特許 7348109 レーザ加工装置の制御装置、レーザ加工装置、及びレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-11

(45)【発行日】2023-09-20

(54)【発明の名称】レーザ加工装置の制御装置、レーザ加工装置、及びレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/082 20140101AFI20230912BHJP

   B23K 26/08 20140101ALI20230912BHJP

   B23K 26/382 20140101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

B23K26/08 F

B23K26/382

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020041933

(22)【出願日】2020-03-11

(65)【公開番号】P2021142537

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-06-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】奥平 恭之

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１４２０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６９４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１０６９１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１３１９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１６４０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１８８４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１６２８２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビーム走査器で走査されたパルスレーザビームによる加工を制御する制御装置であって、
前記ビーム走査器と基板との相対位置を固定した状態でパルスレーザビームを走査することにより、前記基板の表面の一部の領域でパルスレーザビームの入射位置を移動させて静止加工を行う機能と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を移動させて、前記基板の表面の、次に加工すべき領域にパルスレーザビームを入射可能にする機能と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を移動させている期間にパルスレーザビームを走査することにより、移動開始前に前記静止加工を行っていた領域、または移動後に前記静止加工を行う領域の少なくとも一方で、パルスレーザビームの入射位置を移動させて移動加工を行う機能と、
前記静止加工及び前記移動加工において、パルスレーザビームを前記基板の表面に定義されている複数の被加工点に順番に入射させて穴明け加工を行う機能と
を有し、
前記基板の表面のうち、１回の前記静止加工で加工される範囲をスキャンエリアと定義したとき、
前記基板の移動が開始し、次に加工すべきスキャンエリアのうち一部が、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して加工することができる加工可能範囲に進入すると、前記加工可能範囲に重なっている領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させ、前記スキャンエリアのうち前記加工可能範囲と重なる領域が広がると、新たに前記加工可能範囲に進入した領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させる制御装置。

【請求項2】

１つのスキャンエリアに含まれる前記複数の被加工点に、少なくとも１ショットずつ順番にレーザビームを入射させるスキャンを１つのスキャンエリアあたり複数回実行し、
前記静止加工のそれぞれにおいて、少なくとも１回のスキャンを行い、前記移動加工のそれぞれにおいて１回のスキャンを行う請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記ビーム走査器に対する前記基板の移動の開始から終了までの時間を、前記移動加工において行う１回のスキャンに必要な時間に応じて異ならせる請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

パルスレーザビームを走査するビーム走査器と、
前記ビーム走査器で走査されたパルスレーザビームが入射する位置において、前記ビーム走査器に対して基板を移動させる移動機構と、
前記ビーム走査器及び前記移動機構を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記ビーム走査器と前記基板との相対位置を固定した状態でパルスレーザビームを走査することにより、前記基板の表面の一部の領域でパルスレーザビームの入射位置を移動させて静止加工を行う機能と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を移動させて、前記基板の表面の、次に加工すべき領域にパルスレーザビームを入射可能にする機能と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を移動させている期間に前記ビーム走査器を動作させて、移動開始前に前記静止加工を行っていた領域、または移動後に前記静止加工を行う領域の少なくとも一方で、パルスレーザビームの入射位置を移動させて移動加工を行う機能と、
前記静止加工及び前記移動加工において、パルスレーザビームを前記基板の表面に定義されている複数の被加工点に順番に入射させて穴明け加工を行う機能と
を有し、
前記基板の表面のうち、１回の前記静止加工で加工される範囲をスキャンエリアと定義したとき、
前記基板の移動が開始し、次に加工すべきスキャンエリアのうち一部が、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して加工することができる加工可能範囲に進入すると、前記加工可能範囲に重なっている領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させ、前記スキャンエリアのうち前記加工可能範囲と重なる領域が広がると、新たに前記加工可能範囲に進入した領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させるレーザ加工装置。

