JPH05192779A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH05192779A
JPH05192779A JP4006599A JP659992A JPH05192779A JP H05192779 A JPH05192779 A JP H05192779A JP 4006599 A JP4006599 A JP 4006599A JP 659992 A JP659992 A JP 659992A JP H05192779 A JPH05192779 A JP H05192779A
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JP
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laser
laser light
laser beam
light
optical path
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JP4006599A
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Susumu Yahagi
進 矢作
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、多層膜構造の被加工物を効率よく
レーザ加工することができるレーザ加工装置を提供する
ことにある。 【構成】レーザ発振器21から出力されたレーザ光を第
1のレーザ光とこの第1のレーザ光よりも波長の短い第
2のレーザ光に変調する変調手段と、第1のレーザ光と
第2のレーザ光とを集光して被加工物8に照射する集光
レンズ38と、この集光レンズと変調手段との間に設け
られ第1のレーザ光を第2のレーザ光と異なる光路に導
入してこの第1のレーザ光の集光レンズに至るまでの光
路長を制御する光路補正ユニット29と、第1のレーザ
光が上記集光光学系に到達する光量を制御する第1のポ
ラライザ31と、第2のレーザ光が集光レンズ38に到
達する光量を制御する第2のポラライザ35とを具備し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は2種類の異なる波長の
レーザ光を出力することができるレーザ加工装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】たとえば、薄膜トランジスタを用いた液
晶表示装置やサーマルヘッドプリンタなどの部品には、
基板にスパッタやCVDなどの手段によって薄膜による
回路がパターニング形成されている。この薄膜は一層だ
けでなく、複数層で形成され、それぞれの機能に合わせ
てCr、Al、Ta、SiO2 、高分子材料など種々の
材料で形成されている。
【0003】このような成膜プロセスは、通常クリーン
ルーム内で行われるが、その工程中にゴミの混入や作業
ミスなどの原因によって不良品の発生を招くことがあ
る。その場合、欠陥部分をレーザ光を用いて補修すると
いうことが行われている。
【0004】このような補修を行う従来のレーザ加工装
置を図2に示す。同図中1はYAGレーザなどのレーザ
発振器である。このレーザ発振器1から出力されたレー
ザ光Lはビームエキスパンダ2でビーム径が拡大されて
第1のダイクロイックミラー3に入射する。この第1の
ダイクロイックミラー3で反射したレーザ光Lは第2の
ダイクロイックミラー4で反射してスリット板5を照射
し、一部がそのスリット孔5aを通過する。スリット孔
5aを通過したレーザ光Lは第3のダイクロイックミラ
ー6で反射し、集光レンズ7で集束されて被加工物8を
照射する。
【0005】上記第2のダイクロイックミラー6の裏面
側には照明光源9とレンズ11とからなる照明ユニット
12が設けられている。この照明ユニット12からの照
明光Sは第2のダイクロイックミラー4を通過し、第3
のダイクロイックミラー6で反射して被加工物8を照明
する。この照明光Sによる被加工物8からの反射光は、
上記第3のダイクロイックミラー4を透過して観察光学
系13で観察されるようになっている。
【0006】ところで、上記構成のレーザ加工装置は、
所定の波長のレーザ光Lだけしか出力することができな
い。そのため、上記被加工物8が図3に示すように基板
8aに金属パターン8bが形成され、この金属パターン
8bが高分子材料や絶縁膜などの被膜8cで被覆された
