JPH08118047A - Laser beam machine - Google Patents
Laser beam machineInfo
- Publication number
- JPH08118047A JPH08118047A JP6253148A JP25314894A JPH08118047A JP H08118047 A JPH08118047 A JP H08118047A JP 6253148 A JP6253148 A JP 6253148A JP 25314894 A JP25314894 A JP 25314894A JP H08118047 A JPH08118047 A JP H08118047A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- laser
- focus position
- processing apparatus
- vibration signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工装置に係
り、詳しくは、焦点調整制御や加工深さ制御を行うレー
ザ加工技術に適用することができ、特に、煩雑な焦点調
整を行うことなく、しかも色収差の影響を受けることな
く被加工物の微小領域の焦点合わせを容易に、かつ精度
良く行うことができるレーザ加工装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, it can be applied to a laser processing technique for performing focus adjustment control and processing depth control, and particularly without performing complicated focus adjustment. Moreover, the present invention relates to a laser processing apparatus that can easily and accurately focus a minute area of a workpiece without being affected by chromatic aberration.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のレーザ加工装置は、半導体レーザ
等のレーザ光源と縮小投影光学系等から構成されてお
り、このレーザ光源から出射されるレーザを縮小投影光
学系で縮小投影して被加工物に照射することにより被加
工物の加工を行っている。この時、レーザの被加工物へ
の焦点合わせは、光学系により行っている。2. Description of the Related Art A conventional laser processing apparatus comprises a laser light source such as a semiconductor laser and a reduction projection optical system. A laser emitted from this laser light source is reduced and projected by a reduction projection optical system to be processed. The workpiece is processed by irradiating the object. At this time, focusing of the laser beam on the workpiece is performed by an optical system.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のレーザ加工装置では、レーザで被加工物を加工
する場合、特に微小領域の焦点合わせを行う時、光学系
による煩雑な焦点調整を行わなければならず、手間がか
かり面倒であるという問題があった。また、焦点調整を
行った後、何等かの原因で仮に光学系による位置ずれが
生じると、再度調整を行わなければならず、その調整も
上記と同様面倒であった。However, in the above-described conventional laser processing apparatus, when the workpiece is processed by the laser, particularly when focusing on a minute area, complicated focus adjustment by the optical system must be performed. However, there is a problem that it is troublesome and troublesome. In addition, after the focus adjustment, if the positional displacement due to the optical system occurs for some reason, the adjustment has to be performed again, and the adjustment is the same as the above.
【０００４】上記した従来のレーザ加工装置では、アブ
レーション加工を行う時、通常エキシマレーザによって
行われ、参照光との波長の違いによる色収差が必ず存在
するため、色収差の影響を受けて、焦点合わせを行い難
くなるという問題があった。そこで、本発明は、煩雑な
焦点調整を行うことなく、しかも色収差の影響を受ける
ことなく被加工物の微小領域の焦点合わせを容易に、か
つ精度良く行うことができるレーザ加工装置を提供する
ことを目的とする。In the above-mentioned conventional laser processing apparatus, when ablation processing is performed, it is usually performed by an excimer laser, and chromatic aberration always exists due to the difference in wavelength from the reference light. Therefore, focusing is affected by chromatic aberration. There was a problem that it became difficult to do. Therefore, the present invention provides a laser processing apparatus capable of easily and accurately focusing a microscopic area of a workpiece without complicated focus adjustment and without being affected by chromatic aberration. With the goal.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
レーザ照射手段と、照射されたレーザを縮小投影する縮
小投影手段と、縮小投影されたレーザを被加工物に照射
して、該被加工物を加工するレーザ加工装置において、
前記被加工物にレーザを縮小投影し照射して前記被加工
物を加工する時に、前記被加工物から発生する飛散粒子
の爆発音を検出する爆発音検出手段と、検出した爆発音
の音強度分布に基づいて、レーザの前記被加工物への焦
点位置を調整する焦点位置調整手段とを有することを特
徴とするものである。According to the first aspect of the present invention,
A laser irradiation unit, a reduction projection unit for reducing and projecting the irradiated laser, and a laser processing apparatus for irradiating the workpiece with the reduced and projected laser beam to process the workpiece,
Explosion sound detecting means for detecting an explosion sound of scattered particles generated from the workpiece when the workpiece is processed by reducing and projecting a laser on the workpiece, and the sound intensity of the detected explosion sound. And a focus position adjusting means for adjusting the focus position of the laser on the workpiece based on the distribution.