【請求項5】

前記制御装置は、
１つのスキャンエリアに含まれる前記複数の被加工点に、少なくとも１ショットずつ順番にパルスレーザビームを入射させるスキャンを１つのスキャンエリアあたり複数回実行し、
前記静止加工のそれぞれにおいて、少なくとも１回のスキャンを行い、前記移動加工のそれぞれにおいて１回のスキャンを行う請求項４に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記制御装置は、前記ビーム走査器に対する前記基板の移動の開始から終了までの時間を、前記移動加工において行う１回のスキャンに必要な時間に応じて異ならせる請求項５に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

パルスレーザビームを走査するビーム走査器に対して基板の位置を固定した状態で、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して前記基板にパルスレーザビームを入射させることにより静止加工を行う工程と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を相対的に移動させながら、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して前記基板にレーザビームを入射させることにより移動加工を行う工程と
を交互に実行し、
前記静止加工及び前記移動加工において、パルスレーザビームを前記基板の表面に定義されている複数の被加工点に順番に入射させて穴明け加工を行い、
前記基板の表面のうち、１回の前記静止加工で加工される範囲をスキャンエリアと定義したとき、
前記基板の移動を開始し、次に加工すべきスキャンエリアのうち一部が、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して加工することができる加工可能範囲に進入すると、前記加工可能範囲に重なっている領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させ、前記スキャンエリアのうち前記加工可能範囲と重なる領域が広がると、新たに前記加工可能範囲に進入した領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させるレーザ加工方法。

【請求項8】

１つのスキャンエリアに含まれる前記複数の被加工点に、少なくとも１ショットずつ順番にパルスレーザビームを入射させるスキャンを１つのスキャンエリアあたり複数回実行し、
前記静止加工のそれぞれにおいて、少なくとも１回のスキャンを行い、前記移動加工のそれぞれにおいて１回のスキャンを行う請求項７に記載のレーザ加工方法。

【請求項9】

前記ビーム走査器に対して前記基板を移動させるときの移動の開始から終了までの時間が、前記移動加工において行う１回のスキャンに必要な時間に応じて異なっている請求項８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、レーザ加工装置の制御装置、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】

プリント基板等にレーザビームを入射させて穴明け加工を行うレーザ加工装置が公知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示されたレーザ加工装置は、基板を保持するテーブルを一定速度で移動させながらガルバノミラーでレーザビームを走査し、走査されたレーザビームを基板表面の所定の位置に入射させて穴を形成する。

【0003】

また、基板を静止させた状態でレーザビームを走査し、所定の位置にレーザビームを入射させて穴を形成する加工技術も公知である。この技術では、基板を静止させて加工を行う工程と、基板を移動させる工程とを交互に繰り返すことにより、基板表面の全域の加工を行う。この加工方法は、ステップアンドリピート方式といわれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－６６３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ステップアンドリピート方式では、基板の移動中に加工が行われないため、基板の全域を加工するために必要な時間の短縮化を図ることが困難である。特許文献１に開示された加工方法では、基板の移動速度が、加工すべき穴の分布が最も密な領域の加工をするときの移動速度に制限される。このため、穴の分布密度が粗の領域を加工するときには、レーザビームの走査に基板の移動が追い付かず、レーザビームの出力を待機する状況が生じ得る。このため、ステップアンドリピート方式よりも加工時間が長くなってしまう場合もある。

【0006】

本発明の目的は、加工時間の短縮化を図ることが可能なレーザ加工装置の制御装置、レーザ加工装置、及びレーザ加工方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一観点によると、
ビーム走査器で走査されたパルスレーザビームによる加工を制御する制御装置であって、
前記ビーム走査器と基板との相対位置を固定した状態でパルスレーザビームを走査することにより、前記基板の表面の一部の領域でパルスレーザビームの入射位置を移動させて静止加工を行う機能と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を移動させて、前記基板の表面の、次に加工すべき領域にパルスレーザビームを入射可能にする機能と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を移動させている期間にパルスレーザビームを走査することにより、移動開始前に前記静止加工を行っていた領域、または移動後に前記静止加工を行う領域の少なくとも一方で、パルスレーザビームの入射位置を移動させて移動加工を行う機能と、
前記静止加工及び前記移動加工において、パルスレーザビームを前記基板の表面に定義されている複数の被加工点に順番に入射させて穴明け加工を行う機能と
を有し、
前記基板の表面のうち、１回の前記静止加工で加工される範囲をスキャンエリアと定義したとき、
前記基板の移動が開始し、次に加工すべきスキャンエリアのうち一部が、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して加工することができる加工可能範囲に進入すると、前記加工可能範囲に重なっている領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させ、前記スキャンエリアのうち前記加工可能範囲と重なる領域が広がると、新たに前記加工可能範囲に進入した領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させる制御装置が提供される。

