JPH10230381A - 加工装置 - Google Patents
加工装置Info
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- JPH10230381A JPH10230381A JP9037405A JP3740597A JPH10230381A JP H10230381 A JPH10230381 A JP H10230381A JP 9037405 A JP9037405 A JP 9037405A JP 3740597 A JP3740597 A JP 3740597A JP H10230381 A JPH10230381 A JP H10230381A
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- light
- slit
- light receiving
- stage
- sensor
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
- B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工装置の合焦処理を迅速に実行する。
【解決手段】 照明光源7aから射出された照明光は、
合焦用のスリット7cと方向判別用のスリット40とを
介して、投影レンズ7dに入射され、所定の倍率で被加
工物3上に投影される。被加工物3上に投影された照明
光は、加工面により反射されて、受光レンズ8aに入射
され、所定の倍率で受光スリット板8bに投影される。
受光スリット板8bに投影された反射光は、スリット4
2とスリット8cを透過して、方向判別センサ43と合
焦センサ8kに入射される。方向判別センサ43からの
出力がない場合には、Zステージ5を下方に移動させ、
また、方向判別センサ43から所定の出力がなされてい
る場合には、Zステージ5を上方に移動させる。
合焦用のスリット7cと方向判別用のスリット40とを
介して、投影レンズ7dに入射され、所定の倍率で被加
工物3上に投影される。被加工物3上に投影された照明
光は、加工面により反射されて、受光レンズ8aに入射
され、所定の倍率で受光スリット板8bに投影される。
受光スリット板8bに投影された反射光は、スリット4
2とスリット8cを透過して、方向判別センサ43と合
焦センサ8kに入射される。方向判別センサ43からの
出力がない場合には、Zステージ5を下方に移動させ、
また、方向判別センサ43から所定の出力がなされてい
る場合には、Zステージ5を上方に移動させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工装置に関し、
特に、ステージ上に載置された被加工物に対して対物レ
ンズを介して光ビームを照射し、加工を行う加工装置に
関する。
特に、ステージ上に載置された被加工物に対して対物レ
ンズを介して光ビームを照射し、加工を行う加工装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】ステージ上に載置された被加工物に対し
て対物レンズを介して光ビームを照射し、加工を行う加
工装置においては、対物レンズが被加工物の被加工面に
正確にビームを合焦するように制御する必要がある。
て対物レンズを介して光ビームを照射し、加工を行う加
工装置においては、対物レンズが被加工物の被加工面に
正確にビームを合焦するように制御する必要がある。
【0003】図10は、従来の加工装置の構成例を示す
図である。
図である。
【0004】この図において、加工光学系1は、例え
ば、紫外線レーザなどを射出するとともに、ビームの形
状および強度分布が所望の特性となるように調節する。
対物レンズ2は、加工光学系1から射出されたレーザビ
ームを、被加工物3の所定の領域に収束させるようにな
されている。
ば、紫外線レーザなどを射出するとともに、ビームの形
状および強度分布が所望の特性となるように調節する。
対物レンズ2は、加工光学系1から射出されたレーザビ
ームを、被加工物3の所定の領域に収束させるようにな
されている。
【0005】ホルダ4は、被加工物3を把持するように
なされている。Zステージ5は、被加工物3を対物レン
ズ2の光軸に平行な方向に移動させるようになされてい
る。また、XYステージ6は、光軸に対して垂直な面内
において被加工物3を移動させるようになされている。
なされている。Zステージ5は、被加工物3を対物レン
ズ2の光軸に平行な方向に移動させるようになされてい
る。また、XYステージ6は、光軸に対して垂直な面内
において被加工物3を移動させるようになされている。
【0006】オートフォーカス系9は、対物レンズ2を
挟んで配置されており、スリット投影光学系7および受
光光学系8により構成されている。
挟んで配置されており、スリット投影光学系7および受
光光学系8により構成されている。
【0007】スリット投影光学系7は、例えば、発光ダ
イオードなどが内蔵されている照明光源7a、略四角形
のスリット7cが形成されている合焦投影スリット板7
b、および、投影レンズ7dにより構成されている。
イオードなどが内蔵されている照明光源7a、略四角形
のスリット7cが形成されている合焦投影スリット板7
b、および、投影レンズ7dにより構成されている。
【0008】受光光学系8は、被加工物3からの反射光
を入射する受光レンズ8a、合焦用スリット8cと方向
判別スリット8d,8eが形成されている受光スリット
板8b、方向判別スリット8d,8eを透過した光を入
射する方向判別センサ8g,8h、および、合焦用スリ
ット8cを透過した光を入射する合焦センサ8kにより
構成されている。なお、合焦用スリット8cは、方向判
別スリット8d,8eに比較して、その短軸方向の長さ
(即ち、スリットの幅)が短くなるように形成されてい
るが、これは、スリットの幅が狭い程、合焦点を検出す
る精度が向上するためである。一方、方向判別スリット