【０００６】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、前記爆発音検出手段は、マイクロフォ
ンから構成することを特徴とするものである。請求項３
記載の発明は、レーザ照射手段と、照射されたレーザを
縮小投影する縮小投影手段と、縮小投影されたレーザを
被加工物に照射して該被加工物を加工するレーザ加工装
置において、前記被加工物にレーザを縮小投影し照射し
て前記被加工物を加工する時に、前記被加工物から発生
する振動信号を検出する振動信号検出手段と、検出した
振動信号の強度分布に基づいて、レーザの前記被加工物
への焦点位置を調整する焦点位置調整手段とを有するこ
とを特徴とするものである。The invention according to a second aspect is characterized in that, in the invention according to the first aspect, the explosion sound detecting means is composed of a microphone. Claim 3
The described invention is a laser irradiation unit, a reduction projection unit for reducing and projecting the irradiated laser, and a laser processing apparatus for irradiating the workpiece with the reduced and projected laser beam to process the workpiece. Based on the vibration signal detection means for detecting a vibration signal generated from the workpiece when the workpiece is processed by projecting a laser on the workpiece by reducing and projecting the laser, and the intensity distribution of the detected vibration signal, the laser And a focus position adjusting means for adjusting the focus position on the workpiece.
【０００７】請求項４記載の発明は、上記請求項３記載
の発明において、前記振動信号検出手段は、圧電素子か
ら構成することを特徴とするものである。請求項５記載
の発明は、上記請求項１乃至４記載の発明において、前
記焦点位置調整手段による前記焦点位置の調整は、前記
被加工物を載置するステージを移動させることにより行
うことを特徴とするものである。A fourth aspect of the invention is characterized in that, in the third aspect of the invention, the vibration signal detecting means is composed of a piezoelectric element. The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the adjustment of the focal position by the focal position adjusting means is performed by moving a stage on which the workpiece is mounted. It is what
【０００８】請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至
５記載の発明において、前記焦点位置調整手段は、前記
被加工物の一部にアブレート可能物質を付加した位置で
の焦点位置調整を行うことを特徴とするものである。請
求項７記載の発明は、上記請求項１乃至６記載の発明に
おいて、前記焦点位置調整手段による焦点位置の調整
は、２台以上のレーザの少なくとも１台のレーザで行う
ことを特徴とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the above-described first to fifth aspects, the focus position adjusting means adjusts the focus position at a position where an ablatable substance is added to a part of the workpiece. It is characterized by performing. The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the adjustment of the focus position by the focus position adjusting means is performed by at least one laser of two or more lasers. Is.
【０００９】請求項８記載の発明は、上記請求項１乃至
７記載の発明において、前記爆発音の強度信号と前記振
動信号を積算する信号積算手段と、積算した信号に基づ
いて前記被加工物の加工深さを制御することを特徴とす
る加工物深さ制御手段とを有することを特徴とするもの
である。According to an eighth aspect of the present invention, in the above-described first to seventh aspects, the signal integrating means for integrating the intensity signal of the explosion sound and the vibration signal, and the workpiece based on the integrated signal. And a workpiece depth control means for controlling the machining depth.
【００１０】[0010]
【作用】レーザアブレーション加工によって加工領域内
の分子は、瞬時に結合が解かれ爆発的に飛散する。この
飛散粒子は、高エネルギーを有し、超音速流となり、爆
発音を発する。また、同時に被加工物は、内部振動励起
され、被加工物内に振動波が伝播する。この時、レーザ
により加工される被加工物の加工量は、強輻射場下で
は、レーザ強度に比例し、音響信号、振動信号として測
定することができる。レーザ強度は、焦点位置で最大と
なり、焦点位置からのずれは加工速度、加工形状に大き
く影響を与える。The laser ablation process causes the molecules in the processed region to be instantly debonded and explosively scattered. The scattered particles have high energy, become a supersonic flow, and emit an explosive sound. At the same time, the work piece is excited by internal vibration, and a vibration wave propagates in the work piece. At this time, the processing amount of the workpiece processed by the laser is proportional to the laser intensity under a strong radiation field and can be measured as an acoustic signal or a vibration signal. The laser intensity reaches its maximum at the focus position, and the deviation from the focus position greatly affects the processing speed and the processing shape.
【００１１】これから、本発明者等は、被加工物をレー
ザ加工する時に、被加工物から発生される音響信号、振
動信号を検出し、この信号の最大強度に対応する位置に
被加工物を合わせ込むことができれば、被加工物を焦点
位置に合わせ込むことができることに着目した。以下、
本発明の作用を請求項毎に具体的に説明する。請求項１
記載の発明では、被加工物にレーザを縮小投影して被加
工物を加工する時に、被加工物から発生する飛散粒子の
爆発音を爆発音検出手段により検出し、この検出した爆
発音の音響強度分布に基づいて、レーザの被加工物への
焦点位置を焦点位置調整手段により調整するように構成
する。From this, the inventors of the present invention detect the acoustic signal and the vibration signal generated from the workpiece when laser processing the workpiece, and place the workpiece at the position corresponding to the maximum intensity of this signal. We focused on the fact that the work piece can be adjusted to the focus position if it can be adjusted. Less than,
The operation of the present invention will be specifically described for each claim. Claim 1
In the described invention, when the laser beam is projected on the object to be reduced to process the object, the explosion sound of the scattered particles generated from the object is detected by the explosion sound detecting means, and the sound of the detected explosion sound is detected. The focus position adjusting means adjusts the focus position of the laser on the workpiece based on the intensity distribution.