【0008】

本発明の他の観点によると、
パルスレーザビームを走査するビーム走査器と、
前記ビーム走査器で走査されたパルスレーザビームが入射する位置において、前記ビーム走査器に対して基板を移動させる移動機構と、
前記ビーム走査器及び前記移動機構を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記ビーム走査器と前記基板との相対位置を固定した状態でパルスレーザビームを走査することにより、前記基板の表面の一部の領域でパルスレーザビームの入射位置を移動させて静止加工を行う機能と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を移動させて、前記基板の表面の、次に加工すべき領域にパルスレーザビームを入射可能にする機能と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を移動させている期間に前記ビーム走査器を動作させて、移動開始前に前記静止加工を行っていた領域、または移動後に前記静止加工を行う領域の少なくとも一方で、パルスレーザビームの入射位置を移動させて移動加工を行う機能と、
前記静止加工及び前記移動加工において、パルスレーザビームを前記基板の表面に定義されている複数の被加工点に順番に入射させて穴明け加工を行う機能と
を有し、
前記基板の表面のうち、１回の前記静止加工で加工される範囲をスキャンエリアと定義したとき、
前記基板の移動が開始し、次に加工すべきスキャンエリアのうち一部が、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して加工することができる加工可能範囲に進入すると、前記加工可能範囲に重なっている領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させ、前記スキャンエリアのうち前記加工可能範囲と重なる領域が広がると、新たに前記加工可能範囲に進入した領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させるレーザ加工装置が提供される。

【0009】

本発明のさらに他の観点によると、
パルスレーザビームを走査するビーム走査器に対して基板の位置を固定した状態で、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して前記基板にパルスレーザビームを入射させることにより静止加工を行う工程と、
前記ビーム走査器に対して前記基板を相対的に移動させながら、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して前記基板にレーザビームを入射させることにより移動加工を行う工程と
を交互に実行し、
前記静止加工及び前記移動加工において、パルスレーザビームを前記基板の表面に定義されている複数の被加工点に順番に入射させて穴明け加工を行い、
前記基板の表面のうち、１回の前記静止加工で加工される範囲をスキャンエリアと定義したとき、
前記基板の移動を開始し、次に加工すべきスキャンエリアのうち一部が、前記ビーム走査器でパルスレーザビームを走査して加工することができる加工可能範囲に進入すると、前記加工可能範囲に重なっている領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させ、前記スキャンエリアのうち前記加工可能範囲と重なる領域が広がると、新たに前記加工可能範囲に進入した領域の被加工点にパルスレーザビームを入射させるレーザ加工方法が提供される。

【発明の効果】

【0010】

静止加工と次の静止加工との間の基板の移動中において移動加工を行うことにより、加工時間の短縮化を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施例によるレーザ加工装置の概略図である。

【図2】図２Ａは、基板の表面に定義されている複数の被加工点の分布の一例を示す図であり、図２Ｂは、複数の被加工点の加工順の一例を示す図である。

【図3】図３は、実施例によるレーザ加工方法の手順を示すフローチャートである。

【図4】図４Ａ～図４Ｄは、移動加工の開始時点から終了時点までの加工可能範囲と、スキャンエリアとの相対位置関係を示す図である。

【図5】図５Ａは、本実施例によるレーザ加工方法を採用した場合の基板移動とレーザ加工との時間関係を示すタイミングチャートであり、図５Ｂ及び図５Ｃは、変形例によるレーザ加工方法を採用した場合の基板移動とレーザ加工との時間関係を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１～図５Ｃを参照して実施例によるレーザ加工装置及びレーザ加工方法について説明する。

