(57)【要約】【課題】  ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差を小さくできる。【解決手段】  製造装置は、被加工物３１を連続的に移動させるステージ１９と、主レーザ光１により、移動中の被加工物３１を加工する第１レーザ１１と、副レーザ光２により、移動中の被加工物３１を加工する第２レーザ１２と、主レーザ光１による加工の位置を受付け、主レーザ光１による加工の位置に基づき、副レーザ光２による加工の位置を特定し、かつ主レーザ光１による加工に先立って、副レーザ光２による加工が開始されるように、第１レーザ１１および第２レーザ１２を制御する制御装置２２とを含む。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を連続的に移動させるための移動手段と、
主レーザ光により、移動中の前記被加工物を加工するための第１の加工手段と、
副レーザ光により、移動中の前記被加工物を加工するための第２の加工手段と、
前記主レーザ光による加工の位置を受付けるための受付手段と、
前記主レーザ光による加工の位置に基づき、前記副レーザ光による加工の位置を特定するための特定手段と、
前記主レーザ光による加工に先立って、前記副レーザ光による加工が開始されるように、前記第１の加工手段および第２の加工手段を制御するための制御手段とを含む、レーザ加工装置。
【請求項２】
前記特定手段は、前記主レーザ光による加工の位置から、前記副レーザ光による加工の位置までの距離が、前記副レーザ光による加工が開始された時から前記主レーザ光による加工が開始された時までの所定の遅延時間に基づいて定められる値に対応するように、前記副レーザ光による加工の位置を特定するための手段を含む、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記遅延時間に基づいて定められる値は、前記遅延時間を表わす値に前記被加工物が移動する速度を表わす値を乗じた値である、請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザ加工装置は、
前記被加工物の位置を検出するための検出手段と、
前記検出手段が検出した、前記被加工物の位置を補正するための補正手段とを含み、
前記制御手段は、前記補正手段によって補正された位置が、前記特定手段によって特定された位置に到達した時以降に、前記第１の加工手段および第２の加工手段を制御するための手段を含む、請求項１から３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記レーザ加工装置は、
前記被加工物の位置を検出するための検出手段と、
前記特定手段が特定した、前記副レーザ光による加工の位置を補正するための補正手段とを含み、
前記制御手段は、前記被加工物の位置が、前記補正手段によって補正された位置に到達した時以降に、前記第１の加工手段および第２の加工手段を制御するための手段を含む、請求項１から３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
被加工物を連続的に移動させる移動ステップと、
主レーザ光により、移動中の前記被加工物を加工する第１の加工ステップと、
副レーザ光により、移動中の前記被加工物を加工する第２の加工ステップと、
前記主レーザ光による加工の位置を受付ける受付ステップと、
前記主レーザ光による加工の位置に基づき、前記副レーザ光による加工の位置を特定する特定ステップと、
前記主レーザ光による加工に先立って、前記副レーザ光による加工が開始されるように、前記第１の加工ステップおよび第２の加工ステップを制御する制御ステップとを含む、レーザ加工方法。
【請求項７】
被加工物を連続的に移動させる移動ステップと、
主レーザ光により、移動中の前記被加工物を加工する第１の加工ステップと、
副レーザ光により、移動中の前記被加工物を加工する第２の加工ステップと、
前記主レーザ光による加工の位置を受付ける受付ステップと、
前記主レーザ光による加工の位置に基づき、前記副レーザ光による加工の位置を特定する特定ステップと、
前記主レーザ光による加工に先立って、前記副レーザ光による加工が開始されるように、前記第１の加工ステップおよび第２の加工ステップを制御する制御ステップとを含む各ステップをコンピュータに実行させるためのレーザ加工プログラム。
【請求項８】
被加工物を連続的に移動させる移動ステップと、
主レーザ光により、移動中の前記被加工物を加工する第１の加工ステップと、
副レーザ光により、移動中の前記被加工物を加工する第２の加工ステップと、
前記主レーザ光による加工の位置を受付ける受付ステップと、
前記主レーザ光による加工の位置に基づき、前記副レーザ光による加工の位置を特定する特定ステップと、
前記主レーザ光による加工に先立って、前記副レーザ光による加工が開始されるように、前記第１の加工ステップおよび第２の加工ステップを制御する制御ステップとを含む各ステップをコンピュータに実行させるためのレーザ加工プログラムを記録した、コンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ加工プログラム、およびレーザ加工プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関し、特に複数のレーザ光を照射するレーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ加工プログラム、およびレーザ加工プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピューターや携帯電話機の表示ディスプレーとして、液晶や有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いた平面型の表示装置が多く用いられている。この液晶や有機ＥＬを利用した表示装置には、画素の表示をスイッチングするために非晶質もしくは多結晶のシリコンを活性層として用いた薄膜トランジスタが用いられる。このような薄膜トランジスタの加工には、レーザ加工装置がしばしば用いられる。