8d,8eの場合では、加工面がどちらの方向(上また
は下の何れかの方向)にずれているのかを検出すればよ
いだけであり、また、その検出の対象となる範囲が広い
程都合がよいので、方向判別センサ8g,8hに合わせ
て大きさが決定されている。
を入射する受光レンズ8a、合焦用スリット8cと方向
判別スリット8d,8eが形成されている受光スリット
板8b、方向判別スリット8d,8eを透過した光を入
射する方向判別センサ8g,8h、および、合焦用スリ
ット8cを透過した光を入射する合焦センサ8kにより
構成されている。なお、合焦用スリット8cは、方向判
別スリット8d,8eに比較して、その短軸方向の長さ
(即ち、スリットの幅)が短くなるように形成されてい
るが、これは、スリットの幅が狭い程、合焦点を検出す
る精度が向上するためである。一方、方向判別スリット
8d,8eの場合では、加工面がどちらの方向(上また
は下の何れかの方向)にずれているのかを検出すればよ
いだけであり、また、その検出の対象となる範囲が広い
程都合がよいので、方向判別センサ8g,8hに合わせ
て大きさが決定されている。
【0009】次に、この例の動作について説明する。
【0010】照明光源7aから照射された照明光の一部
は、合焦投影スリット板7bに形成されているスリット
(光透過部)7cを透過して、投影レンズ7dに入射さ
れる。投影レンズ7dは、スリット7cを透過した照明
光を、被加工物3の対物レンズ2の直下の領域に所定の
倍率で投影する。
は、合焦投影スリット板7bに形成されているスリット
(光透過部)7cを透過して、投影レンズ7dに入射さ
れる。投影レンズ7dは、スリット7cを透過した照明
光を、被加工物3の対物レンズ2の直下の領域に所定の
倍率で投影する。
【0011】対物レンズ7dより投影された照明光は、
被加工物3の加工面で反射され、受光レンズ8aに入射
される。受光レンズ8aは、被加工物3の加工面により
反射された照明光を入射し、受光スリット板8b上に結
像する。
被加工物3の加工面で反射され、受光レンズ8aに入射
される。受光レンズ8aは、被加工物3の加工面により
反射された照明光を入射し、受光スリット板8b上に結
像する。
【0012】いま、図11に示すように、被加工物3の
加工面が対物レンズ2の合焦位置と一致している場合に
は、被加工物3により反射された光は、受光レンズ8a
を介して受光スリット板8bの合焦用スリット8c(中
央部のスリット)を透過し、合焦センサ8kに入射され
る。
加工面が対物レンズ2の合焦位置と一致している場合に
は、被加工物3により反射された光は、受光レンズ8a
を介して受光スリット板8bの合焦用スリット8c(中
央部のスリット)を透過し、合焦センサ8kに入射され
る。
【0013】また、図11に示すように、被加工物3の
加工面が対物レンズ2の合焦位置よりも下にある場合に
は、被加工物3により反射された光は、受光レンズ8a
を介して受光スリット板8bの方向判別スリット8e
(上部のスリット)を透過し、方向判別センサ8hに入
射される。方向判別センサ8hは、単一の受光素子によ
り構成されているので、照明光がその受光面の何れかの
部分に入射された場合には所定の検出信号を出力する。
図12は、以上の場合(加工面が対物レンズ2の合焦位
置よりも下にある場合)において、被加工物3により反
射されたビームが受光スリット板8bに入射されたとき
の様子を示している。即ち、被加工物3の加工面が合焦
位置よりも下にある場合、反射ビーム20は、受光スリ
ット板8bの上部に形成されている方向判別スリット8
eに入射され、方向判別センサ8hにより受光されるこ
とになる。
加工面が対物レンズ2の合焦位置よりも下にある場合に
は、被加工物3により反射された光は、受光レンズ8a
を介して受光スリット板8bの方向判別スリット8e
(上部のスリット)を透過し、方向判別センサ8hに入
射される。方向判別センサ8hは、単一の受光素子によ
り構成されているので、照明光がその受光面の何れかの
部分に入射された場合には所定の検出信号を出力する。
図12は、以上の場合(加工面が対物レンズ2の合焦位
置よりも下にある場合)において、被加工物3により反
射されたビームが受光スリット板8bに入射されたとき
の様子を示している。即ち、被加工物3の加工面が合焦
位置よりも下にある場合、反射ビーム20は、受光スリ
ット板8bの上部に形成されている方向判別スリット8
eに入射され、方向判別センサ8hにより受光されるこ
とになる。
【0014】更に、被加工物3の加工面が対物レンズ2
の合焦位置より上にある場合には、被加工物3により反
射された光は、受光レンズ8aを透過した後、受光スリ
ット板8bの方向判別スリット8dを透過して方向判別
センサ8gに入射される。方向判別センサ8gも単一の
受光素子より構成されているので、照明光がその受光面
の一部に入射された場合には所定の信号を出力する。
の合焦位置より上にある場合には、被加工物3により反
射された光は、受光レンズ8aを透過した後、受光スリ
ット板8bの方向判別スリット8dを透過して方向判別
センサ8gに入射される。方向判別センサ8gも単一の
受光素子より構成されているので、照明光がその受光面
の一部に入射された場合には所定の信号を出力する。
【0015】従って、被加工物3がホルダ4上に載置さ
れた場合には、照明光源7aから照明光を照射し、方向
判別センサ8g,8hからの出力を参照して、被加工物
3の加工面の合焦位置からのずれ方向(上または下方
向)を検出し、検出結果に応じてZステージ5を移動さ
せ、加工面を合焦位置に移動させる処理が実行される。
即ち、方向判別センサ8gから信号が出力されている場
合には、Zステージ5を下方向(対物レンズ2より離れ
る方向)に移動させ、また、方向判別センサ8hから信
号が出力されている場合には、Zステージ5を上方向
(対物レンズ2に近づく方向)に移動させるようにす
る。
れた場合には、照明光源7aから照明光を照射し、方向