【0013】

図１は、実施例によるレーザ加工装置の概略図である。実施例によるレーザ加工装置は、レーザ光学系１０、基板４０を保持して移動させる移動機構３０、レーザ光学系１０及び移動機構３０を制御する制御装置２０を含む。

【0014】

以下、レーザ光学系１０の構成について説明する。レーザ発振器１１が制御装置２０からの指令により、パルスレーザビームを出力する。レーザ発振器１１から出力されたパルスレーザビームは、導光光学系１２及びアパーチャ１３を通って、音響光学素子（ＡＯＤ）１４に入射する。導光光学系１２は、例えばビームエキスパンダ等を含む。音響光学素子１４は、制御装置２０からの指令により、入射したパルスレーザビームを第１経路１５Ａ、第２経路１５Ｂ、及びビームダンパ１９に向かう経路のいずれか１つに振り向ける。

【0015】

第１経路１５Ａに振り向けられたパルスレーザビームは、ビーム走査器１６Ａ及び集光レンズ１７Ａを通って、加工対象物である基板４０に入射する。第２経路１５Ｂに振り向けられたパルスレーザビームは、折り返しミラー１８で反射され、ビーム走査器１６Ｂ及び集光レンズ１７Ｂを通って、加工対象物である他の基板４０に入射する。２枚の基板４０にそれぞれパルスレーザビームが入射することにより、穴明け加工が行われる。２枚の基板４０は、例えばプリント配線基板である。

【0016】

ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂとして、例えば一対の揺動ミラーを含むガルバノスキャナが用いられる。ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂは、制御装置２０からの指令により、レーザビームを走査し、それぞれ２枚の基板４０の表面においてパルスレーザビームの入射位置を移動させる。集光レンズ１７Ａ、１７Ｂとして、例えばｆθレンズが用いられる。

【0017】

２枚の基板４０は移動機構３０の可動テーブル３１の水平な支持面に支持されている。移動機構３０は、制御装置２０からの指令により、ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂに対して２枚の基板４０を支持面に平行な二次元方向に移動させる。ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂに対して基板４０を移動させるとは、ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂへの入射箇所におけるビーム経路（走査される前のビーム経路）に対して基板４０を移動させることを意味する。

【0018】

図２Ａは、基板４０の表面に定義されている複数の被加工点４１の分布の一例を示す図である。図２Ａでは、複数の被加工点４１のうち一部のみを示している。移動機構３０（図１）に支持された２枚の基板４０に定義されている複数の被加工点４１の分布は同一である。基板４０の外形は、例えば長方形である。

【0019】

長方形の基板４０の四隅に、それぞれアライメントマーク４２が設けられている。基板４０の表面に、複数の被加工点４１が定義されている。図２Ａでは、被加工点４１を円形の記号で示しているが、実際には、基板４０の表面に何らかのマークが付されているわけではなく、複数の被加工点４１の位置を定義する位置データが制御装置２０に記憶されている。

【0020】

基板４０の表面に複数のスキャンエリア４５が定義されている。スキャンエリア４５の各々の形状は正方形であり、その大きさは、ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂ（図１）の各々を動作させてパルスレーザビームを走査することによって、パルスレーザビームを入射させることができる範囲の大きさとほぼ等しい。基板４０上のすべての被加工点４１がいずれかのスキャンエリア４５内に包含されるように、複数のスキャンエリア４５が配置される。複数のスキャンエリア４５は部分的に重なる場合があり、被加工点４１が分布していない領域にはスキャンエリア４５が配置されない場合もある。

【0021】

１つのスキャンエリア４５を集光レンズ１７Ａ、１７Ｂ（図１）の一方の直下に移動させて、そのスキャンエリア４５内の複数の被加工点４１にパルスレーザビームを順番に入射させることにより、そのスキャンエリア４５の加工が行われる。１つのスキャンエリア４５の加工が終了すると、移動機構３０（図１）を動作させて、次に加工すべきスキャンエリア４５を、集光レンズ１７Ａ、１７Ｂの一方の直下に移動させる。図２Ａにおいて、スキャンエリア４５の加工順を矢印で示している。