多層膜構造であって、上記金属パターン8bを加工しな
ければならない場合、つぎのようなことがある。たとえ
ば、上記レーザ光Lが1.06μmの波長のYAGレー
ザ光Lであると、上記金属パターン8bが露出している
場合には、その金属パターン8bを直接照射することで
加工することができるものの、金属パターン8bが高分
子材料や絶縁膜などの被膜8cで被覆されていると、上
記YAGレーザ光Lは上記被膜8cに吸収されないた
め、上記金属パターン8bの加工が困難となる。
【0007】したがって、そのような場合には、異なる
波長のレーザ光Lを出力する2台のレーザ加工装置を用
意しておき、まず、被膜8cを除去してから、異なるレ
ーザ加工装置によってパターン8bを加工するようにし
ている。つまり、加工する材料に応じてレーザ加工装置
を使い分けるということをしなければならなかった。そ
のため、複数のレーザ加工装置が必要となるため、コス
ト高を招くということがあり、さらには加工能率が低下
するなどのことがあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は被
加工物の材質に応じて異なる波長のレーザ光を出力する
ことができる装置を使い分けなければならなかったの
で、コスト高を招いたり、加工能率の低下を招くなどの
ことがあった。
【0009】この発明は上記事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、1台の装置によって異
なる2種類の波長のレーザ光を選択的あるいは同時に被
加工物に導くことができるようにしたレーザ加工装置を
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、レーザ発振器と、このレーザ発振器から
出力されたレーザ光を第1のレーザ光とこの第1のレー
ザ光よりも波長の短い長い第2のレーザ光に変調する変
調手段と、上記第1のレーザ光と第2のレーザ光とを集
光して被加工物に照射する集光光学系と、この集光光学
系と上記変調手段との間に設けられ上記第1のレーザ光
を第2のレーザ光と異なる光路に導入してこの第1のレ
ーザ光の上記集光光学系に至るまでの光路長を制御する
光路補正手段と、上記第1のレーザ光の光路に設けられ
この第1のレーザ光が上記集光光学系に到達する光量を
制御する第1の光量制御手段と、上記第2のレーザ光の
光路に設けられこの第2のレーザ光が上記集光光学系に
到達する光量を制御する第2の光量制御手段とを具備し
たことを特徴とする。
【0011】
【作用】上記構成によれば、第1のレーザ光とこの第1
のレーザ光よりも短い波長に変調された第2のレーザ光
とを被加工物に同時に導くことができるとともに、上記
第1あるいは第2の光量制御手段によって第1のレーザ
光あるいは第2のレーザ光の光量を制御することで、ど
ちらか一方のレーザ光で被加工物を照射することができ
る。
【0012】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図1を参照して
説明する。図1に示すレーザ加工装置はYAGレーザな
どのレーザ発振器21を備えている。このレーザ発振器
21から出力されたレーザ光Lの光路には、このレーザ
光Lの波長を変調する手段としてのSHG22とFHG
23とが2分の1波長板24を介して順次配設されてい
る。上記SHG22はレーザ光Lの一部を第2高調波で
ある第1のレーザ光L1 に変調し、上記FHG23は上
記第1のレーザ光L1 を第4高調波である第2のレーザ
光L2 に変調する。上記2分の1波長板24は第2高調
波の偏光を制御し、上記FHG23による第2高調波か
ら第4高調波への変換効率を高める。
【0013】上記SHG22とFHG23とで変調され
た第1のレーザ光L1 と第2のレーザ光L2 とはビーム
エキスパンダ24aでビーム径が拡大されて第1のダイ
クロイックミラー25および第2のダイクロイックミラ
ー26で順次反射する。第2のダイクロイックミラー2
6で反射した各レーザ光L1 、L2 はスリット板27を
照射し、その一部がスリット孔27aを通過する。上記
スリット孔27aを通過した各レーザ光L1 、L2 は第
3のダイクロイックミラー28に入射する。この第3の
ダイクロイックミラー28は第2のレーザ光L2 を透過
し、第1のレーザ光L1 を反射するようになっている。
つまり、第1のレーザ光L1 の光路を第2のレーザ光L
2 の光路と分離する。
