示するように、回転中心を、ガルバノミラー１４の回転軸２０上の一点（ピン３６の配置点）とするか、図１８（ａ）にその上面図を、図１８（ｂ）にその側面図を例示するように、回転中心を、ガルバノミラー１４の中心とするのかを選択して用いることができる。なお、スキャナ１３の回転軸２０を傾斜させて回転調整するスキャナ位置調整機構としての機能があれば、図１７、図１８の例に限らず、他の構成とすることも可能であることは言うまでもない。
【００３３】
図１７、図１８に示すように、スキャナ１３は、ガルバノメータ固定部材３１に保持され、ガルバノメータ固定部材３１に開口された長孔３４（３９）に、ロックネジ３５を嵌合させて、ロックネジ３５によってθ軸ステージ３０に保持される。バネ３２とマイクロメータ３３によって長孔３４（３９）の範囲内でガルバノメータ固定部材３１をピン３６（図１８ではガルバノミラー１４の中心）を回転中心として回転調整することで、スキャナ１３の回転軸２０を傾けて調整することが可能となる。なお、図１８に示すスキャナ位置調整機構においては、ガルバノメータ固定部材３１底部に、回転方向に沿った長孔３７を設け、その長孔３７にピン３８を嵌合させて、回転調整のための軌道を設定している。
【００３４】
すなわち、本実施の形態１で示したレーザ加工装置は、上述したｘスキャナ位置調整機構およびｙスキャナ位置調整機構を設けたため、製造誤差が存在する（大きい）場合であっても、高次の補正式を用いることなく、位置決め精度を向上させることができる。このレーザ加工装置を用いることによって、より高精度なレーザ加工が可能となることは言うまでもない。
【００３５】
実施の形態２.
実施の形態１で記したように、ｙ軸のＹ軸に対する傾斜を補正調整し得るのは、図７に示した角度ψｂが０ｄｅｇの方向へｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂを傾けることだけである。しかし、ｘ軸のＸ軸に対する傾斜の補正調整は、ｘスキャナ１３ａの回転軸２０ａを傾けるだけではなく、図７に示した角度ψｂが９０ｄｅｇの方向へｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂを傾けることによっても、行うことができる。
【００３６】
すなわち、図１９の矢印（丸付き数字１と丸付き数字２で示す）方向へ、ｙスキャナ１３ｂをその回転軸２０ｂと入射光軸２１ｂとが成す面内で回転調整し、さらにｙスキャナ１３ｂに入射光軸２１ｂと垂直な面内で回転調整する機構（ｙスキャナ位置調整機構）を設ける。そして、まずｙ軸とＹ軸が平行になるように、ｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂをその回転軸２０ｂと入射光軸２１ｂとが成す面内で傾けて調整し（丸付き数字１で示す方向への調整）、次にｘ軸とＸ軸が平行になるように、ｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂを入射光軸２１ｂと垂直な面内で傾けて調整する（丸付き数字２で示す方向への調整）。この手順で補正調整を行うことで、試行錯誤的な繰り返し反復調整を避けることができる。
【００３７】
このようにして、図１２のパターンに対しレーザビーム１１の照射位置を補正した場合の、図２に相当するレーザビーム１１の到達座標のパターンは図２０となる。さらに、図２０で示したパターンの歪みに対しスキャン角度の補正を行うと、図４に相当する補正後の残留する位置決め誤差の程度は図２１となる。図２１に示した補正後の残留する位置決め誤差は、図１３に比べ改善され、図４に近い状態まで向上している。
【００３８】
つまり、この発明の実施の形態２によるレーザ加工装置は、ｘスキャナ１３ａ、ｙスキャナ１３ｂおよびｆθレンズ１５を備え、レーザ発振器１０から発振されたレーザビーム１１の二次元スキャンを行う二次元スキャンシステムを備えたレーザ加工装置において、二次元スキャンシステムは、ｙスキャナ１３ｂを、ｙスキャナ１３ｂの回転軸２０ｂと、ｙスキャナ１３ｂを構成するｙ軸方向ガルバノミラー１４ｂにおける反射光の光軸が、ｆθレンズ１５の中央を貫く場合の、ｙ軸方向ガルバノミラー１４ｂに入射するレーザビーム１１の入射光軸２１ｂとが成す面内で位置調整し、なおかつ、ｙスキャナ１３ｂを、入射光軸２１ｂと垂直な面内で位置調整するｙスキャナ位置調整機構を備えたことを特徴としている。
【００３９】