【0022】

図２Ｂは、複数の被加工点４１の加工順の一例を示す図である。複数の被加工点４１に通し番号が付されている。ビーム走査器１６Ａ、１６Ｂ（図１）を動作させて、通し番号の順に、複数の被加工点４１にパルスレーザビームを入射させることにより、１つのスキャンエリア４５の加工を行う。図２Ｂにおいて、複数の被加工点４１の加工順を矢印で示している。被加工点４１の加工順は、例えば、パルスレーザビームの入射位置の移動経路が最短になるように決められる。加工順の決定には、例えば巡回セールスマン問題を解くアルゴリズムを適用することができる。

【0023】

１つのスキャンエリア４５内に存在し、同一条件で加工する複数の被加工点４１の集合を「ブロック」という。上記通し番号は、ブロックごとに、複数の被加工点４１に対して付される。１つのブロックのすべての被加工点４１に順番に同一の照射条件でパルスレーザビームを１ショットずつ入射させる加工を、「スキャン」という。１つのブロックの被加工点４１の加工を行うときの照射条件の数を「サイクル数」という。

【0024】

同一条件で加工する複数の被加工点４１の全てを１つのブロックに含めてもよいし、同一条件で加工する複数の被加工点４１のうち任意の一部の被加工点４１を１つのブロックに含めてもよい。

【0025】

例えば、１つの照射条件で１回のスキャンを行う加工では、被加工点４１の各々にパルスレーザビームが１回入射する。同一の照射条件で２回のスキャンを行う場合には、１つの被加工点４１に、レーザパルスが合計で２回入射する。サイクル数が２回の加工では、第１照射条件でのスキャンと、第１照射条件とは異なる第２照射条件でのスキャンとを行う。第１照射条件と第２照射条件とでは、用いるパルスレーザビームのパルス幅が異なる。例えば、第１サイクルで２回のスキャン、第２サイクルで１回のスキャンを行う加工では、被加工点４１の各々に、第１照射条件で２ショット、第２照射条件で１ショットのパルスレーザビームが入射する。

【0026】

スキャンエリア４５に含まれる複数の被加工点４１の一部を１つのブロックに含める場合に、当該ブロックに含まれない他の複数の被加工点４１は、他のスキャンで加工される。１つのブロックに含まれる複数の被加工点４１の組み合わせは、複数の基板４０（図４Ａ）で同一にしてもよいし、基板４０ごとに異ならせてもよい。

【0027】

図３は、実施例によるレーザ加工方法の手順を示すフローチャートである。以下、第１経路１５Ａ（図１）を伝搬するパルスレーザビームで加工する場合について説明する。第２経路１５Ｂを伝搬するパルスレーザビームでの加工手順も、第１経路１５Ａを伝搬するパルスレーザビームの加工手順と同一である。

【0028】

基板４０を移動機構３０（図１）に支持し、最初に加工すべき未加工のスキャンエリア４５を集光レンズ１７Ａの直下の加工可能位置に配置するための基板４０の移動を開始する（ステップＳ１）。この移動において、制御装置２０は、レーザ光学系１０のビーム走査器１６Ａに対して基板４０を移動させることにより、未加工のスキャンエリア４５を加工可能位置に配置する。少なくとも１つのスキャンエリア４５の加工が終了した場合には、次に加工すべき未加工のスキャンエリア４５を集光レンズ１７Ａの直下の加工可能位置に配置するための基板４０の移動を開始する。

【0029】

制御装置２０は、基板４０を移動させている期間に、レーザ発振器１１からパルスレーザビームを出力させ、ビーム走査器１６Ａを制御してパルスレーザビームを走査し、次に加工すべき未加工のスキャンエリア４５（図２Ａ）内の被加工点４１の加工を行う（ステップＳ２）。本明細書において、基板４０を移動させながらパルスレーザビームを走査する加工を「移動加工」という。