判別センサ8g,8hからの出力を参照して、被加工物
3の加工面の合焦位置からのずれ方向(上または下方
向)を検出し、検出結果に応じてZステージ5を移動さ
せ、加工面を合焦位置に移動させる処理が実行される。
即ち、方向判別センサ8gから信号が出力されている場
合には、Zステージ5を下方向(対物レンズ2より離れ
る方向)に移動させ、また、方向判別センサ8hから信
号が出力されている場合には、Zステージ5を上方向
(対物レンズ2に近づく方向)に移動させるようにす
る。
【0016】そして、合焦センサ8kから信号が出力さ
れた場合には、被加工物3の加工面が合焦位置にあると
してZステージ5の移動動作を完了する。
れた場合には、被加工物3の加工面が合焦位置にあると
してZステージ5の移動動作を完了する。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
に示すように、方向判別センサ8g,8hの受光面の周
辺部分には、光を感知することができない不感帯8i,
8jが存在しているため、合焦用スリット8cと方向判
別スリット8d,8eとの間には、スリット像を感知す
ることができない領域が存在することになる。従って、
そのような領域(不感帯)内に、スリット像が結像され
た場合には、被加工物3の位置を検出することができな
くなる。
に示すように、方向判別センサ8g,8hの受光面の周
辺部分には、光を感知することができない不感帯8i,
8jが存在しているため、合焦用スリット8cと方向判
別スリット8d,8eとの間には、スリット像を感知す
ることができない領域が存在することになる。従って、
そのような領域(不感帯)内に、スリット像が結像され
た場合には、被加工物3の位置を検出することができな
くなる。
【0018】図13は、Zステージ5を移動させること
により、被加工物3を対物レンズ2に最も接近した位置
から最も遠ざかった位置まで移動させた場合における、
合焦センサ8kおよび方向判別センサ8g,8hからの
出力信号を示した図である。
により、被加工物3を対物レンズ2に最も接近した位置
から最も遠ざかった位置まで移動させた場合における、
合焦センサ8kおよび方向判別センサ8g,8hからの
出力信号を示した図である。
【0019】被加工物3が対物レンズ2に最も接近した
状態では、被加工物3の加工面で反射された光は、方向
判別センサ8gに入射されることになる。従って、図1
3(B)に示すような信号が方向判別センサ8から出力
される。
状態では、被加工物3の加工面で反射された光は、方向
判別センサ8gに入射されることになる。従って、図1
3(B)に示すような信号が方向判別センサ8から出力
される。
【0020】そして、Zステージ5の下降に伴って、被
加工物3が対物レンズ2から遠ざかるに従って、方向判
別センサ8gの出力が減衰し、その後、反射光が全て不
感帯8iに入射されるようになると、図13の領域aに
示すように、3つのセンサの出力が全て0の状態とな
る。そして、Zステージ5が更に移動されて、反射光が
合焦用スリット8cに入力されるようになると、図13
(A)に示すように、合焦用センサ8kからの出力が生
ずる。
加工物3が対物レンズ2から遠ざかるに従って、方向判
別センサ8gの出力が減衰し、その後、反射光が全て不
感帯8iに入射されるようになると、図13の領域aに
示すように、3つのセンサの出力が全て0の状態とな
る。そして、Zステージ5が更に移動されて、反射光が
合焦用スリット8cに入力されるようになると、図13
(A)に示すように、合焦用センサ8kからの出力が生
ずる。
【0021】Zステージ5が更に移動されると、図13
の領域bに示すように、3つのセンサの出力が全て0の
状態となる。そして、Zステージが更に下方に移動され
ると、方向判別センサ8hからの出力が発生する。
の領域bに示すように、3つのセンサの出力が全て0の
状態となる。そして、Zステージが更に下方に移動され
ると、方向判別センサ8hからの出力が発生する。
【0022】以上に示すように、従来の構成において
は、図13の領域a,bに示すような、3つのセンサの
出力が全て0の状態となる位置(Zステージ5の位置)
が存在するため、Zステージ5がこの位置にある場合に
は、例えば、3つのセンサの何れかが出力を生ずるまで
Zステージ5を上または下方向に移動させることによ
り、現在位置を検出するようになされていた。
は、図13の領域a,bに示すような、3つのセンサの
出力が全て0の状態となる位置(Zステージ5の位置)
が存在するため、Zステージ5がこの位置にある場合に
は、例えば、3つのセンサの何れかが出力を生ずるまで
Zステージ5を上または下方向に移動させることによ
り、現在位置を検出するようになされていた。
【0023】従って、不感帯8i,8jに対して反射光
が入射されている場合には、処理のステップ数が増加す
るため、対物レンズ2を被加工面に合焦させるための処
理に時間がかかるという課題があった。
が入射されている場合には、処理のステップ数が増加す
るため、対物レンズ2を被加工面に合焦させるための処
理に時間がかかるという課題があった。
【0024】また、合焦位置の検出精度を向上させるた
めには、被加工物3上に投影される合焦スリット像10
の幅はできるだけ狭くするほうが望ましい。そこで、合
焦スリット像10の幅を狭くすると(合焦投影スリット
板7bのスリット7cの幅を狭くすると)、合焦スリッ
ト像10の幅に対する不感帯8i,8jの相対的な幅が
広くなるため、図13に示す領域a,bが更に広くな
り、その結果、前述の場合と同様の理由により、合焦処
理に時間がかかるという課題があった。
めには、被加工物3上に投影される合焦スリット像10
の幅はできるだけ狭くするほうが望ましい。そこで、合
焦スリット像10の幅を狭くすると(合焦投影スリット
板7bのスリット7cの幅を狭くすると)、合焦スリッ
ト像10の幅に対する不感帯8i,8jの相対的な幅が
広くなるため、図13に示す領域a,bが更に広くな