【００１２】このため、検出した音響強度分布の音響強
度の最大位置にステージを移動させて調整することがで
きるので、従来のような加工光学系による煩雑な焦点調
整を行うことなく、しかも、従来のような加工波長によ
る色収差の影響を受けることなく微小領域の焦点合わせ
を容易に、かつ精度良く行うことができる。請求項２記
載の発明では、爆発音検出手段をマイクロフォンから構
成するため、マイクロフォンにより被加工物から発生す
る飛散粒子の爆発音を容易に、かつ効率良く集音検出す
ることができるうえ、マイクロフォンにより比較的安価
なシステムを構成することができる。For this reason, the stage can be moved to the maximum position of the acoustic intensity of the detected acoustic intensity distribution for adjustment, so that it is not necessary to perform complicated focus adjustment by the processing optical system as in the prior art, and yet As described above, it is possible to easily and accurately focus a minute area without being affected by chromatic aberration due to the processing wavelength. According to the second aspect of the present invention, since the explosion sound detecting means is composed of the microphone, the explosion sound of the scattered particles generated from the workpiece can be easily and efficiently collected and detected by the microphone. A relatively inexpensive system can be constructed.
【００１３】請求項３記載の発明では、被加工物にレー
ザを縮小投影して被加工物を加工する時に、被加工物か
ら発生する振動信号を振動信号検出手段により検出し、
この検出した振動信号の強度分布に基づいて、レーザの
被加工物への焦点位置を焦点位置調整手段により調整す
るように構成する。このため、検出した振動信号の強度
分布の強度最大の位置にステージを調整することができ
るので、従来のような加工光学系による煩雑な焦点調整
を行うことなく、しかも従来のような加工波長による色
収差の影響を受けることなく微小領域の焦点合わせを容
易に、かつ精度良く行うことができる。According to the third aspect of the invention, when the laser beam is reduced and projected onto the workpiece to machine the workpiece, the vibration signal generated from the workpiece is detected by the vibration signal detecting means.
The focus position adjusting means adjusts the focus position of the laser on the workpiece based on the intensity distribution of the detected vibration signal. Therefore, the stage can be adjusted to the position where the intensity of the detected vibration signal intensity distribution is maximum, so that complicated focusing adjustment by a conventional processing optical system is not required, and the conventional processing wavelength is used. It is possible to easily and accurately focus a minute area without being affected by chromatic aberration.
【００１４】請求項４記載の発明では、振動信号検出手
段を圧電素子から構成するため、圧電素子により被加工
物から発生する振動信号を容易に、かつ効率良く検出す
ることができるうえ、圧電素子により比較的安価で、か
つスペースの小さいシステムを構成することができる。
請求項５記載の発明では、焦点位置の調整を被加工物を
載置するステージを移動することにより行うように構成
するため、従来のような加工光学系による煩雑な焦点調
整を行わないで済ませることができ、微小領域の焦点合
わせを容易に行うことができる。According to the fourth aspect of the invention, since the vibration signal detecting means is composed of the piezoelectric element, the vibration signal generated from the workpiece can be easily and efficiently detected by the piezoelectric element, and the piezoelectric element is also provided. Thus, it is possible to configure a system that is relatively inexpensive and has a small space.
According to the fifth aspect of the invention, since the focus position is adjusted by moving the stage on which the workpiece is placed, it is not necessary to perform the complicated focus adjustment by the processing optical system as in the related art. Therefore, it is possible to easily focus a minute area.
【００１５】請求項６記載の発明では、被加工物の一部
にアブレート可能物質を付加した位置での焦点位置調整
を行うように構成するため、被加工物の一部にアブレー
ト可能物質を付加した被加工物を焦点位置に調整するこ
とにより、縮小光学系を有するアブレーション加工以外
の加工法にも対応することができる。例えばフォトリソ
グラフィー、レーザによる表面改質等の加工法に対応す
ることができる。According to the sixth aspect of the present invention, since the focus position is adjusted at a position where the ablatable substance is added to a part of the workpiece, the ablatable substance is added to a part of the workpiece. By adjusting the processed object to the focal position, it is possible to deal with processing methods other than ablation processing having a reduction optical system. For example, processing methods such as photolithography and surface modification by laser can be applied.