すなわち、この発明の実施の形態２で示したレーザ加工装置では、実施の形態１と同様、製造誤差が存在する（大きい）場合であっても、高次の補正式を用いることなく、位置決め精度を向上させることができる。この実施の形態２において示したレーザ加工装置を用いることによって、より高精度なレーザ加工が可能となることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態１における、２軸のガルバノメータとｆθレンズを備えた２次元スキャンシステムの構成図である。
【図２】２軸のガルバノメータとｆθレンズを用いることに起因して生じる原理的な位置決め誤差を表す図である。
【図３】図２に対しスキャン角度の補正制御を行い、到達座標と目標座標とを一致させた図である。
【図４】図３における補正後の残留する位置決め誤差を表す図である。
【図５】ガルバノスキャン角度の中立位置の誤差を説明するための図である。
【図６】ガルバノミラーの取り付け角度誤差（面倒れ誤差）を説明するための図である。
【図７】ガルバノメータの取り付け誤差（回転軸の倒れ）を説明するための図である。
【図８】ガルバノスキャン角度の中立位置の誤差が存在する場合の位置決め誤差を表す図である。
【００４１】
【図９】ガルバノミラーの取り付け角度誤差（面倒れ誤差）が存在する場合の位置決め誤差を表す図である。
【図１０】ガルバノメータの取り付け誤差（回転軸の倒れ）が存在する場合（図７においてψ＝０ｄｅｇ）の位置決め誤差を表す図である。
【図１１】ガルバノメータの取り付け誤差（回転軸の倒れ）が存在する場合（図７においてψ＝９０ｄｅｇ）の位置決め誤差を表す図である。
【図１２】３種類の製造誤差が複合した場合の位置決め誤差を表す図である。
【図１３】図１２に対し、スキャン角度の補正制御を行った後の、残留する位置決め誤差を表す図である。
【図１４】実施の形態１によるレーザビーム照射位置補正方法（手順）を説明するための図である。
【００４２】
【図１５】図１２のパターンに対し、この発明の実施の形態１によるレーザビーム照射位置補正を行った場合の位置決め誤差を表す図である。
【図１６】図１５に対しスキャン角度の補正制御を行った後の、残留する位置決め誤差を表す図である。
【図１７】この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置を構成する、ガルバノメータを回転調整するためのスキャナ位置調整機構の一例を示す上面図と側面図である。
【図１８】この発明の実施の形態１によるレーザ加工装置を構成する、ガルバノメータを回転調整するためのスキャナ位置調整機構の、別の例を示す上面図と側面図である。
【図１９】この発明の実施の形態２によるレーザビーム照射位置補正方法（手順）を説明するための図である。
【図２０】図１２のパターンに対し、実施の形態２によるレーザビーム照射位置補正を行った場合の位置決め誤差を表す図である。
【図２１】図２０に対し、スキャン角度の補正制御を行った後の、残留する位置決め誤差を表す図である。
【図２２】２軸のガルバノメータとｆθレンズを備えたレーザ加工装置を説明するための構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  レーザ発振器                  １１  レーザビーム
１２  反射ミラー                    １３  ガルバノメータ
１３ａ  ｘ軸方向ガルバノメータ（ｘスキャナ）
１３ｂ  ｙ軸方向ガルバノメータ（ｙスキャナ）
１４  ガルバノミラー                １４ａ  ｘ軸方向ガルバノミラー
１４ｂ  ｙ軸方向ガルバノミラー      １５  ｆθレンズ
１６  スキャン可能なエリア          １７  被加工物
１８  テーブル                      １９  テーブル駆動機構
２０、２０ａ、２０ｂ  回転軸        ２１、２１ａ、２１ｂ  入射光軸
３０  θ軸ステージ                  ３１  ガルバノメータ固定部材
３２  バネ                          ３３  マイクロメータ
３４、３７、３９  長孔              ３５  ロックネジ
３６、３８  ピン。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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