り、その結果、前述の場合と同様の理由により、合焦処
理に時間がかかるという課題があった。
【0025】本発明は、以上のような状況に鑑みてなさ
れたものであり、対物レンズを有する加工装置の合焦処
理を迅速に行うことを可能とするものである。
れたものであり、対物レンズを有する加工装置の合焦処
理を迅速に行うことを可能とするものである。
【0026】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の加工装
置は、ステージに対して斜め横方向から光を照射する光
照射手段と、光照射手段から射出された光ビームが所定
の断面形状となるように成形する成形手段と、成形手段
を介してステージ上の被加工物に照射され、被加工物の
加工面により反射された光を受光する第1および第2の
受光手段と、第1の受光手段からの出力を参照して、対
物レンズが被加工物の被加工面に合焦しているか否かを
検出する第1の検出手段と、第2の受光手段からの出力
を参照して、被加面が合焦位置からどちらの方向にずれ
ているかを検出する第2の検出手段とを備え、ステージ
を対物レンズの光軸に平行な方向に移動させた場合に、
第1および第2の受光手段の双方に対して光ビームの一
部が同時に入射される領域が少なくとも1カ所存在する
ことを特徴とする。
置は、ステージに対して斜め横方向から光を照射する光
照射手段と、光照射手段から射出された光ビームが所定
の断面形状となるように成形する成形手段と、成形手段
を介してステージ上の被加工物に照射され、被加工物の
加工面により反射された光を受光する第1および第2の
受光手段と、第1の受光手段からの出力を参照して、対
物レンズが被加工物の被加工面に合焦しているか否かを
検出する第1の検出手段と、第2の受光手段からの出力
を参照して、被加面が合焦位置からどちらの方向にずれ
ているかを検出する第2の検出手段とを備え、ステージ
を対物レンズの光軸に平行な方向に移動させた場合に、
第1および第2の受光手段の双方に対して光ビームの一
部が同時に入射される領域が少なくとも1カ所存在する
ことを特徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の加工装置の一実
施の形態の構成例を示す図である。この図において、図
10と対応する部分には同一の符号が付してあるので、
その説明は適宜省略する。
施の形態の構成例を示す図である。この図において、図
10と対応する部分には同一の符号が付してあるので、
その説明は適宜省略する。
【0028】この実施の形態においては、図10の場合
と比較して、合焦投影スリット板7b(成形手段)に、
方向判別センサ用のスリット40が新たに形成されてい
る。また、受光スリット板8bには方向判別スリット4
2(第2の受光手段)が新たに追加されるとともに、方
向判別スリット8d,8eが除外されている。更に、方
向判別スリット42の後方には、方向判別センサ43
(第2の検出手段)が配置されている。なお、その他の
構成は図10の場合と同様である。
と比較して、合焦投影スリット板7b(成形手段)に、
方向判別センサ用のスリット40が新たに形成されてい
る。また、受光スリット板8bには方向判別スリット4
2(第2の受光手段)が新たに追加されるとともに、方
向判別スリット8d,8eが除外されている。更に、方
向判別スリット42の後方には、方向判別センサ43
(第2の検出手段)が配置されている。なお、その他の
構成は図10の場合と同様である。
【0029】次に、この実施の形態の動作について説明
する。
する。
【0030】ホルダ4上に被加工物3が載置されると処
理が開始される。即ち、スリット投影光学系7の、照明
光源7a(光照射手段)は、内蔵されている発光ダイオ
ードを点灯させ、照明光を合焦投影スリット板7bに入
射する。合焦投影スリット板7bに入射された照明光の
一部は、スリット7cを透過して、投影レンズ7dに入
射される。また、他の一部は、方向判別センサ用のスリ
ット40を透過して、投影レンズ7dに入射される。
理が開始される。即ち、スリット投影光学系7の、照明
光源7a(光照射手段)は、内蔵されている発光ダイオ
ードを点灯させ、照明光を合焦投影スリット板7bに入
射する。合焦投影スリット板7bに入射された照明光の
一部は、スリット7cを透過して、投影レンズ7dに入
射される。また、他の一部は、方向判別センサ用のスリ
ット40を透過して、投影レンズ7dに入射される。
【0031】投影レンズ7dは、入射された光を被加工
物3の加工面に所定の倍率で投影する。その結果、被加
工物3の加工面には、合焦スリット像10と方向判別用
のスリット像41の2つが投影される。そして、これら
の投影像からの反射光は、受光レンズ8aに入射され、
所定の倍率で受光スリット板8bに投影される。
物3の加工面に所定の倍率で投影する。その結果、被加
工物3の加工面には、合焦スリット像10と方向判別用
のスリット像41の2つが投影される。そして、これら
の投影像からの反射光は、受光レンズ8aに入射され、
所定の倍率で受光スリット板8bに投影される。
【0032】受光レンズ8aより投影された光のうち、
合焦用スリット8c(第1の受光手段)を透過した光
は、合焦センサ8k(第1の検出手段)に入射され、一
方、方向判別スリット42を透過した光は、方向判別セ
ンサ43に入射される。
合焦用スリット8c(第1の受光手段)を透過した光
は、合焦センサ8k(第1の検出手段)に入射され、一
方、方向判別スリット42を透過した光は、方向判別セ
ンサ43に入射される。
【0033】いま、図2に示すように、被加工物3の加
工面が合焦位置よりも低い位置にある場合、被加工物3
の加工面で反射された照明光は、方向判別センサ43の
みに入力される。即ち、反射ビーム50は、受光スリッ
ト板8bの遮光部に入射され、また、反射ビーム51は
方向判別スリット42に入射される。従って、その場合