【００１６】請求項７記載の発明では、焦点位置の調整
を２台以上のレーザの少なくとも１台のレーザで行うよ
うに構成するため、１台のレーザを焦点調整に用いるこ
とができるので、焦点位置調整とレーザ加工を分離する
ことができる。従って、分離した焦点位置調整とレーザ
加工を同時に行うことができるため、加工効率を高める
ことができ、調整のためのロスを最小限に抑えることが
できる。According to the invention described in claim 7, since the focus position is adjusted by at least one of the two or more lasers, one laser can be used for the focus adjustment. Position adjustment and laser processing can be separated. Therefore, since the separated focus position adjustment and the laser processing can be performed at the same time, the processing efficiency can be improved and the loss for the adjustment can be minimized.
【００１７】請求項８記載の発明では、爆発音の強度信
号と振動信号を信号積算手段により積算し、この積算し
た積算信号に基づいて被加工物の加工深さを加工深さ制
御手段により制御するように構成する。このため、爆発
音の強度信号と振動信号を積算した信号を基に被加工物
の加工深さの加工量を測定し、この測定した被加工物の
加工深さの加工量を制御することができるので、溝穴加
工、段堀加工等における加工深さの高精度な制御を行う
ことができる。According to the present invention, the intensity signal and the vibration signal of the explosion sound are integrated by the signal integration means, and the processing depth of the workpiece is controlled by the processing depth control means based on the integrated signal. To configure. Therefore, it is possible to measure the machining amount of the machining depth of the work piece based on the signal obtained by integrating the intensity signal of the explosion sound and the vibration signal, and control the machining amount of the measured machining depth of the work piece. As a result, it is possible to perform highly accurate control of the working depth in slot processing, corrugation processing and the like.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）図１は本発明に係る実施例１のレーザ加工
装置の構成を示す図である。本実施例では、レーザ発振
器１より出射されたレーザ光は、まず、マスク２を通っ
て全反射ミラー３で全反射され、縮小光学系を構成する
縮小レンズ４で縮小されて、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ５上に
載置された被加工物６上に投影照射される。この際、レ
ーザ強度は、レーザアブレーション閾値以上、例えば被
加工物６をプラスチックフィルムで構成した時で数十ｍ
Ｊ／ｃｍ2 とする。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a laser processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the present embodiment, the laser light emitted from the laser oscillator 1 first passes through the mask 2 and is totally reflected by the total reflection mirror 3 and is reduced by the reduction lens 4 constituting the reduction optical system to produce XY. Projection irradiation is performed on the workpiece 6 placed on the Z stage 5. At this time, the laser intensity is equal to or higher than the laser ablation threshold value, for example, several tens of meters when the workpiece 6 is made of a plastic film.
J / cm 2 .
【００１９】この時、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ５上に載置し
た被加工物６の付近にマイクロフォン７を設置し、この
マイクロフォン７によりレーザ照射で被加工物６から発
生される飛散粒子の爆発音を検出する。次に、この検出
した爆発音の音響信号をＡ／Ｄコンバータ８でＡ／Ｄ
（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換した後、コンピ
ュータ９で解析する。At this time, a microphone 7 is installed in the vicinity of the workpiece 6 placed on the XYZ stage 5, and the explosion of scattered particles generated from the workpiece 6 by laser irradiation by the microphone 7. Detect sound. Next, the detected acoustic signal of the explosion sound is A / D converted by the A / D converter 8.
After (Analog / Digital) conversion, the computer 9 analyzes.
【００２０】そして、コンピュータ９は、検出した爆発
音の音響強度分布に基づいて、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ５の
例えばＺ軸制御を行うことによりレーザの被加工物６へ
の焦点位置を調整する。ここでの焦点位置の調整は、検
出した爆発音の音響強度分布の音響強度の最大位置にＸ
・Ｙ・Ｚステージ５を移動させることにより行う。この
ように、本実施例では、被加工物６にレーザを縮小投影
して被加工物６を加工する時に、被加工物６から発生す
る飛散粒子の爆発音をマイクロフォン７により検出し、
この検出した爆発音の音響強度分布に基づいて、レーザ
の被加工物６への焦点位置をＸ・Ｙ・Ｚステージ５によ
り調整するように構成している。Then, the computer 9 adjusts the focus position of the laser on the workpiece 6 by controlling, for example, the Z-axis of the XYZ stage 5 based on the detected acoustic intensity distribution of the explosion sound. . The focus position adjustment here is performed by setting X at the maximum position of the sound intensity of the detected sound intensity distribution of the explosion sound.
・ Move by moving the Y / Z stage 5. As described above, in the present embodiment, when the laser beam is projected on the workpiece 6 in a reduced scale to process the workpiece 6, the explosion sound of scattered particles generated from the workpiece 6 is detected by the microphone 7.
The focus position of the laser on the workpiece 6 is adjusted by the XYZ stage 5 based on the detected acoustic intensity distribution of the explosion sound.
【００２１】このため、検出した音響強度分布の音響強
度の最大位置にＸ・Ｙ・Ｚステージ５を移動させて調整
することができるので、従来のような加工光学系による
煩雑な焦点調整を行うことなく、しかも従来のような加
工波長による色収差の影響を受けることなく微小領域の
焦点合わせを容易に、かつ精度良く行うことができる。Therefore, the X, Y, Z stage 5 can be moved to the maximum position of the acoustic intensity of the detected acoustic intensity distribution for adjustment, so that complicated focus adjustment by the conventional processing optical system is performed. In addition, it is possible to easily and accurately focus a minute area without being affected by chromatic aberration due to the processing wavelength as in the related art.
【００２２】本実施例は、被加工物６から発生される爆
発音を検出するようにマイクロフォン７から構成するた
め、マイクロフォン７により被加工物６から発生する飛
散粒子の爆発音を容易に、かつ効率良く集音検出するこ
とができるうえ、マイクロフォン７により比較的安価な
システムを構成することができる。 （実施例２）図２は本発明に係る実施例２のレーザ加工
装置の構成を示す図である。In this embodiment, since the microphone 7 is configured to detect the explosion sound generated from the workpiece 6, the microphone 7 can easily generate the explosion sound of the scattered particles generated from the workpiece 6. It is possible to efficiently detect the sound collection, and a relatively inexpensive system can be configured by the microphone 7. (Embodiment 2) FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a laser processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
【００２３】本実施例では、レーザ発振器１より出射さ
れたレーザ光は、まず、マスク２を通って全反射ミラー
３で全反射され、縮小光学系を構成する縮小レンズ４で
縮小されて、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ５上に載置された被加
工物６上に投影照射される。この際、レーザ強度は、レ
ーザアブレーション閾値以上、被加工物６をプラスチッ
クで構成した時で数十ｍＪ／ｃｍ2 とする。In the present embodiment, the laser light emitted from the laser oscillator 1 first passes through the mask 2 and is totally reflected by the total reflection mirror 3 and is reduced by the reduction lens 4 constituting the reduction optical system to be X-rayed. Projection irradiation is performed on the workpiece 6 placed on the Y / Z stage 5. At this time, the laser intensity is not less than the laser ablation threshold value and is several tens mJ / cm 2 when the workpiece 6 is made of plastic.
【００２４】この時、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ５上に載置し
た被加工物６の付近に圧電素子１１を設置し、この圧電
素子１１によりレーザ照射で被加工物６から発生される
振動信号を検出する。次に、この検出した振動信号をＡ
／Ｄコンバータ８でＡ／Ｄ変換した後、コンピュータ９
に解析する。コンピュータ９は、検出した振動信号の強
度分布に基づいて、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ５の例えばＺ軸
制御を行うことによりレーザの被加工物６への焦点位置
を調整する。ここでの焦点位置の調整は、検出した振動
信号の強度分布の強度最大の位置にＸ・Ｙ・Ｚステージ
５を移動させることにより行う。At this time, a piezoelectric element 11 is installed near the workpiece 6 placed on the X, Y, Z stage 5, and a vibration signal generated from the workpiece 6 by laser irradiation by the piezoelectric element 11 is provided. To detect. Next, the detected vibration signal is
After A / D conversion by the A / D converter 8, the computer 9
To analyze. The computer 9 adjusts the focus position of the laser on the workpiece 6 by performing, for example, Z-axis control of the XYZ stage 5 based on the detected intensity distribution of the vibration signal. The focus position adjustment here is performed by moving the XYZ stage 5 to a position where the intensity distribution of the detected vibration signal has the maximum intensity.
【００２５】このように、本実施例では、被加工物６に
レーザを縮小投影して被加工物６を加工する時に、被加
工物６から発生する振動信号を圧電素子１１により検出
し、この検出した振動信号の強度分布に基づいて、レー
ザの被加工物６への焦点位置をＸ・Ｙ・Ｚステージ５に
より調整するように構成している。このため、検出した
信号振動の強度分布の強度最大の位置にＸ・Ｙ・Ｚステ
ージ５を調整することができるので、従来のような加工
光学系による煩雑な焦点調整を行うことなく、しかも従
来のような加工波長による色収差の影響を受けることな
く微小領域の焦点合わせを容易に、かつ精度良く行うこ
とができる。As described above, in the present embodiment, when the laser beam is reduced and projected onto the workpiece 6 to process the workpiece 6, the vibration signal generated from the workpiece 6 is detected by the piezoelectric element 11. The focus position of the laser on the workpiece 6 is adjusted by the XYZ stage 5 based on the intensity distribution of the detected vibration signal. Therefore, the X, Y, Z stage 5 can be adjusted to the position where the intensity of the detected signal vibration intensity distribution is maximum, so that it is not necessary to perform complicated focus adjustment by the processing optical system as in the conventional case, and As described above, it is possible to easily and accurately focus a minute area without being affected by chromatic aberration due to the processing wavelength.