【0030】

次に、移動加工を行うときのビーム走査器１６Ａの制御について説明する。ビーム走査器１６Ａでパルスレーザビームを走査して加工することができる加工可能範囲に原点（基準点）が設定されている。この原点は、ビーム走査器１６Ａ（より具体的には、ビーム走査器１６Ａへのパルスレーザビームの入射位置におけるビーム経路）や集光レンズ１７Ａに対して固定されている。制御装置２０は、ビーム走査器１６Ａを制御することにより、加工可能範囲の指定した位置にパルスレーザビームを入射させることができる。

【0031】

スキャンエリア４５内の被加工点４１の位置は、基板４０に設けられたアライメントマーク４２（図２Ａ）に対する相対位置として定義されている。制御装置２０は、基板４０を可動テーブル３１に載せて固定した状態で、アライメントマーク４２（図２Ａ）の位置を検出することにより、可動テーブルに３１対する基板４０の相対位置情報を取得する。制御装置２０は、可動テーブル３１に対する基板４０の相対位置情報と、基板４０のアライメントマーク４２に対して定義された被加工点４１の位置情報とに基づいて、可動テーブル３１に対する被加工点４１の相対位置を特定する。

【0032】

移動加工中においては、加工可能範囲の原点に対して、可動テーブル３１及び基板４０が移動している。制御装置２０は、パルスレーザビームを基板４０に入射させる時点における加工可能範囲の原点に対する可動テーブル３１の位置と、可動テーブル３１に対する被加工点４１の相対位置情報とから、加工可能範囲の原点に対する被加工点４１の相対位置を算出する。この算出結果に基づいて、制御装置２０がビーム走査器１６Ａを制御することにより、加工すべき被加工点４１にパルスレーザビームを入射させることができる。なお、パルスレーザビームの１つのパルスが入射している期間中も基板４０が移動する。このため、制御装置２０は、１つのパルスの入射期間中も、被加工点４１の位置の変化に応じてビーム走査器１６Ａを制御してパルスレーザビームの入射位置を移動させる。

【0033】

上述のように、移動加工中には、制御装置２０は、移動機構３０による基板４０の移動を考慮して、ビーム走査器１６Ａによるパルスレーザビームの入射位置を決定する。パルスレーザビームの入射位置を決定するときに、基板４０の移動を考慮する制御は、基板４０の移動と、パルスレーザビームの走査とを同期させた制御ということができる。移動加工においては、１つのスキャンエリア４５に対して１スキャン分の加工を行う。

【0034】

次に加工すべき未加工のスキャンエリア４５が加工可能範囲まで移動したら、制御装置２０は基板４０の移動を停止させる（ステップＳ３）。基板４０の移動を停止させた後、制御装置２０は、基板４０を静止させた状態で、レーザ発振器１１からパルスレーザビームを出力させ、ビーム走査器１６Ａを制御してパルスレーザビームを走査することにより、加工可能範囲に配置されているスキャンエリア４５内の複数の被加工点４１の加工を行う。本明細書において、基板４０を静止させた状態で行う加工を「静止加工」という。静止加工時の複数の被加工点４１の加工順は、例えば巡回セールス問題を解くアルゴリズムを用いて、パルスレーザビームの入射位置の移動距離が最も短くなるように決められる。

【0035】

制御装置２０は、ステップＳ１からステップＳ４までの手順を、すべてのスキャンエリア４５の加工が終了するまで繰り返す。

【0036】

次に、図４Ａ～図４Ｄを参照して、移動加工中に加工される被加工点４１の順番について説明する。移動加工における複数の被加工点４１の加工順は、静止加工時における加工順とは異なる。

【0037】

図４Ａ～図４Ｄは、移動加工の開始時点から終了時点までの加工可能範囲４６と、スキャンエリア４５Ａ、４５Ｂとの相対位置関係を示す図である。図４Ａに示すように、１つのスキャンエリア４５Ａが加工可能範囲４６内に配置されており、次に加工すべき未加工のスキャンエリア４５Ｂが加工可能範囲４６の外側に配置されている。加工可能範囲４６に配置されたスキャンエリア４５Ａの加工が終了すると、移動加工が開始される。なお、加工順が１番目のスキャンエリア４５の移動加工を行うときには、加工可能範囲４６内には、どのスキャンエリア４５が配置されているかは不定である。このときは、基板４０のアライメントが終了した後に、加工順が１番目のスキャンエリア４５の移動加工を開始する。