(方向判別センサ43のみが出力を生じている場合)
は、合焦用スリット8cを透過した光が合焦センサ8k
に入射されるまで、Zステージ4を上方に移動させる。
工面が合焦位置よりも低い位置にある場合、被加工物3
の加工面で反射された照明光は、方向判別センサ43の
みに入力される。即ち、反射ビーム50は、受光スリッ
ト板8bの遮光部に入射され、また、反射ビーム51は
方向判別スリット42に入射される。従って、その場合
(方向判別センサ43のみが出力を生じている場合)
は、合焦用スリット8cを透過した光が合焦センサ8k
に入射されるまで、Zステージ4を上方に移動させる。
【0034】また、図2に示すように、被加工物3の加
工面が合焦位置よりも高い位置にある場合には、受光レ
ンズ8aを透過した光は、方向判別センサ43と合焦セ
ンサ8kの何れにも入射されない状態となる。従って、
そのような場合(方向判別センサ43と合焦センサ8k
の双方が出力を生じていない場合)には、被加工物3が
合焦位置よりも上側にあると判定して、これら2つのセ
ンサの何れかが出力を生ずるまでZステージ5を下方向
に移動させる。
工面が合焦位置よりも高い位置にある場合には、受光レ
ンズ8aを透過した光は、方向判別センサ43と合焦セ
ンサ8kの何れにも入射されない状態となる。従って、
そのような場合(方向判別センサ43と合焦センサ8k
の双方が出力を生じていない場合)には、被加工物3が
合焦位置よりも上側にあると判定して、これら2つのセ
ンサの何れかが出力を生ずるまでZステージ5を下方向
に移動させる。
【0035】以上のような制御の結果、図4に示すよう
に、反射ビーム50は合焦用スリット8cに入射され、
また、反射ビーム51は方向判別スリット42に入射さ
れた状態となる。
に、反射ビーム50は合焦用スリット8cに入射され、
また、反射ビーム51は方向判別スリット42に入射さ
れた状態となる。
【0036】図5は以上のような構成において、Zステ
ージ5を対物レンズ2に最も遠い位置から最も近い位置
まで移動させた場合に、合焦センサ8kと方向判別セン
サ43から出力される信号を示す図である。
ージ5を対物レンズ2に最も遠い位置から最も近い位置
まで移動させた場合に、合焦センサ8kと方向判別セン
サ43から出力される信号を示す図である。
【0037】この図に示すように、Zステージ5が対物
レンズ2から最も遠い位置にある場合には、方向判別セ
ンサ43のみから出力がなされる(図3に示す状態)。
そして、Zステージ5が対物レンズ2に接近する方向に
移動されると、方向判別センサ43の出力は徐々に減衰
する一方で、合焦センサ8kの出力が増加する。そし
て、被加工物3の加工面が合焦位置と一致すると合焦セ
ンサ8kの出力がピークを迎えることになる。Zステー
ジ5が更に移動されると、図4に示す状態(合焦状態)
から、反射ビーム50,51が下方に移動されるので、
合焦センサ8kと方向判別センサ43の出力の双方が0
の状態となる。
レンズ2から最も遠い位置にある場合には、方向判別セ
ンサ43のみから出力がなされる(図3に示す状態)。
そして、Zステージ5が対物レンズ2に接近する方向に
移動されると、方向判別センサ43の出力は徐々に減衰
する一方で、合焦センサ8kの出力が増加する。そし
て、被加工物3の加工面が合焦位置と一致すると合焦セ
ンサ8kの出力がピークを迎えることになる。Zステー
ジ5が更に移動されると、図4に示す状態(合焦状態)
から、反射ビーム50,51が下方に移動されるので、
合焦センサ8kと方向判別センサ43の出力の双方が0
の状態となる。
【0038】従って、図13に示す従来例に示す不感帯
に対応する領域a,bが無くなるので、不感帯に対する
処理を省略することができ、その結果、合焦処理の速度
を向上させることが可能となる。
に対応する領域a,bが無くなるので、不感帯に対する
処理を省略することができ、その結果、合焦処理の速度
を向上させることが可能となる。
【0039】なお、図5において、方向判別センサ43
と合焦センサ8kの双方が出力を生じる領域cの距離
は、合焦センサ8kが出力を生じる領域dの距離の1/
4程度に設定されているが、この距離cは、点pを越え
ない(点pより右側に行かない)範囲で任意に設定する
ことが可能である。
と合焦センサ8kの双方が出力を生じる領域cの距離
は、合焦センサ8kが出力を生じる領域dの距離の1/
4程度に設定されているが、この距離cは、点pを越え
ない(点pより右側に行かない)範囲で任意に設定する
ことが可能である。
【0040】図6は、図1に示す合焦投影スリット板7
bの他の構成の一例を示す図である。この実施の形態で
は、1つのスリット60のみが合焦投影スリット板7b
に形成されている。即ち、図1の実施の形態では、合焦
センサ用のスリット7cと、方向判別センサ用のスリッ
ト40とが別々の構成とされていたが、この実施の形態
では、これらが1つづきの構成とされている。
bの他の構成の一例を示す図である。この実施の形態で
は、1つのスリット60のみが合焦投影スリット板7b
に形成されている。即ち、図1の実施の形態では、合焦
センサ用のスリット7cと、方向判別センサ用のスリッ
ト40とが別々の構成とされていたが、この実施の形態
では、これらが1つづきの構成とされている。
【0041】このような構成によれば、合焦投影スリッ
ト板7bに対して2つのスリットを形成する必要がなく
なるので、合焦投影スリット板7bの加工を簡略化する
ことが可能となる。なお、このように合焦用と方向判別
センサ用のスリットを1つにまとめた場合においても、
被加工物3からの反射光は、合焦用スリット8cと方向
判別スリット42にそれぞれ入力されるので、前述の場
合と同様に合焦処理を実行することが可能となる。
ト板7bに対して2つのスリットを形成する必要がなく
なるので、合焦投影スリット板7bの加工を簡略化する
ことが可能となる。なお、このように合焦用と方向判別
センサ用のスリットを1つにまとめた場合においても、