【0014】上記第3のダイクロイックミラー28で反
射した第1のレーザ光L1 は、その光路長を補正する光
路補正ユニット29に入射する。この光路補正ユニット
29は、ここに入射した第1のレーザ光L1 を反射して
第1のポラライザ31に導入する第4のダイクロイック
ミラー32と、上記第1のポラライザ31から出射した
第1のレーザ光L1 を反射して上記第2のレーザ光L2
の光路に戻す第5のダイクロイックミラー33とから構
成されている。つまり、光路補正ユニット29は第1の
レーザ光L1 の光路を上記第2のレーザ光L2 の光路に
対して迂回させるようになっていて、その途中で上記第
1のポラライザ31の回転角度を0〜90度の範囲で制
御することで、透過光量が変えることができるようにな
っている。
【0015】上記光路補正ユニット29は、駆動装置3
4によって図1に矢印で示すように上記第3のダイクロ
イックミラー28を透過した第2のレーザ光L2 の光軸
に対して平行に接離する方向に駆動されるようになって
いる。それによって、第3のダイクロイックミラー28
によって分岐されてから第2のレーザ光L2 の光路に戻
るまでの上記第1のレーザ光L1 の光路長を調節できる
ようになっている。
【0016】上記第3のダイクロイックミラー28を透
過した第2のレーザ光L2 は、回転角度に応じて第2の
レーザ光L2 の透過光量を制御する第2のポラライザ3
5および第6のダイクロイックミラー36を透過して第
7のダイクロイックミラー37に入射する。また、上記
第6のダイクロイックミラー36には上記第5のダイク
ロイックミラー33で反射した第1のレーザ光L1 が入
射して反射し、上記第2のレーザ光L2 と光軸を同じに
して上記第7のダイクロイックミラー37に入射する。
【0017】第1、第2のレーザ光L1 、L2 は上記第
7のダイクロイックミラー37で反射して集光レンズ3
8で集束されて被加工物8を照射するようになってい
る。この被加工物8は、図3に示すように基板8aに金
属膜からなるパターン8bが形成され、このパターン8
bを高分子材料や絶縁膜など、この実施例ではポリイミ
ド膜からなる被膜8cで被覆した、多層膜構造となって
いる。
【0018】上記第2のダイクロイックミラー26の背
面側には光源41とレンズ42とからなる照明ユニット
43が配置されている。この照明ユニット43から出力
される照明光Sは、第2のダイクロイックミラー26お
よび第1のポラライザ31あるいは第2のポラライザ3
5のいずれかを透過して第7のダイクロイックミラー3
7で反射し、集光レンズ38で集束されて被加工物8を
照射する。この被加工物8からの照明光Sの反射光は上
記第7のダイクロイックミラー37を透過して観察光学
系44で受光されるようになっている。
【0019】つぎに、上記構成のレーザ加工装置によっ
て、例えば上記被加工物8のショートしたパターン8b
を補修する場合について説明する。第2高調波である第
1のレーザ光L1 はパターン8bを被覆したポリイミド
の被膜8cにほとんど吸収されず、パターン8bに吸収
されるため、パターン8bを加工することはできるが、
被膜8cを加工することが困難であり、第4高調波であ
る第2のレーザ光L2は上記被膜8cに吸収されるた
め、この被膜8cの加工はできるが、パターン8bの加
工は困難である。
【0020】そこで、まず、第1のポラライザ31の回
転角度を0度にして第1のレーザ光L1 を遮断し、第2
のポラライザ35の回転角度を90度にして第2のレー
ザ光L2 を透過させる。それによって、第2のポラライ
ザ35を透過した第2のレーザ光L2 だけが第7のダイ
クロイックミラー37で反射し、集光レンズ38で集束
されて被加工物39を照射する。第2のレーザ光L
2 は、上記被加工物8の被膜8cに十分に吸収されるか
ら、この被膜8cを除去できる。
【0021】被膜8cを除去したならば、第1のポララ
イザ31の回転角度を90度にして第1のレーザ光L1
を透過させ、第2のポラライザ35の回転角度を0度に
して第2のレーザ光L2 を遮断する。それによって、第
1のレーザ光L1 だけが被加工物8の被膜8cが除去さ
れた部分からパターン8bを照射する。第1のレーザ光
1 は上記パターン8cに吸収されるから、このパター
ン8cの、たとえばショートした部分を除去することが
できる。つまり、波長の異なる第1のレーザ光L1 と第
2のレーザ光L2 とを選択的に被加工物8に導くことが
できるから、多層膜構造の被加工物8の被膜8cによっ
て被覆されたパターン8bを加工する場合、その材料に
応じて波長の異なる第1あるいは第2のレーザ光を選択
することで、上記パターン8bを効率よく確実に加工す
ることができる。
【0022】また、第2のレーザ光L2 で被膜8cを除
去したのち、この第2のレーザ光L2 に比べて波長の長
い第1のレーザ光L1 でパターン8bを加工する場合、
集光レンズ38で集束される上記第1のレーザ光L1
焦点距離は、第2のレーザ光L2 の焦点距離よりも長く
なるため、被加工物8上で焦点を結ばなくなる。そのよ
うな場合には、光路補正ユニット29を駆動装置34に
よって駆動し、第1のレーザ光L1 の光路長を制御す
る。具体的には、上記光路補正ユニット29を第2のレ
ーザ光L2 の光軸から離れる方向に駆動し、上記第1の
レーザ光L2 の集光レンズ38に到達するまでの光路長
を長くする。それによって、上記集光レンズ38で集束
される第1のレーザ光L1 の焦点距離を短くすることが
できるから、その焦点距離を第2のレーザ光L2 の焦点
距離と一致させることができる。つまり、波長の異なる
第1のレーザ光L1 と第2のレーザ光L2 とを1つの集
光レンズ38で同じ位置、つまり被加工物8上に集束す
ることができるため、ピント位置補正が不要となり、作
業効率が大幅に改善できる。
【0023】なお、上記一実施例ではYAGレーザから
の基本波を第2高調波と第4高調波とに変調する場合に
ついて説明したが、FHGに代わりTHGを用いること
で、第2高調波と第3高調波とに変調するようにしても
よく、要は被加工物の材質に応じて加工能率を向上させ
ることができる波長のレーザ光を得るようにすればよ
い。
【0024】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、レーザ発
振器から出力されたレーザ光を第1のレーザ光とこの第
1のレーザ光よりも波長の短い第2のレーザ光に変調
し、波長の長い第1のレーザ光の被加工物に至るまでの
光路を調節自在とするとともに、上記第1のレーザ光の
光路と第2のレーザ光の光路に、それぞれ各レーザ光の
光量を制御するための光量制御手段を設けるようにし
た。
【0025】したがって、被加工物が多層膜構造である
ような場合、第1のレーザ光あるいは第2のレーザ光を
選択的に被加工物に照射させることで、その加工を効率
よく確実に行うことができる。また、波長の長い第1の
レーザ光の光路長を制御できるようにしたから、第1、
第2のレーザ光を集束する集光光学系のピント位置補正
をせずに、波長の異なる上記第1、第2のレーザ光を同
じ位置に集束することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のレーザ加工装置の構成
図。
【図2】同じく被加工物の拡大断面図。
【図3】従来のレーザ加工装置の構成図。
【符号の説明】
21…レーザ発振器、22…SHG(変調手段)、23
…FHG(変調手段)、29…光路補正ユニット(光路
補正手段)、31…第1のポラライザ(第1の光量制御
手段)、35…第2のポラライザ(第2の光量制御手
段)、38…集光レンズ(集光手段)、8…被加工物、
1 、L2 …第1、第2のレーザ光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振器と、このレーザ発振器から
    出力されたレーザ光を第1のレーザ光とこの第1のレー
    ザ光よりも波長の短い第2のレーザ光に変調する変調手
    段と、上記第1のレーザ光と第2のレーザ光とを集光し
    て被加工物に照射する集光光学系と、この集光光学系と
    上記変調手段との間に設けられ上記第1のレーザ光を第
    2のレーザ光と異なる光路に導入してこの第1のレーザ
    光の上記集光光学系に至るまでの光路長を制御する光路
    補正手段と、上記第1のレーザ光の光路に設けられこの
    第1のレーザ光が上記集光光学系に到達する光量を制御
    する第1の光量制御手段と、上記第2のレーザ光の光路
    に設けられこの第2のレーザ光が上記集光光学系に到達
    する光量を制御する第2の光量制御手段とを具備したこ
    とを特徴とするレーザ加工装置。
JP4006599A 1992-01-17 1992-01-17 レーザ加工装置 Pending JPH05192779A (ja)

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