【0038】

制御装置２０は、図４Ｂに示すように、加工可能範囲４６を次に加工すべきスキャンエリア４５Ｂに向かって相対的に移動させる。なお、実際には、加工可能範囲４６が固定されており、加工可能範囲４６に対して基板４０（図２Ａ）を移動させることにより、スキャンエリア４５Ｂを加工可能範囲４６に向けて移動させる。図４Ｂにおいて、移動前の加工可能範囲の位置を破線で示している。

【0039】

移動開始からある時間が経過すると、次に加工すべきスキャンエリア４５Ｂの一部の領域が加工可能範囲４６と重なる。制御装置２０は、スキャンエリア４５Ｂ内の複数の被加工点４１のうち、加工可能範囲４６に重なっている領域の被加工点４１に順番にパルスレーザビームを入射させる。さらに時間が経過すると、時間の経過に従って図４Ｃ、図４Ｄに示すように、加工可能範囲４６に重なっているスキャンエリア４５Ｂ内の領域が広がる。制御装置２０は、スキャンエリア４５Ｂ内の複数の被加工点４１のうち、加工可能範囲４６に新たに進入した被加工点４１に順番にパルスレーザビームを入射させる。図４Ｃ、図４Ｄにおいて、加工済の被加工点４１を中実の黒丸記号で表し、加工可能範囲４６に新たに進入した被加工点４１を中空の丸記号で表す。

【0040】

加工可能範囲４６に新たに進入した複数の被加工点４１の検出は、例えば一定の時間刻み幅で行う。または、現時点で加工可能範囲４６内に検出されている被加工点４１の全ての加工が終了したら、新たに進入した複数の被加工点４１を検出するようにしてもよい。

【0041】

次に、図５Ａを参照して、本実施例によるレーザ加工方法を採用した場合の基板移動とレーザ加工との時間的な関係について説明する。

【0042】

図５Ａは、本実施例によるレーザ加工方法を採用した場合の基板移動とレーザ加工との時間関係を示すタイミングチャートである。図５Ａに示した例では、１つのスキャンエリア４５において、第１加工条件（第１サイクル）で１回のスキャンを行い、第２加工条件（第２サイクル）で２回のスキャンを行う。

【0043】

基板４０（図２Ａ）の移動を行いながら、ｉ番目のスキャンエリア４５（ｉ）の第１サイクルの１回目のスキャンを行うときに、スキャンエリア４５（ｉ）の移動加工を行う。この１回のスキャンに必要な時間は、基板４０の移動時間とほぼ等しい。第２サイクルでの１回目及び２回目のスキャンは、基板４０を静止させた状態で行う。スキャンエリア４５（ｉ）に対する第２サイクルの２回のスキャンが終了すると、次に加工すべきスキャンエリア４５（ｉ＋１）に対して移動加工を行う。

【0044】

被加工点４１の個数や分布が、スキャンエリア４５（ｉ）とスキャンエリア４５（ｉ＋１）とで異なっている場合、スキャンエリア４５（ｉ）の第１サイクルの１回目のスキャンに必要な時間と、スキャンエリア４５（ｉ＋１）の第１サイクルの１回目のスキャンに必要な時間とは異なる。制御装置２０は、基板４０の移動の開始から終了までの時間を、移動加工において行う１回のスキャンに必要な時間に応じて異ならせている。例えば、基板４０の移動速度を調整することにより、基板４０の移動の開始から終了までの時間を、移動加工において行う１回のスキャンに必要な時間とほぼ等しくしている。

【0045】

次に、上記実施例の優れた効果について説明する。
上記実施例では、ステップアンドリピート方式で採用される静止加工に加えて、基板４０の移動時にも加工（移動加工）を行っている。このため、加工時間を短縮することができる。また、被加工点４１が分布していない領域には、スキャンエリア４５を配置しない。したがって、被加工点４１が配置されていない領域も、一定速度で加工可能範囲４６（図４Ａ～図４Ｄ）を通過させる場合と比べて、加工時間を短縮することができる。

【0046】

次に、図５Ｂ及び図５Ｃを参照して上記実施例の変形例について説明する。
図５Ｂ及び図５Ｃは、変形例によるインク塗布方法における基板移動とレーザ加工との時間関係を示すタイミングチャートである。

【0047】

図５Ｂに示した変形例では、基板４０の移動速度がすべてのスキャンエリア４５に対して同一にされている。この移動速度は、例えば、複数のスキャンエリア４５のそれぞれの１回のスキャンに必要な時間のうち最も短い時間に合わせて設定される。例えば、基板４０の移動速度は、スキャンエリア４５（ｉ）の１回のスキャンに必要な時間に合わせて設定される。このとき、スキャンエリア４５（ｉ）以外のスキャンエリア４５（ｉ＋１）等においては、基板４０の移動時間が１回のスキャンに必要な時間より短くなる。その結果、基板４０の移動が完了しても、移動加工中のスキャンが終了しない。この場合には、基板４０の移動が終了した時点より後の期間Ｔにおいて、基板４０を静止させた状態で未加工の被加工点４１を加工する。

【0048】

図５Ｃに示した変形例では、１つのスキャンエリア４５を複数回のスキャンにより加工する場合に、最後のスキャンに移動加工を適用する。例えば、スキャンエリア４５（ｉ－１）及び４５（ｉ）の加工において、第２サイクルの２回目のスキャンに移動加工を採用する。このように、移動加工は、移動開始前に静止加工を行っていたスキャンエリア４５、または移動後に静止加工を行うスキャンエリア４５の少なくとも一方で、レーザビームの入射位置を移動させて加工を行えばよい。

【0049】

次に、上記実施例の他の変形例について説明する。
図５Ａ～図５Ｃでは、１つのスキャンエリア４５に対して第１サイクルの条件で１回のスキャンを行い、第２サイクルの条件で２回のスキャンを行っているが、上記実施例は、１つのスキャンエリア４５に対して少なくとも２回のスキャンを行う場合に適用することが可能である。例えば、スキャンエリア４５の静止加工のそれぞれにおいて、少なくとも１回のスキャンを行い、移動加工のそれぞれにおいて１回のスキャンを行うようにしてもよい。

【0050】

上記実施例では、加工順が最初のスキャンエリア４５の加工を行うときの１回目のスキャンに移動加工を適用したが、加工順が最初のスキャンエリア４５に対しては、すべてのスキャンに静止加工を適用してもよい。加工順が２番目以降のスキャンエリア４５のそれぞれの１番目のスキャンに移動加工を適用するとよい。

【0051】

上記実施例では、１回のスキャンにおいて複数の被加工点４１（図２Ａ、図２Ｂ）に１ショットずつレーザビームを入射させたが、複数の被加工点４１に複数ショットずつ、例えば２ショットずつ、または３ショットずつレーザビームを入射させてもよい。この場合、１つの被加工点４１に複数のレーザパルスが入射する期間、レーザビームは走査されずビーム経路が固定される。このように、１回のスキャンにおいて複数の被加工点４１（図２Ａ、図２Ｂ）に、少なくとも１ショットずつレーザビームを入射させればよい。

【0052】

上記実施例及び変形例は例示であり、実施例及び変形例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。実施例及び変形例の同様の構成による同様の作用効果については実施例及び変形例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例及び変形例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【符号の説明】

【0053】

１０ レーザ光学系
１１ レーザ発振器
１２ 導光光学系
１３ アパーチャ
１４ 音響光学素子（ＡＯＤ）
１５Ａ 第１経路
１５Ｂ 第２経路
１６Ａ、１６Ｂ ビーム走査器
１７Ａ、１７Ｂ 集光レンズ
１８ 折り返しミラー
１９ ビームダンパ
２０ 制御装置
３０ 移動機構
３１ 可動テーブル
４０ 基板
４１ 被加工点
４２ アライメントマーク
４５ スキャンエリア
４５Ａ 加工済のスキャンエリア
４５Ｂ 次に加工すべき未加工のスキャンエリア
４６ 加工可能範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】