被加工物3からの反射光は、合焦用スリット8cと方向
判別スリット42にそれぞれ入力されるので、前述の場
合と同様に合焦処理を実行することが可能となる。
【0042】続いて、図7は、図1に示す合焦投影スリ
ット板7bの更に他の構成例を示す図である。この例で
は、合焦投影スリット板7bの中央部に合焦用のスリッ
ト70が形成されており、また、合焦用のスリット70
の左側には方向判別用のスリット71が形成されてい
る。
ット板7bの更に他の構成例を示す図である。この例で
は、合焦投影スリット板7bの中央部に合焦用のスリッ
ト70が形成されており、また、合焦用のスリット70
の左側には方向判別用のスリット71が形成されてい
る。
【0043】ところで、被加工物3の加工面には、数乃
至数百ミクロンオーダーの凹凸がある場合が多いので、
図1に示すように細長い(または、面積の広い)合焦用
のスリット7cを使用した場合には、加工面上の合焦の
対象となる領域(合焦スリット像10が射影されている
領域)の高さが必ずしも一定とはならないことになる。
そのような場合には、合焦位置が一カ所に定まりにくい
ため、合焦処理が困難となる。従って、合焦用スリット
7cの面積はできるだけ小さく設定することが望まし
い。一方、方向判別用のスリット40の場合では、被加
工物3のずれの方向のみを検出すればよく、また、その
出力信号はできる限り大きい方がノイズに対する耐性が
向上する。
至数百ミクロンオーダーの凹凸がある場合が多いので、
図1に示すように細長い(または、面積の広い)合焦用
のスリット7cを使用した場合には、加工面上の合焦の
対象となる領域(合焦スリット像10が射影されている
領域)の高さが必ずしも一定とはならないことになる。
そのような場合には、合焦位置が一カ所に定まりにくい
ため、合焦処理が困難となる。従って、合焦用スリット
7cの面積はできるだけ小さく設定することが望まし
い。一方、方向判別用のスリット40の場合では、被加
工物3のずれの方向のみを検出すればよく、また、その
出力信号はできる限り大きい方がノイズに対する耐性が
向上する。
【0044】従って、図7の実施の形態では、合焦用の
スリット70を、加工用のレーザビームとほぼ同じ大き
さの小さな円形形状としてある。また、方向判別用のス
リット71も同様に円形であるが、合焦用のスリット7
0に比べて大きな円としてある。
スリット70を、加工用のレーザビームとほぼ同じ大き
さの小さな円形形状としてある。また、方向判別用のス
リット71も同様に円形であるが、合焦用のスリット7
0に比べて大きな円としてある。
【0045】このような構成によれば、加工用のレーザ
ビームが照射される領域(即ちレーザビームと同一の大
きさの領域)の加工面の高さが検出されることになるの
で、加工面に凹凸がある場合においても、被加工物3の
加工面の高さを正確に制御することが可能となる。ま
た、図1の場合に比較して、大きな位置判別用のスリッ
ト71を設けたので、方向判別センサ43の出力を増加
させることができ、その結果、ノイズに対しても安定な
制御を行うことが可能となる。
ビームが照射される領域(即ちレーザビームと同一の大
きさの領域)の加工面の高さが検出されることになるの
で、加工面に凹凸がある場合においても、被加工物3の
加工面の高さを正確に制御することが可能となる。ま
た、図1の場合に比較して、大きな位置判別用のスリッ
ト71を設けたので、方向判別センサ43の出力を増加
させることができ、その結果、ノイズに対しても安定な
制御を行うことが可能となる。
【0046】更に、以上のような構成では、2つのスリ
ット間の距離を大きく設定することが可能となるので、
例えば、方向判別用のスリット71を透過した光が加工
面の凹凸により乱反射され、合焦用スリット8cを透過
して合焦センサ8kに入射されることを防止できるので
(換言すれば、それぞれのスリットを透過した光が相互
に干渉することを防止できるので)、合焦処理の精度を
更に向上させることが可能となる。
ット間の距離を大きく設定することが可能となるので、
例えば、方向判別用のスリット71を透過した光が加工
面の凹凸により乱反射され、合焦用スリット8cを透過
して合焦センサ8kに入射されることを防止できるので
(換言すれば、それぞれのスリットを透過した光が相互
に干渉することを防止できるので)、合焦処理の精度を
更に向上させることが可能となる。
【0047】なお、図6の構成例では、幅が一定のスリ
ット6を設けたが、方向判別センサ43に対応する部分
のみ大きな円形の孔を設け、例えば、鍵穴型のスリット
としてもよい。
ット6を設けたが、方向判別センサ43に対応する部分
のみ大きな円形の孔を設け、例えば、鍵穴型のスリット
としてもよい。
【0048】また、合焦投影スリット板7bおよび受光
スリット板8bを透明な部材(例えばガラス板)などで
形成し、スリット以外の部分には不透明な塗料などを塗
布するようにしてもよい。
スリット板8bを透明な部材(例えばガラス板)などで
形成し、スリット以外の部分には不透明な塗料などを塗
布するようにしてもよい。
【0049】図8は、本発明の加工装置の更に他の構成
例を示す図である。この図において、図1の場合と対応
する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は
適宜省略する。
例を示す図である。この図において、図1の場合と対応
する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は
適宜省略する。
【0050】この実施の形態では、図1の場合と比較し
て、合焦投影スリット板7bに方向判別用のスリット9
0が新たに形成されている。また、受光スリット板8b
には、スリット90に対応する方向判別用スリット92
(第3の受光手段)が新たに形成されており、その背後
には方向判別センサ93(第3の検出手段)が追加され
ている。その他の構成は、図1に示す場合と同様であ
る。
て、合焦投影スリット板7bに方向判別用のスリット9