【０００３】
従来のレーザ加工装置は、被加工物上の所望の位置にレーザを照射するために、被加工物の位置をレーザ照射位置（レーザ加工装置ごとに決められている、レーザを集光させる位置）に一致させる必要があった。そのため、レーザ照射位置にてステージを停止させ、レーザ照射を行ない、再度ステージを次のレーザ照射位置まで移動させるという作業（すなわち、ステージの減速、停止、レーザ照射、およびステージの加速という作業）を繰返していた。なお、以下の説明において、この作業を露光型加工法と記す。
【０００４】
しかし、露光型加工法には、加工点数が多い場合、時間がかかるという問題がある。そこで、近年はステージを連続して移動させながら、レーザを照射するのが一般的である。以下、この作業を走査型加工法と記す。
【０００５】
走査型加工法の場合、実際にレーザが照射される位置とレーザを照射しようとする位置とが一致したことを検出したときにレーザ照射指令を出力する。これによりレーザ加工が実施される。レーザが照射される位置とレーザを照射しようとする位置とは、予めリニアスケール（これは、基板ＸＹステージに取付けられている。）などの出力パルスの検出値に換算されている。レーザが照射される位置とレーザを照射しようとする位置とが一致したか否かは、それらの換算値が一致したか否かに基づいて検出される。
【０００６】
これらの加工法において、位置の誤差を一定の範囲内に抑制したり、一定の精度を確保したりすることは、重要な要件である。特に真直度誤差とピッチ誤差とを合わせた位置誤差は、１メートル程度移動するステージにおいて、一般に数ミクロンから数十ミクロンといった値となる。これは、昨今の精密レーザ加工装置においては大きな問題である。昨今の精密レーザ加工装置にはサブミクロンオーダーの精度の加工を求められていることがその理由である。
【０００７】
なお、以下において、複数のレーザ光を用いて加工する方法をダブルビーム法と記す。
【０００８】
具体的には、特許文献１には、位置についての補正値から時間についての補正値に換算された値を用いて、位置を補正するパルスレーザ加工装置が開示されている。特許文献２には、位置について検出された値を、誤差データにより補正しながらステージを移動させる露光方法および露光装置が開示されている。特許文献３には、被加工物を溶融させるレーザビームのほかに、別のレーザビームを併用する改質方法およびその実施に使用する装置が開示されている。特許文献４には、複数のレーザ光を照射するレーザ加熱方法および加熱装置が開示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されているように、位置についての補正値から時間についての補正値に換算された値を用いて位置を補正する場合には、ダブルビーム法と走査型加工法との併用をより困難にするという問題がある。ダブルビーム法の場合、所望のレーザ加工位置上において副レーザ光が先に照射された後、主レーザ光の照射を開始するまでに、ある一定の時間（以降、これを「所定の遅延時間」と称する）をおく必要がある。この時間は、パルス信号を送信するタイミングによって制御される。具体的には、副レーザ光の出射を制御するパルス信号をレーザ発振器へ送信するタイミングと主レーザ光の出射を制御するパルス信号をレーザ発振器へ送信するタイミングとの間が、上述した所定の遅延時間に合致するように制御される。この場合、その間にもステージは移動する。ステージの移動により、主レーザ光が照射される位置は、所望のレーザ加工位置から大きくずれることになる。補正値を換算する時間が必要なので、位置についての補正値から時間についての補正値に換算された値を用いて位置を補正することは、そのずれをさらに大きくする。上述した値を用いて位置を補正することがダブルビーム法と走査型加工法との併用をより困難する理由は、以上の点にある。
【００１０】
特許文献２に開示されているように、位置について検出された値を、誤差データにより補正しながらステージを移動させる場合にも、まったく同一の問題がある。
【００１１】
特許文献３に開示されているように、被加工物を溶融させるレーザビームのほかに、別のレーザビームを併用する場合には、上述の問題が何ら解決されないという問題がある。
【００１２】
特許文献４に開示されているように、複数のレーザ光を照射する場合にも、上述の問題が何ら解決されないという問題がある。
【特許文献１】特許３０７３３９９号公報
【特許文献２】特開平９−８２６１０号公報
【特許文献３】特開平１１−３０７４５０号公報
【特許文献４】特開昭５８−２０１３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差を小さくできる、レーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ加工プログラム、およびレーザ加工プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することにある。
【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、本発明のある局面にしたがうと、レーザ加工装置は、被加工物を連続的に移動させるための移動手段と、主レーザ光により、移動中の被加工物を加工するための第１の加工手段と、副レーザ光により、移動中の被加工物を加工するための第２の加工手段と、主レーザ光による加工の位置を受付けるための受付手段と、主レーザ光による加工の位置に基づき、副レーザ光による加工の位置を特定するための特定手段と、主レーザ光による加工に先立って、副レーザ光による加工が開始されるように、第１の加工手段および第２の加工手段を制御するための制御手段とを含む。
【００１５】
すなわち、移動手段は、被加工物を連続的に移動させる。第１の加工手段は、主レーザ光により、移動中の被加工物を加工する。第２の加工手段は、副レーザ光により、移動中の被加工物を加工する。受付手段は、主レーザ光による加工の位置を受付ける。特定手段は、主レーザ光による加工の位置に基づき、副レーザ光による加工の位置を特定する。制御手段は、主レーザ光による加工に先立って、副レーザ光による加工が開始されるように、第１の加工手段および第２の加工手段を制御する。これにより、主レーザ光による加工の位置についての誤差は小さくなる。その結果、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差を小さくできる、レーザ加工装置を提供することができる。
【００１６】
また、上述の特定手段は、主レーザ光による加工の位置から、副レーザ光による加工の位置までの距離が、副レーザ光による加工が開始された時から主レーザ光による加工が開始された時までの所定の遅延時間に基づいて定められる値に対応するように、副レーザ光による加工の位置を特定するための手段を含むことが望ましい。
【００１７】
すなわち、特定手段は、主レーザ光による加工の位置から、副レーザ光による加工の位置までの距離が、副レーザ光による加工が開始された時から主レーザ光による加工が開始された時までの所定の遅延時間に基づいて定められる値に対応するように、副レーザ光による加工の位置を特定できる。これにより、主レーザ光による加工の位置についての誤差はより小さくなる。その結果、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合により誤差を小さくできる、レーザ加工装置を提供することができる。
【００１８】
もしくは、上述の遅延時間に基づいて定められる値は、遅延時間を表わす値に被加工物が移動する速度を表わす値を乗じた値であることが望ましい。
【００１９】
すなわち、加工の位置を特定するための手段は、主レーザ光による加工の位置から、副レーザ光による加工の位置までの距離が、遅延時間を表わす値に、被加工物が移動する速度を表わす値を乗じた値に対応するように、位置を特定できる。これにより、主レーザ光による加工の位置についての誤差はさらに小さくなる。その結果、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合にさらに誤差を小さくできる、レーザ加工装置を提供することができる。
【００２０】
また、上述のレーザ加工装置は、被加工物の位置を検出するための検出手段と、検出手段が検出した、被加工物の位置を補正するための補正手段とを含むことが望ましい。あわせて制御手段は、補正手段によって補正された位置が、特定手段によって特定された位置に到達した時以降に、第１の加工手段および第２の加工手段を制御するための手段を含むことが望ましい。
【００２１】
すなわち、検出手段は、被加工物の位置を検出する。補正手段は、検出手段が検出した、被加工物の位置を補正する。制御手段は、補正手段によって補正された位置が、特定手段よって特定された位置に到達した時以降に、第１の加工手段および第２の加工手段を制御する。これにより、位置が補正された上で第１の加工手段および第２の加工手段が制御されるので、主レーザ光による加工の位置についての誤差はより小さくなる。その結果、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合により誤差を小さくできる、レーザ加工装置を提供することができる。
【００２２】
また、上述のレーザ加工装置は、被加工物の位置を検出するための検出手段と、特定手段が特定した、副レーザ光による加工の位置を補正するための補正手段とを含むことが望ましい。あわせて制御手段は、被加工物の位置が、補正手段によって補正された位置に到達した時以降に、第１の加工手段および第２の加工手段を制御するための手段を含むことが望ましい。
【００２３】
すなわち、検出手段は、被加工物の位置を検出する。補正手段は、特定手段が特定した、副レーザ光による加工の位置を補正する。制御手段は、被加工物の位置が、補正手段によって補正された位置に到達した時以降に、第１の加工手段および第２の加工手段を制御する。これにより、被加工物が補正された位置に到達した時以降に第１の加工手段および第２の加工手段が制御されるので、主レーザ光による加工の位置についての誤差はさらに小さくなる。その結果、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合にさらに誤差を小さくできる、レーザ加工装置を提供することができる。
【００２４】
本発明の他の局面にしたがうと、レーザ加工方法は、被加工物を連続的に移動させる移動ステップと、主レーザ光により、移動中の被加工物を加工する第１の加工ステップと、副レーザ光により、移動中の被加工物を加工する第２の加工ステップと、主レーザ光による加工の位置を受付ける受付ステップと、主レーザ光による加工の位置に基づき、副レーザ光による加工の位置を特定する特定ステップと、主レーザ光による加工に先立って、副レーザ光による加工が開始されるように、第１の加工ステップおよび第２の加工ステップを制御する制御ステップとを含む。
【００２５】
すなわち、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差を小さくできる、レーザ加工方法を提供することができる。
【００２６】
本発明の他の局面にしたがうと、レーザ加工プログラムは、被加工物を連続的に移動させる移動ステップと、主レーザ光により、移動中の被加工物を加工する第１の加工ステップと、副レーザ光により、移動中の被加工物を加工する第２の加工ステップと、主レーザ光による加工の位置を受付ける受付ステップと、主レーザ光による加工の位置に基づき、副レーザ光による加工の位置を特定する特定ステップと、主レーザ光による加工に先立って、副レーザ光による加工が開始されるように、第１の加工ステップおよび第２の加工ステップを制御する制御ステップとを含む各ステップをコンピュータに実行させる。
【００２７】
すなわち、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差を小さくできる、レーザ加工プログラムを提供することができる。
【００２８】
本発明の他の局面にしたがうと、記録媒体は、被加工物を連続的に移動させる移動ステップと、主レーザ光により、移動中の被加工物を加工する第１の加工ステップと、副レーザ光により、移動中の被加工物を加工する第２の加工ステップと、主レーザ光による加工の位置を受付ける受付ステップと、主レーザ光による加工の位置に基づき、副レーザ光による加工の位置を特定する特定ステップと、主レーザ光による加工に先立って、副レーザ光による加工が開始されるように、第１の加工ステップおよび第２の加工ステップを制御する制御ステップとを含む各ステップをコンピュータに実行させるためのレーザ加工プログラムを記録した、コンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【００２９】
すなわち、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差を小さくできる、レーザ加工プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るレーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ加工プログラム、およびレーザ加工プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体は、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３２】
図１を参照して、本実施の形態に係る製造装置は、第１レーザ１１と、第２レーザ１２と、第１アッテネータ１３と、第２アッテネータ１４と、第１光学系１５と、第２光学系１６と、第１マスク１７と、第２マスク１８と、ステージ１９と、結像レンズ２０と、ミラー２１と、制御装置２２とを含む。本実施の形態に係る製造装置は、ウェハー、ガラス基板などの被加工物３１に対し、複数のレーザ光線を所望の位置に所望のタイミングで照射して加工するレーザ加工装置である。そしてこの加工により製品は製造される。
【００３３】
第１レーザ１１は、主レーザ光１により、移動中の被加工物３１（本実施の形態の場合、被加工物３１は、基板上に半導体薄膜が形成されたものとする。）を加工するレーザ発振器である。「主レーザ光」とは、被加工物３１に対する加工の目的に応じて定められた任意のレーザ光のことである。本実施の形態の場合、主レーザ光１は、ＸｅＣｌエキシマレーザとする。第２レーザ１２は、副レーザ光２により、移動中の被加工物３１を加工するレーザ発振器である。「副レーザ光」とは、主レーザ光１と協調して被加工物３１を加工するための任意のレーザ光のことである。本実施の形態の場合、副レーザ光２は、炭酸ガスレーザとする。第１アッテネータ１３は、主レーザ光１を所定の放射照度に減衰する減衰器である。第２アッテネータ１４は、副レーザ光２を所定の放射照度に減衰する減衰器である。これらにより、主レーザ光１および副レーザ光２の放射照度は調節される。第１光学系１５は、主レーザ光１の放射照度の分布を均一化する。第２光学系１６は、副レーザ光２の放射照度の分布を均一化する。第１マスク１７は、主レーザ光１の照射を制限する。第２マスク１８は、副レーザ光２の照射を制限する。ステージ１９は、被加工物３１を連続的に一定速度で移動させる。結像レンズ２０は、第１レーザ１１が出射した主レーザ光１を被加工物３１の表面上に所定の倍率で結像させる。ミラー２１は、第１レーザ１１および第２レーザ１２のレーザ光を反射させる。ミラー２１の配置箇所および数量は特に制限されない。ミラー２１は、製造装置の光学設計および機構設計に基づいて適切に配置することが可能である。制御装置２２は、ステージ１９の移動速度および位置を制御する。制御装置２２は、レーザ光を照射する位置を記憶する装置でもある。制御装置２２は、真直度誤差を表わすデータおよびピッチ誤差を表わすデータを記憶する装置でもある。制御装置２２は、第１レーザ１１および第２レーザ１２を制御する装置でもある。制御装置２２は、製造装置内部の温度や雰囲気を制御する装置でもある。
【００３４】
第１マスク１７および第２マスク１８は、それぞれ遮光部と透光部（図示せず）を含む。遮光部は照射されたレーザ光を遮光する。透光部はレーザ光を透過する。
【００３５】
ステージ１９は、吸着盤（図示せず）、Ｘ軸リニアスケール２３、Ｙ軸リニアスケール（図示せず）、Ｘリニアモータ（図示せず）、Ｙリニアモータ（図示せず）、Ｘリニアガイド（図示せず）、およびＹリニアガイド（図示せず）を含む。吸着盤は、被加工物３１を吸着する。Ｘ軸リニアスケール２３およびＹ軸リニアスケールは、ステージ１９の移動量を測定する。これらのリニアスケールは、ステージ１９が一定間隔で移動する毎にパルスを出力する。ステージ１９の位置は、後述する制御装置２２のＣＰＵ（Central Proc-essing Unit）７０によってカウントされた、そのパルス（リニアスケールが出力したパルス）の数に基づいて検出される。ステージ１９の移動速度は、そのパルス（リニアスケールが出力したパルス）が出力される周期に基づいて、制御装置２２により検出される。ＸリニアモータおよびＹリニアモータは、ステージ１９に推進力を与える。Ｘリニアガイドは、ステージ１９のＸ方向の移動を規制する。Ｙリニアガイドは、ステージ１９のＹ方向の移動を規制する。
【００３６】
図２を参照して、制御装置２２は、モニタ６２と、プリンタ６４と、マウス６６と、キーボード６８と、ＣＰＵ７０と、メモリ７２と、インターフェイス７４と、固定ディスク７６と、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）駆動装置７８と、ＭＯ（Magneto-Optical）駆動装置８０とを含む。モニタ６２は、情報を表示する。プリンタ６４は、情報を紙に出力する。マウス６６は、クリックによりユーザから情報を受付ける。キーボード６８は、キー入力により、ユーザから、主レーザ光１による加工の位置を受付ける。ＣＰＵ７０は、制御装置２２の各ブロックおよび本実施の形態に係る製造装置の各装置を制御する。ＣＰＵ７０は、各種の演算を実施する装置でもある。メモリ７２は、各種の情報を記憶する。ここでいう各種の情報には、上述した真直度誤差を表わすデータおよびピッチ誤差を表わすデータを含む。インターフェイス７４は、ＣＰＵ７０が出力した情報を第１レーザ１１および第２レーザ１２が利用する信号に変換する。インターフェイス７４は、ＣＰＵ７０の情報をその他の各回路が利用できる信号に変換する装置でもある。インターフェイス７４は、本実施の形態に係る製造装置の各装置から入力された情報を受信し、かつＣＰＵ７０が利用できる情報に変換する装置でもある。固定ディスク７６は、ＣＰＵ７０が実行するプログラムを記憶する。ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置７８は、ＣＤ−ＲＯＭ５２を装着する。ＭＯ駆動装置８０は、ＭＯ５０を装着する。
【００３７】
この製造装置２２は、コンピュータハードウェアとＣＰＵ７０により実行されるソフトウェアとにより実現される。一般的にこうしたソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭ５２などの記録媒体に格納されて流通し、ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置７８などにより記録媒体から読取られて固定ディスク７６に一旦格納される。さらにメモリ７２に読出されて、上述したＣＰＵ７０により実行される。上述したコンピュータのハードウェア自体は一般的なものである。したがって、本発明の最も本質的な部分は、ＣＤ−ＲＯＭ５２などの記録媒体に記録されたソフトウェアである。なお、コンピュータ自体の動作は周知であるので、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００３８】
図３および図４を参照して、本実施の形態に係る製造装置２２のメモリ７２に記憶された、真直度誤差を表わすデータについて説明する。図３は、真直度誤差の概念を説明する図である。図４は、本実施の形態に係る製造装置のメモリ７２に記憶された、真直度誤差を表わすデータに関する図である。図４（Ａ）は、ステージ１９をＸ方向に移動させた場合のＹ方向の真直度誤差を表わすデータに関する図である。図４（Ｂ）は、ステージ１９をＹ方向に移動させた場合のＸ方向の真直度誤差を表わすデータに関する図である。真直度誤差とはステージ１９を移動させたとき、移動の基準軸と直交する方向に変位する誤差を表わす。図３の場合、ステージ１９をＸ方向に移動させたときのＹ方向の誤差や、Ｙ方向に移動させたときのＸ方向の誤差が真直度誤差に相当する。この誤差の主因はリニアガイド（ステージ１９の移動を規制する案内部材）などの歪みにある。この誤差は、レーザ干渉計などを使用することにより、数ナノメートルの分解能で測定できる。この誤差は、被加工物３１の加工時に、加工位置と集光位置との位置決めに関する誤差として現われる。この誤差は精密な加工にとって問題となるものである。図４に示すように、本実施の形態に係る製造装置の場合、メモリ７２には、Ｘ軸位置の値およびＹ軸の真直度誤差が、対応づけて記憶されている。本実施の形態に係る製造装置の場合、たとえばＸ方向に「２０」ｍｍ移動させたとき、位置誤差によってＹ方向にも「＋１０」μｍの移動が発生する。メモリ７２には、Ｙ軸位置の値およびＸ軸の真直度誤差も、対応づけて記憶されている。なお、本実施の形態の場合、Ｘ軸位置の値およびＹ軸位置の値は、ステージ１９のリニアスケールが出力したパルスにより得られた値である。ＣＰＵ７０は、このように記憶された値を用いて、ステージ１９の移動量を補正する。以下、具体的な補正の内容について説明する。この説明は、ステージ１９が原点から「＋１０」ｍｍの位置にあり、かつさらにＸ方向への移動する（移動中にレーザを照射する）場合について説明する。この場合、ＣＰＵ７０は、ステージ１９をＹ方向に移動させることにより、その誤差を補正する。補正量は、メモリ７２に記憶されたデータのうち、図４（Ａ）に示すデータに基づいて定められる。図４（Ａ）によると、ステージ１９が原点からＸ方向に「＋１０」ｍｍの位置にあると、Ｙ方向に「＋７」μｍの変位が発生する。そこで、ＣＰＵ７０は、ステージ１９をＹ方向に「−７」μｍ移動させる。なお、本実施の形態の場合、図４のデータは所定間隔でサンプリングしたデータとする。ステージ１９の移動量がこのデータの間の値にあたる場合、補正量には、直線補間などで計算した値が使用される。ステージ１９が原点からＹ方向に「＋１０」ｍｍの位置にあると、Ｙ方向に「＋５」μｍの変位が発生する。これは、Ｙ軸を「＋１０」ｍｍ移動させた位置において、ステージ１９の位置はＸ方向に「＋５」μｍ変位していることを示す。そこで、ＣＰＵ７０は、ステージ１９をＸ方向に「＋５」μｍ移動させる。ちなみに、後述するように照射を開始する位置を補正する場合には、設定された位置から「５」ミクロンメートルを減算した値を使用する。
【００３９】
図５を参照して、メモリ７２に記憶された、ピッチ誤差を表わすデータについて説明する。図５（Ａ）は、ステージ１９をＸ方向に移動させた場合のピッチ誤差を表わすデータの図である。図５（Ｂ）は、ステージ１９をＹ方向に移動させた場合のピッチ誤差を表わすデータの図である。ピッチ誤差とは、実際のステージ１９の移動量に対するステージ１９のリニアスケールが検出した、ステージ１９の移動量に対する誤差のことである。この誤差は、リニアスケールが検出するパターン（移動量検出用）のピッチのむらを主因とする誤差である。ピッチ誤差はレーザ干渉計により数ナノメートルの分解能で測定できる。メモリ７２には、Ｘ軸リニアスケール２３およびＹ軸リニアスケールが検出した値およびレーザ干渉計により測定された値が対応付けて記憶されている。たとえば、Ｘ方向への移動によって「＋１０」ｍｍ移動した場合、ピッチ誤差は「＋２」μｍである。したがって、実際のステージ１９の移動量は「１０．００２」ｍｍである。このピッチ誤差も、真直度誤差と同様、被加工物３１における加工位置と集光位置との位置決めに関する誤差として現われる。この誤差も精密な加工にとって問題となる誤差である。ＣＰＵ７０は、このように記憶された値も用いて、ステージ１９の移動量を補正する。以下、具体的な補正の内容について説明する。この説明は、ステージ１９が原点から「＋１０」ｍｍの位置にあり、かつさらにＸ方向への移動する（移動中にレーザを照射する）場合について説明する。まず、ステージ１９を「＋１０」ｍｍ移動させるためには、Ｙ軸リニアスケールが検出した値から、ピッチ誤差について補正する。図５（Ｂ）のデータによれば、Ｙ方向に「＋１０」ｍｍ離れた位置のピッチ誤差は、「−１」μｍである。ＣＰＵ７０は、そのデータからステージ１９が「１０」ｍｍ離れた位置にある場合にリニアスケールが検出する値を逆算する。この値は直線補間などによって求められる。値が逆算されると、ＣＰＵ７０は、その値に基づいてステージ１９を移動させる。
【００４０】
図６を参照して、制御装置２２で実行されるプログラムは、レーザの出力に関し、以下のような制御構造を有する。
【００４１】
ステップ１００（以下、ステップをＳと略す。）にて、作業者は、加工の準備をする。第１の準備は、被加工物３１を設置することである。第２の準備は、被加工物３１における原点の位置を設定することである。第３の準備は、キーボード６８を通じて、データ列を制御装置２２に入力することである。このデータ列は、主レーザ光１による加工の位置（第１レーザ１１が照射を開始する位置）を表わす。
【００４２】
Ｓ１０２にて、ＣＰＵ７０は、副レーザ光２の照射を開始する位置を特定する。その位置は、第１レーザ１による照射が開始される位置と所定の遅延時間とに基づいて特定される。本実施の形態の場合、副レーザ光２の照射を開始する位置は、その位置から第１レーザ１が照射を開始する位置までの距離を表わす値が、上述した所定の遅延時間を表わす値にステージ１９の移動速度を表わす値を乗じた値に一致するように特定される。そのように特定された理由は、ステージ１９の移動速度が一定の場合、そのように特定されることが望ましい点にある。本実施の形態の場合、その位置は、原点から見て、第１レーザ１１が照射を開始する位置よりも手前の位置である。これにより、第１レーザ１１が照射を開始する位置から、第２レーザ１１が照射を開始する位置までの距離が、副レーザ光２による加工が開始された時から、主レーザ光１による加工が開始された時までの所定の遅延時間に対応する。また、副レーザ光２の照射を開始する位置は、ユーザが入力した加工の位置よりもステージ１９の進行方向に対して前方に特定される。一方、主レーザ光１の照射を開始する位置は、ユーザが入力した加工の位置の通りである。なお、主レーザ光１の焦点位置と副レーザ光２の焦点位置とは、必ずしも同じ位置である必要はない。ただし副レーザ光２を照射することによる効果が得られることが必要である。なお、本実施の形態において、これらは同じ位置である。また、副レーザ光２のビーム径には、特に制限がない。ただし、副レーザ光２の照射の効果が得られる必要がある。本実施の形態において、主レーザ光１のビーム径はφ「０．５」ｍｍ、副レーザ光２のビーム径はφ「２．０」ｍｍとする。また、副レーザ光２の照射を開始する位置は、その位置から第１レーザ１が照射を開始する位置までの距離を表わす値が、上述した所定の遅延時間を表わす値とステージ１９の移動速度を表わす値とを乗じた値に、必ずしも一致するように特定される必要はない。ただし、副レーザ光２の照射を開始する位置は、上述した所定の遅延時間を表わす値にステージ１９の移動速度を表わす値を乗じた値と対応するように特定されることが望ましい。
【００４３】
Ｓ１０４にて、ＣＰＵ７０は、データ列にしたがい、主レーザ１が照射される位置と加工の位置とが一致するようにステージ１９を制御する。この制御は、インターフェイス７４を通じて実施される。Ｓ１０６にて、ＣＰＵ７０は、Ｘ軸リニアスケール２３のパルスに基づいて、ステージ１９の位置を検出する。Ｓ１０８にて、ＣＰＵ７０は、メモリ７２に記憶された、真直度誤差およびピッチ誤差を表わすデータ（誤差データ）に基づいて、Ｓ１０６にて自らが検出した、ステージ１９の位置（ひいては被加工物３１の位置）を補正する。
【００４４】
Ｓ１１０にて、ＣＰＵ７０は、ステージ１９の位置が照射を開始する位置か否かを判断する。照射を開始する位置と判断した場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２へと移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１０４へと移される。
【００４５】
Ｓ１１２にて、ＣＰＵ７０は、インターフェイス７４を制御して、信号を出力させることにより、第２レーザ１２に副レーザ２を照射させる。これにより、ＣＰＵ７０は、主レーザ光１による加工に先立って、副レーザ光２による加工が開始されるように、第１レーザ１１および第２レーザ１２を制御できる。第１レーザ１１および第２レーザ１２が制御される時期は、Ｓ１０８において自らが補正したステージ１９の位置が、Ｓ１０２において自らが特定した位置に到達した時以降となる。
【００４６】
Ｓ１１４にて、ＣＰＵ７０は、所定の遅延時間が経過した後、インターフェイス７４を制御して、信号を出力させることにより、第１レーザ１１に主レーザ１を照射させる。
【００４７】
Ｓ１１６にて、ＣＰＵ７０は、ステージ１９の位置が照射を終了する位置か否かを判断する。照射を終了する位置と判断した場合（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、処理はＳ１１８へと移される。もしそうでないと（Ｓ１１６にてＮＯ）、処理はＳ１０４へと移される。
【００４８】
Ｓ１１８にて、ＣＰＵ７０は、第１レーザ１、第２レーザ１２、およびステージ１９の制御を終了する。
【００４９】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、制御装置２２の動作について説明する。
【００５０】
作業者による準備が実施されると（Ｓ１００）、ＣＰＵ７０は、副レーザ光２の照射を開始する位置を特定する（Ｓ１０２）。その位置が特定されると、ＣＰＵ７０は、データ列にしたがってステージ１９を制御する（Ｓ１０４）。これにより、ステージ１９の移動が開始される。図７を参照して、この時以降の時間の経過を説明する。図７（Ａ）は、この時以降のステージ１９の位置を表わす。図７（Ａ）における「移動開始」は、この時のステージ１９の位置に対応する。ステージ１９が制御されると、ＣＰＵ７０は、Ｘ軸リニアスケール２３のパルスに基づいてステージ１９の位置を検出する（Ｓ１０６）。このとき、Ｘ軸リニアスケール２３がパルスを出力する時間が必要である。ＣＰＵ７０がそのパルスをカウントする時間も必要である。その結果、ステージ１９がある位置を通過してからその位置が検出されるまでに遅れ時間Ｔ（０）が発生する。ステージ１９の位置が検出されると、ＣＰＵ７０は、メモリ７２に記憶された誤差データに基づいてステージ１９の位置を補正する（Ｓ１０８）。このとき、メモリ７２からの誤差データの読出しに時間が必要である。ＣＰＵ７０が補正量を計算する時間も必要である。その結果、これらの処理による遅れ時間Ｔ（１）が発生する。ステージ１９の位置が補正されると、ＣＰＵ７０は、ステージ１９の位置が照射を開始する位置か否かを判断する（Ｓ１１０）。当初、ステージ１９の位置は、照射を開始する位置ではないので（Ｓ１１０にてＮＯ）、Ｓ１０４〜Ｓ１０８の処理が繰返される。なお、この比較の際、比較処理による遅れ時間Ｔ（２）が発生する。それらの処理が繰返された後、ステージ１９の位置がＳ１０２において特定された位置ＰＯＳＡ（０）に到達した時（出力されたパルスの数がＣ（０）に達した時）、ＣＰＵ７０は、再びＸ軸リニアスケール２３のパルスに基づいてステージ１９の位置を検出する（Ｓ１０６）。この場合も、遅れ時間Ｔ（０）が発生する。図７（Ｂ）はそのことを表わす。ステージ１９の位置が検出されると、ＣＰＵ７０は、メモリ７２に記憶された誤差データに基づいて、ステージ１９の位置を補正する（Ｓ１０８）。この場合も、遅れ時間Ｔ（１）が発生する。図７（Ｃ）はこのことを表わす。ステージ１９の位置が補正されると、ＣＰＵ７０は、ステージ１９の位置が照射を開始する位置か否かを再び判断する（Ｓ１１０）。この場合も、遅れ時間Ｔ（２）が発生する。図７（Ｄ）はこのことを表わす。その結果、照射を開始する位置と判断されるので（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、第２レーザ１２に副レーザ２を照射させる。（Ｓ１１２）。この場合も、判断があった後、実際に副レーザ光２が出力されるまでに、信号を出力する時間が必要である。その結果、遅れ時間Ｔ（３）が発生する。図７（Ｅ）はこのことを表わす。副レーザ光２が照射されると、ＣＰＵ７０は、所定の遅延時間Ｔ（４）が経過した後、第１レーザ１１に主レーザ１を照射させる（Ｓ１１４）。この際にも信号の出力から実際に主レーザ光１が出力されるまで、情報を送信する時間が必要である。その結果、遅れ時間Ｔ（５）が発生する。図７（Ｆ）はこのことを表わす。主レーザに信号が出力されると、ＣＰＵ７０は、ステージ１９の位置が照射を終了する位置か否かを判断する（Ｓ１１６）。当初、照射を終了する位置ではないと判断されるので（Ｓ１１６にてＮＯ）、ＣＰＵ７０は、Ｓ１０４〜Ｓ１１０の処理を繰返す。その後、ステージ１９の位置がＳ１０２において特定された位置ＰＯＳＢ（０）に到達した時（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、Ｓ１１２〜Ｓ１１０の処理を繰返す。その後、ＣＰＵ７０は、再びステージ１９の位置が照射を終了する位置か否かを判断する（Ｓ１１６）。最終的に照射を終了する位置と判断されると（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、ＣＰＵ７０は、第１レーザ１、第２レーザ１２、およびステージ１９の制御を終了する（Ｓ１１８）。
【００５１】
以上のようにして、本実施の形態に係る製造装置において、ステージ１９が位置ＰＯＳＡ（０）に到達してから主レーザ光１が照射されるまでにＴ（０）〜Ｔ（５）の遅れ時間が発生する。この間のステージ１９は移動する。その移動量ＤＥＲは、（ステージ１９の移動速度）×（Ｔ（０）＋Ｔ（１）＋Ｔ（２）＋Ｔ（３）＋Ｔ（４）＋Ｔ（５））に等しい。その結果、実際のレーザ照射位置はＰＯＳＡ（０）からＤＥＲだけずれた位置になる。ただし、この位置における、真に加工しようとする位置（主レーザ光１による加工の位置）からのずれは、（ＤＥＲ−（ステージ１９の移動速度）×Ｔ（４））である。
【００５２】
これに対し、図９を参照して、従来のダブルビーム法に走査型加工法を併用した場合の時間の経過を説明する。この場合、一般に主レーザ光を照射する位置は設定されない。副レーザ光を照射する位置のみが設定される。その位置が設定され、ステージが移動した後、レーザが照射される。ここで位置ＰＯＳＡ（１）およびＰＯＳＢ（１）においてレーザを照射するように指令されると、そのような指令を受けた加工装置は位置ＰＯＳＡ（１）およびＰＯＳＢ（１）を照射の位置として設定する。ステージの移動によって、図９（Ｂ）に示すように、ステージに付けられたリニアスケールの出力パルスの値が更新される。やがて所望の位置ＰＯＳＡ（１）に対応する出力パルスの値Ｃ（１）が検出される。この場合も、遅れ時間Ｔ（０）が発生する。出力パルスの値Ｃ（１）が検出されると、ＣＰＵ７０は誤差データによりその値を補正する。これを図９（Ｃ）に示す。この場合も、遅れ時間Ｔ（１）が発生する。なお、この処理は出力パルスの値が「Ｃ（１）」の場合だけに実施されるものではない。出力パルスの値が更新されるごとに常に実施される。値が補正されると、照射しようとする位置と補正された値により特定される位置との比較を行なう。これを図９（Ｄ）に示す。そして比較した結果、これらが一致したことを検出して、レーザの照射を指令するパルスを出力する。この場合も、遅れ時間Ｔ（２）が発生する。なお、この処理も出力パルスの値が更新されるごとに常に実施される。パルスが出力されると、副レーザ光を照射するレーザ発振器は、そのパルスを受信する。そのパルスが受信されると、そのレーザ発振器は、レーザを照射する。これを図９（Ｅ）に示す。この場合も、遅れ時間Ｔ（３）が発生する。レーザが照射されると、所定の遅延時間Ｔ（４）が経過したのちに、主レーザ光を発振するレーザ発振器に対して、レーザを照射する旨の指令が送信される。所定の遅延時間Ｔ（４）は加工条件により、任意に設定される。この場合も、遅れ時間Ｔ（５）が発生する。位置ＰＯＳＡ（１）に関する処理が終了すると、次の位置ＰＯＳＢ（１）に関する処理が上述した動作と同様に行なわる。そしてこのときにもＴ（０）〜Ｔ（５）といった時間遅れが発生する。このように、従来の処理によれば、ステージがレーザ加工をする位置に到達した時から実際にレーザを照射する時までに、Ｔ（０）からＴ（５）までの時間遅れが発生する。この間にも、ＤＥＲ＝（ステージの移動速度）×（Ｔ（０）＋Ｔ（１）＋Ｔ（２）＋Ｔ（３）＋Ｔ（４）＋Ｔ（５））だけステージは移動している。これにより、実際にレーザが照射される位置は、真に加工しようとする位置（すなわち、位置ＰＯＳＡ（１）やＰＯＳＢ（１）といった、目標とする位置）から移動量ＤＥＲの分だけずれた位置となってしまう。
【００５３】
すなわち、本実施の形態に係る製造装置は、実際にレーザが照射される位置と真に加工しようとする位置とのずれを、従来に比べ（所定の遅延時間）Ｔ（４）×（ステージ１９の移動速度）の分だけ小さくできる。たとえばステージ１９の移動速度が「１５」ｍｍ／ｓｅｃ、所定の遅延時間Ｔ（４）が「０．４」ｍｓｅｃの場合、少なくなるずれの量は「１５」ｍｍ／ｓｅｃ×「０．４」ｍｓｅｃ＝「６」μｍとなる。これにより、本実施の形態に係る製造装置は、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差を小さくできる。その結果、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差を小さくできる、レーザ加工装置を提供できる。
【００５４】
なお、ＣＰＵ７０は、Ｓ１０２にて照射を開始する位置を特定した直後に、メモリ７２に記憶された誤差データに基づいて、照射を開始する位置を、真の位置からＸ軸リニアスケール２３における位置に補正してもよい。この場合、Ｓ１０８の処理は実施しない。図８を参照して、この変形例における製造装置の動作につき説明する。この場合、第２レーザ１２の照射を開始する位置が設定されると、ＣＰＵ７０は、メモリ７２に記憶された誤差データに基づいて、照射を開始する位置を補正する。位置が補正されると、Ｓ１０４〜Ｓ１０６、およびＳ１１０の処理を経て、ＣＰＵ７０は、第２レーザ１２に、副レーザ光２を照射させる（Ｓ１１２）。すなわち、ＣＰＵ７０は、被加工物３１の位置が、照射を開始する位置（真の位置からＸ軸リニアスケール２３における位置に補正された位置）に到達した時以降に、第１レーザ１１および第２レーザ１２を制御する。この間、上述の場合と同様、遅れ時間Ｔ（０）およびＴ（２）が発生する。しかし、Ｓ１０２の直後に、予め照射を開始する位置が補正されている。これにより、Ｘ軸リニアスケール２３の出力に基づいてステージ１９の位置を補正する必要性がなくなる。その必要性がなくなるので、遅れ時間Ｔ（１）は発生しない。遅れ時間Ｔ（１）が発生しないので、ステージ１９が照射位置に到達してから実際に第１レーザ１が加工を開始するまでの遅れ時間は、Ｔ（０）＋Ｔ（２）＋Ｔ（４）＋Ｔ（５）に等しくなる。この値は、上述した場合の遅れ時間の和より小さい。このように遅れ時間が小さくなるので、レーザの照射予定位置と実際にレーザが照射される位置とのずれは、上述した場合における移動量ＤＥＲより小さくなる。これにより、この変形例に係る製造装置は、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合に誤差をより小さくできる。その結果、ダブルビーム法と走査型加工法とを併用した場合により誤差を小さくできる、レーザ加工装置を提供できる。
【００５５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造装置の構成を表わす図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る真直度誤差を表わす概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るメモリに記憶された真直度誤差のデータを表わす図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るピッチ誤差のデータを表わす図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る制御装置のレーザの出力処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に係る時間の経過を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態の変形例に係る時間の経過を説明する図である。
【図９】従来例に係る時間の経過を説明する図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  主レーザ光、２  副レーザ光、１１  第１レーザ、１２  第２レーザ、１３  第１アッテネータ、１４  第２アッテネータ、１５  第１光学系、１６  第２光学系、１７  第１マスク、１８  第２マスク、１９  ステージ、２０  結像レンズ、２１  ミラー、２２  制御装置、２３  Ｘ軸リニアスケール、３１  被加工物、５０  ＭＯ、５２  ＣＤ−ＲＯＭ、６２  モニタ、６４  プリンタ、６６  マウス、６８  キーボード、７０  ＣＰＵ、７２  メモリ、７４  インターフェイス、７６  固定ディスク、７８  ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置、８０  ＭＯ駆動装置。
【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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