【００２６】本実施例は、被加工物６から発生される振
動信号を検出するように圧電素子１１から構成するた
め、圧電素子１１により被加工物６から発生する振動信
号を容易に、かつ効率良く検出することができるうえ、
圧電素子１１により比較的安価で、かつスペースの小さ
いシステムを構成することができる。なお、上記実施例
では、圧電素子１１を被加工物６と離間させ、かつ被加
工物６近傍に配置して構成したが、本発明はこれのみに
限定されるものではなく、要はレーザ加工時に被加工物
６から発生される振動信号を検出することができればよ
いので、例えば図３に示すように、圧電素子１１を被加
工物６上の一部に接着し配置して構成してもよいし、図
４に示すように、圧電素子１１をＸ・Ｙ・Ｚステージ５
と被加工物６間に接着し配置して構成してもよい。In this embodiment, since the piezoelectric element 11 is configured to detect the vibration signal generated from the workpiece 6, the vibration signal generated from the workpiece 6 by the piezoelectric element 11 can be easily and efficiently used. It can be detected well and
The piezoelectric element 11 makes it possible to construct a system that is relatively inexpensive and has a small space. Although the piezoelectric element 11 is separated from the workpiece 6 and arranged in the vicinity of the workpiece 6 in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the point is that laser processing is essential. Since it is only necessary to be able to detect the vibration signal generated from the work piece 6 at a time, for example, as shown in FIG. 3, the piezoelectric element 11 may be bonded to a part of the work piece 6 and arranged. As shown in FIG. 4, the piezoelectric element 11 is attached to the X / Y / Z stage 5
And the workpiece 6 may be bonded and arranged.
【００２７】次に、本発明においては、図５に示すよう
に、金属、セラミックス等のレーザ照射対象物２１の一
部にポリイミド等のアブレーション可能物質２２を付加
し、その位置での焦点調整を前述した実施例１，２の方
法により行い、その後、Ｘ・Ｙ・Ｚステージ５をＸ・Ｙ
方向に操作して、そのレーザ照射対象物２１の加工を行
うように構成してもよい。Next, in the present invention, as shown in FIG. 5, an ablatable substance 22 such as polyimide is added to a part of a laser irradiation target 21 such as metal or ceramics, and focus adjustment is performed at that position. The method of Embodiments 1 and 2 described above is performed, and then the XY stage 5 is moved to XY.
The laser irradiation target object 21 may be processed by operating in the direction.
【００２８】この場合、被加工物の一部にアブレート可
能物質を付加した被加工物を焦点位置に調整することに
より、縮小光学系を有するアブレーション加工以外の加
工法にも対応することができる。例えばフォトリソグラ
フィー、レーザによる表面改質等に対応することができ
る。次に、本発明においては、焦点位置の調整を２台以
上のレーザの少なくとも１台のレーザで行うように構成
してもよい。この場合、１台のレーザを焦点調整に用い
ることができるので、焦点位置調整とレーザ加工を分離
することができる。従って、分離した焦点位置調整とレ
ーザ加工を同時に行うことができるため、加工効率を高
めることができ、調整のためのロスを最小限に抑えるこ
とができる。In this case, by adjusting the work piece in which the ablatable substance is added to a part of the work piece to the focal position, it is possible to deal with a working method other than the ablation work having the reduction optical system. For example, photolithography, surface modification by laser, etc. can be dealt with. Next, in the present invention, the focus position may be adjusted by at least one of the two or more lasers. In this case, since one laser can be used for focus adjustment, focus position adjustment and laser processing can be separated. Therefore, since the separated focus position adjustment and the laser processing can be performed at the same time, the processing efficiency can be improved and the loss for the adjustment can be minimized.
【００２９】次に、本発明においては、爆発音の強度信
号と振動信号を信号積算回路手段により積算し、この積
算した信号に基づいて被加工物の加工深さを制御するよ
うに構成してもよい。この場合、爆発音の強度信号と振
動信号を積算した信号を基に被加工物の加工深さの加工
量を測定し、この測定した被加工物の加工深さの加工量
を制御することができるので、溝穴加工、段堀加工等に
おける加工深さの高精度な制御を行うことができる。Next, in the present invention, the intensity signal and the vibration signal of the explosion sound are integrated by the signal integration circuit means, and the processing depth of the workpiece is controlled based on the integrated signal. Good. In this case, it is possible to measure the machining amount of the machining depth of the workpiece based on the signal obtained by integrating the intensity signal of the explosion sound and the vibration signal, and control the machining amount of the measured machining depth of the workpiece. As a result, it is possible to perform highly accurate control of the working depth in slot processing, corrugation processing, and the like.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明によれば、煩雑な焦点調整を行う
ことなく、しかも色収差の影響を受けることなく被加工
物の微小領域の焦点合わせを容易に、かつ精度良く行う
ことができるという効果がある。As described above, according to the present invention, it is possible to easily and accurately focus a minute region of a workpiece without complicated focus adjustment and without being affected by chromatic aberration. There is.
【図１】本発明に係る実施例１のレーザ加工装置の構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明に係る実施例２のレーザ加工装置の構成
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明に適用できる圧電素子の配置例を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing an arrangement example of piezoelectric elements applicable to the present invention.
【図４】本発明に適用できる圧電素子の配置例を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing an arrangement example of piezoelectric elements applicable to the present invention.
【図５】本発明に適用できるレーザ加工装置の構成を示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus applicable to the present invention.
１ レーザ発振器 ２ マスク ３ 全反射ミラー ４ 縮小レンズ ５ Ｘ・Ｙ・Ｚステージ ６ 被加工物 ７ マイクロフォン ８ Ａ／Ｄコンバータ ９ コンピュータ １１ 圧電素子 ２１ レーザ照射対象物 ２２ アブレーション可能物質 1 Laser Oscillator 2 Mask 3 Total Reflection Mirror 4 Reduction Lens 5 XYZ Stage 6 Workpiece 7 Microphone 8 A / D Converter 9 Computer 11 Piezoelectric Element 21 Laser Irradiation Target 22 Abrasable Material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｈ 17/00 Ｚ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G01H 17/00 Z
Claims (8)
小投影する縮小投影手段と、縮小投影されたレーザを被
加工物に照射して、該被加工物を加工するレーザ加工装
置において、前記被加工物にレーザを縮小投影し照射し
て前記被加工物を加工する時に、前記被加工物から発生
する飛散粒子の爆発音を検出する爆発音検出手段と、検
出した爆発音の音強度分布に基づいて、レーザの前記被
加工物への焦点位置を調整する焦点位置調整手段とを有
することを特徴とするレーザ加工装置。1. A laser irradiating unit, a reduction projection unit for reducing and projecting the radiated laser, and a laser processing apparatus for irradiating the workpiece with the reduced and projected laser beam to process the workpiece. Explosion sound detection means for detecting an explosion sound of scattered particles generated from the work piece when the work piece is processed by projecting a laser on the work piece by reducing and projecting it, and a sound intensity distribution of the detected explosion sound. And a focus position adjusting means for adjusting the focus position of the laser on the workpiece based on the above.
ら構成することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工
装置。2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the explosive sound detection means comprises a microphone.
小投影する縮小投影手段と、縮小投影されたレーザを被
加工物に照射して該被加工物を加工するレーザ加工装置
において、前記被加工物にレーザを縮小投影し照射して
前記被加工物を加工する時に、前記被加工物から発生す
る振動信号を検出する振動信号検出手段と、検出した振
動信号の強度分布に基づいて、レーザの前記被加工物へ
の焦点位置を調整する焦点位置調整手段とを有すること
を特徴とするレーザ加工装置。3. A laser irradiating unit, a reduction projection unit for reducing and projecting the radiated laser, and a laser processing apparatus for irradiating the workpiece with the reduced and projected laser beam to process the workpiece. Based on the vibration signal detection means for detecting a vibration signal generated from the workpiece when the workpiece is processed by projecting a laser on the workpiece by reducing and projecting the laser, and the intensity distribution of the detected vibration signal, the laser And a focus position adjusting means for adjusting the focus position on the workpiece.
成することを特徴とする請求項３記載のレーザ加工装
置。4. The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the vibration signal detecting means is composed of a piezoelectric element.
の調整は、前記被加工物を載置するステージを移動させ
ることにより行うことを特徴とする請求項１乃至４記載
のレーザ加工装置。5. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the focus position adjustment means adjusts the focus position by moving a stage on which the workpiece is mounted.
一部にアブレート可能物質を付加した位置での焦点位置
調整を行うことを特徴とする請求項１乃至５記載のレー
ザ加工装置。6. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the focus position adjusting means adjusts the focus position at a position where an ablatable substance is added to a part of the workpiece.
整は、２台以上のレーザの少なくとも１台のレーザで行
うことを特徴とする請求項１乃至６記載のレーザ加工装
置。7. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the focus position adjustment by the focus position adjusting means is performed by at least one laser of two or more lasers.
算する信号積算手段と、積算した信号に基づいて前記被
加工物の加工深さを制御することを特徴とする加工物深
さ制御手段とを有することを特徴とする請求項１乃至７
記載のレーザ加工装置。8. A workpiece depth control, characterized in that signal integrating means for integrating the intensity signal of the explosion sound and the vibration signal, and the machining depth of the workpiece is controlled based on the integrated signal. 8. Means comprising means.
The laser processing device described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6253148A JPH08118047A (en) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6253148A JPH08118047A (en) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Laser beam machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08118047A true JPH08118047A (en) | 1996-05-14 |
Family
ID=17247196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6253148A Pending JPH08118047A (en) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Laser beam machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08118047A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001096386A (en) * | 1999-08-11 | 2001-04-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of and equipment for positioning focal point of laser beam |
| DE102007029787B3 (en) * | 2007-06-27 | 2008-09-11 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Method for determining a point of contact of a laser beam at an edge of a body and laser processing machine |
| US7910869B2 (en) | 2004-10-13 | 2011-03-22 | Ricoh Company, Ltd. | Laser processing apparatus using distinct horizontal and vertical data sets |
| CN110132406A (en) * | 2019-06-04 | 2019-08-16 | 中车工业研究院有限公司 | A kind of permanent magnet direct-drive electric locomotive shaft coupling method for detecting vibration and system |
| CN111660012A (en) * | 2020-04-30 | 2020-09-15 | 中山汉通激光设备有限公司 | High-precision laser cutting machine for machining spare and accessory parts |
-
1994
- 1994-10-19 JP JP6253148A patent/JPH08118047A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001096386A (en) * | 1999-08-11 | 2001-04-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of and equipment for positioning focal point of laser beam |
| JP4537548B2 (en) * | 1999-08-11 | 2010-09-01 | パナソニック株式会社 | Method and apparatus for determining the focal position of a laser |
| US7910869B2 (en) | 2004-10-13 | 2011-03-22 | Ricoh Company, Ltd. | Laser processing apparatus using distinct horizontal and vertical data sets |
| DE102007029787B3 (en) * | 2007-06-27 | 2008-09-11 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Method for determining a point of contact of a laser beam at an edge of a body and laser processing machine |
| US20100116797A1 (en) * | 2007-06-27 | 2010-05-13 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Ascertaining a laser beam contact point |
| JP2010531236A (en) * | 2007-06-27 | 2010-09-24 | トルンプフ ヴェルクツォイクマシーネン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | Method for detecting contact point of laser beam at edge of object and laser processing machine |
| US8258430B2 (en) | 2007-06-27 | 2012-09-04 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Ascertaining a laser beam contact point |
| CN110132406A (en) * | 2019-06-04 | 2019-08-16 | 中车工业研究院有限公司 | A kind of permanent magnet direct-drive electric locomotive shaft coupling method for detecting vibration and system |
| CN110132406B (en) * | 2019-06-04 | 2021-03-23 | 中车工业研究院有限公司 | Permanent magnet direct-drive electric locomotive coupler vibration detection method and system |
| CN111660012A (en) * | 2020-04-30 | 2020-09-15 | 中山汉通激光设备有限公司 | High-precision laser cutting machine for machining spare and accessory parts |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10658171B2 (en) | Wafer processing apparatus | |
| US5565979A (en) | Surface scanning apparatus and method using crossed-cylinder optical elements | |
| JP2003297891A (en) | X-ray fluorescence analyzer for semiconductors | |
| WO2004105110A1 (en) | Laser dicing device | |
| KR101026356B1 (en) | Laser scanning device | |
| JP2003136270A (en) | Laser beam machining device | |
| CN116900470A (en) | Laser processing apparatus | |
| JPH0732183A (en) | Co2 laser beam machine | |
| JPH08118047A (en) | Laser beam machine | |
| TW202125602A (en) | Detecting apparatus | |
| JP2006007257A (en) | Laser beam machining apparatus | |
| JP3745918B2 (en) | Laser trimming apparatus and method | |
| JP7475211B2 (en) | Inspection method for laser processing equipment | |
| JPH0768396A (en) | Laser beam machine | |
| JP4130599B2 (en) | Laser beam irradiation device | |
| JP2006320938A (en) | Apparatus and method for laser beam machining | |
| JPH11245059A (en) | Laser minute processing device | |
| JPH11121351A (en) | Method for adjusting beam in focal position detector | |
| JPH0321276B2 (en) | ||
| JPH0752155B2 (en) | Scanning surface film analysis method | |
| JP2677711B2 (en) | YAG laser processing machine for thin film precision processing | |
| JPH09141472A (en) | Laser beam machine | |
| JPH10282009A (en) | Fine grain evaluation method and apparatus | |
| JPH11242003A (en) | Foreign material detecting device, focus adjusting method, and focus adjusting plate | |
| JPS6160288A (en) | Laser beam machine |