0が新たに形成されている。また、受光スリット板8b
には、スリット90に対応する方向判別用スリット92
(第3の受光手段)が新たに形成されており、その背後
には方向判別センサ93(第3の検出手段)が追加され
ている。その他の構成は、図1に示す場合と同様であ
る。
【0051】以上の実施の形態の動作を図9を参照して
説明する。図9は、以上の実施の形態において、Zステ
ージ5を対物レンズ2から最も離れた位置から、最も接
近する位置まで移動した場合における合焦センサ8kお
よび方向判別センサ43,93の出力信号を示してい
る。
説明する。図9は、以上の実施の形態において、Zステ
ージ5を対物レンズ2から最も離れた位置から、最も接
近する位置まで移動した場合における合焦センサ8kお
よび方向判別センサ43,93の出力信号を示してい
る。
【0052】Zステージ5が対物レンズ2から最も離れ
た位置にある場合には、方向判別用のスリット40を介
して照射された光が、方向判別センサ43に入力されて
図9(B)に示す所定の出力を生ずる。
た位置にある場合には、方向判別用のスリット40を介
して照射された光が、方向判別センサ43に入力されて
図9(B)に示す所定の出力を生ずる。
【0053】Zステージ5が上方に移動されると、ある
位置を境として、方向判別センサ43の出力が減衰する
とともに、合焦センサ8kの出力が増加しはじめる。Z
ステージ5が更に移動されると、方向判別センサ43の
出力は0の状態となり、一方、合焦センサ8kの出力は
更に増加を続ける。そして、ある位置(合焦位置)を境
として、合焦センサ8kの出力は減少を始める。
位置を境として、方向判別センサ43の出力が減衰する
とともに、合焦センサ8kの出力が増加しはじめる。Z
ステージ5が更に移動されると、方向判別センサ43の
出力は0の状態となり、一方、合焦センサ8kの出力は
更に増加を続ける。そして、ある位置(合焦位置)を境
として、合焦センサ8kの出力は減少を始める。
【0054】そして、合焦センサ8kの出力が減少し始
めて暫くすると、方向判別センサ93の出力が増加し始
めることになる。
めて暫くすると、方向判別センサ93の出力が増加し始
めることになる。
【0055】従って、方向判別センサ43、方向判別セ
ンサ93、および、合焦センサ8kの出力に応じてZス
テージ5の位置を制御することにより、被加工物3の加
工面を合焦位置に正確に移動させることが可能となる。
ンサ93、および、合焦センサ8kの出力に応じてZス
テージ5の位置を制御することにより、被加工物3の加
工面を合焦位置に正確に移動させることが可能となる。
【0056】以上のような実施の形態によれば、図13
の場合と比較して、不感帯の部分をなくすことが可能と
なるので、この部分に対する処理を省略することが可能
となり、その結果、合焦処理を迅速に実行することが可
能となる。
の場合と比較して、不感帯の部分をなくすことが可能と
なるので、この部分に対する処理を省略することが可能
となり、その結果、合焦処理を迅速に実行することが可
能となる。
【0057】
【発明の効果】請求項1に記載の加工装置によれば、ス
テージに対して斜め横方向から光照射手段が光を照射
し、光照射手段から射出された光ビームが所定の断面形
状となるように成形手段が成形し、成形手段を介してス
テージ上の被加工物に照射され、被加工物の加工面によ
り反射された光を第1および第2の受光手段が受光し、
第1の受光手段からの出力を参照して、対物レンズが被
加工物の被加工面に合焦しているか否かを第1の検出手
段が検出し、第2の受光手段からの出力を参照して、被
加面が合焦位置からどちらの方向にずれているかを第2
の検出手段が検出し、ステージを対物レンズの光軸に平
行な方向に移動させた場合に、第1および第2の受光手
段の双方に対して光ビームの一部が同時に入射される領
域が少なくとも1カ所存在するようにしたので、合焦処
理を迅速に実行することが可能となる。
テージに対して斜め横方向から光照射手段が光を照射
し、光照射手段から射出された光ビームが所定の断面形
状となるように成形手段が成形し、成形手段を介してス
テージ上の被加工物に照射され、被加工物の加工面によ
り反射された光を第1および第2の受光手段が受光し、
第1の受光手段からの出力を参照して、対物レンズが被
加工物の被加工面に合焦しているか否かを第1の検出手
段が検出し、第2の受光手段からの出力を参照して、被
加面が合焦位置からどちらの方向にずれているかを第2
の検出手段が検出し、ステージを対物レンズの光軸に平
行な方向に移動させた場合に、第1および第2の受光手
段の双方に対して光ビームの一部が同時に入射される領
域が少なくとも1カ所存在するようにしたので、合焦処
理を迅速に実行することが可能となる。
【図1】本発明の加工装置の一実施の形態の構成例を示
す図である。
す図である。
【図2】図1の実施の形態を横方向から眺めた場合の図
である。
である。
【図3】被加工物が合焦位置よりも下にある場合に受光
スリット板に入射される反射光を示す図である。
スリット板に入射される反射光を示す図である。
【図4】被加工物が合焦位置にある場合に受光スリット
板に入射される反射光を示す図である。
板に入射される反射光を示す図である。
【図5】Zステージを移動した場合の合焦センサと方向
判別センサからの出力信号を示す図である。
判別センサからの出力信号を示す図である。
【図6】図1に示すスリット板の他の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図7】図1に示すスリット板の更に他の構成例を示す
図である。
図である。
【図8】本発明の加工装置の他の実施の形態の構成例を
示す図である。
示す図である。
【図9】図8に示す実施の形態のZステージを移動させ
た場合の合焦センサと方向判別センサからの出力信号を
示す図である。
た場合の合焦センサと方向判別センサからの出力信号を
示す図である。
【図10】従来の加工装置の構成例を示す図である。
【図11】図10に示す従来例を横方向から眺めた場合
の図である。
の図である。
【図12】被加工物が合焦位置よりも下にある場合に受
光スリット板に入射される反射光を示す図である。
光スリット板に入射される反射光を示す図である。
【図13】図10に示す従来例のZテーブルを移動させ
た場合において、合焦センサと方向判別センサから出力
される信号を示す図である。
た場合において、合焦センサと方向判別センサから出力
される信号を示す図である。
7a 照明光源(光照射手段) 7b 合焦投影スリット板(成形手段) 8c 合焦用スリット(第1の受光手段) 8k 合焦センサ(第1の検出手段) 42 方向判別スリット(第2の受光手段) 43 方向判別センサ(第2の検出手段) 92 方向判別スリット(第3の受光手段) 93 方向判別センサ(第3の検出手段)
Claims (3)
- 【請求項1】 ステージ上に載置された被加工物に対し
て対物レンズを介して光ビームを照射し、加工を行う加
工装置において、 前記ステージに対して斜め横方向から光を照射する光照
射手段と、 前記光照射手段から射出された光ビームが所定の断面形
状となるように成形する成形手段と、 前記成形手段を介して前記ステージ上の前記被加工物に
照射され、前記被加工物の加工面により反射された光を
受光する第1および第2の受光手段と、 前記第1の受光手段からの出力を参照して、前記対物レ
ンズが前記被加工物の被加工面に合焦しているか否かを
検出する第1の検出手段と、 前記第2の受光手段からの出力を参照して、前記被加面
が合焦位置からどちらの方向にずれているかを検出する
第2の検出手段とを備え、 前記ステージを前記対物レンズの光軸に平行な方向に移
動させた場合に、前記第1および第2の受光手段の双方
に対して光ビームの一部が同時に入射される領域が少な
くとも1カ所存在することを特徴とする加工装置。 - 【請求項2】 前記成形手段には、前記第1および第2
の受光手段のそれぞれに対応する少なくとも2つ以上の
光透過部が形成されていることを特徴とする請求項1に
記載の加工装置。 - 【請求項3】 第3の受光手段と、 前記第3の受光手段からの出力を参照して、前記被加工
面が前記合焦位置からどちらの方向にずれているかを検
出する第3の検出手段とを更に備え、 前記ステージを前記対物レンズの光軸に平行な方向に移
動させた場合に、前記第1および第3の受光手段の双方
に対して光ビームの一部が入射される第2の領域が少な
くとも1カ所存在することを特徴とする請求項1に記載
の加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9037405A JPH10230381A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9037405A JPH10230381A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 加工装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10230381A true JPH10230381A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=12496628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9037405A Withdrawn JPH10230381A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10230381A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6649863B2 (en) * | 2001-01-16 | 2003-11-18 | Potomac Photonics, Inc. | Gemstone marking system with a focus sensing unit for sensing relative disposition between a marking surface of the gemstone and a focal plane of a laser beam |
US7312418B2 (en) * | 1999-07-08 | 2007-12-25 | Nec Corporation | Semiconductor thin film forming system |
-
1997
- 1997-02-21 JP JP9037405A patent/JPH10230381A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7312418B2 (en) * | 1999-07-08 | 2007-12-25 | Nec Corporation | Semiconductor thin film forming system |
EP1998364A3 (en) * | 1999-07-08 | 2009-02-11 | NEC Corporation | Semiconductor thin film forming system |
US6649863B2 (en) * | 2001-01-16 | 2003-11-18 | Potomac Photonics, Inc. | Gemstone marking system with a focus sensing unit for sensing relative disposition between a marking surface of the gemstone and a focal plane of a laser beam |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |