JP2000288766A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
- Publication number
- JP2000288766A JP2000288766A JP11099902A JP9990299A JP2000288766A JP 2000288766 A JP2000288766 A JP 2000288766A JP 11099902 A JP11099902 A JP 11099902A JP 9990299 A JP9990299 A JP 9990299A JP 2000288766 A JP2000288766 A JP 2000288766A
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- laser beam
- axicon lens
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 たとえばＣＯ２レーザのようなレーザ光源１
２からのレーザ光をアキシコンレンズ１４を通してスピ
ンドル１６上のワーク１８に照射する。このとき、アパ
ーチャ２０等の適宜の手段によって、ワーク１８にはア
キシコンレンズ１４によって輪帯状にされた零次光のみ
を照射させる。 【効果】 アキシコンレンズは焦点深度が深いため焦点
合わせが不要となるばかりでなく、零次光を用いるため
加工幅を非常に小さくできる。
２からのレーザ光をアキシコンレンズ１４を通してスピ
ンドル１６上のワーク１８に照射する。このとき、アパ
ーチャ２０等の適宜の手段によって、ワーク１８にはア
キシコンレンズ１４によって輪帯状にされた零次光のみ
を照射させる。 【効果】 アキシコンレンズは焦点深度が深いため焦点
合わせが不要となるばかりでなく、零次光を用いるため
加工幅を非常に小さくできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はレーザ加工装置に関
し、特にレーザ光照射のためにアキシコンレンズを用い
る、新規なレーザ加工装置に関する。
し、特にレーザ光照射のためにアキシコンレンズを用い
る、新規なレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、レーザ光を用いて基板等のワー
クを加工する場合、ワーク上で所定加工幅を得るよう
に、レンズでレーザ光をワーク上に集光させ、他方、レ
ーザ光とワークとを相対的に移動させる必要がある。
クを加工する場合、ワーク上で所定加工幅を得るよう
に、レンズでレーザ光をワーク上に集光させ、他方、レ
ーザ光とワークとを相対的に移動させる必要がある。
【０００３】従来のレーザ加工装置では、そのような集
光レンズとして、たとえば非球面レンズのような単レン
ズまたは組合せレンズが用いられている。この種のレン
ズは焦点深度が浅いため、レンズとワークとの間の距離
の変動によって集光サイズが変わり、それに応じて加工
幅も変動する。
光レンズとして、たとえば非球面レンズのような単レン
ズまたは組合せレンズが用いられている。この種のレン
ズは焦点深度が浅いため、レンズとワークとの間の距離
の変動によって集光サイズが変わり、それに応じて加工
幅も変動する。
【０００４】したがって、従来のレーザ加工装置では、
精密で安定した加工を実現するためには、レンズからワ
ークまでの距離を一定に維持するため、オートフォーカ
ス機構が不可欠であった。
精密で安定した加工を実現するためには、レンズからワ
ークまでの距離を一定に維持するため、オートフォーカ
ス機構が不可欠であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようにレンズ−ワ
ーク間距離を一定に保ちながら同時に加工する、ダイナ
ミックオートフォーカスでは、オートフォーカスの応答
性や微動性のために、フォーカス調整時間がかかり、し
たがって、従来のレーザ加工装置では、加工時間の短縮
に限界があった。
ーク間距離を一定に保ちながら同時に加工する、ダイナ
ミックオートフォーカスでは、オートフォーカスの応答
性や微動性のために、フォーカス調整時間がかかり、し
たがって、従来のレーザ加工装置では、加工時間の短縮
に限界があった。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、加
工時間を短縮できる、レーザ加工装置を提供することで
ある。
工時間を短縮できる、レーザ加工装置を提供することで
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に従ったレーザ
加工装置は、レーザ光源、およびレーザ光源からのレー
ザ光をワークに照射するためのアキシコンレンズを備
え、このアキシコンレンズによって輪帯状にされたレー
ザ光の零次光のみを用いる。
加工装置は、レーザ光源、およびレーザ光源からのレー
ザ光をワークに照射するためのアキシコンレンズを備
え、このアキシコンレンズによって輪帯状にされたレー
ザ光の零次光のみを用いる。
【０００８】
【作用】アキシコンレンズは焦点深度が深く、したがっ
て、従来のダイナミックオートフォーカスを省略でき、
もしくは非常に簡素化することができる。したがって、
オートフォーカスに要する時間を省略し、もしくは非常
に短縮できる。
て、従来のダイナミックオートフォーカスを省略でき、
もしくは非常に簡素化することができる。したがって、
オートフォーカスに要する時間を省略し、もしくは非常
に短縮できる。
【０００９】さらに、アキシコンレンズを使用すること
により、ガウス分布であったレーザ光が輪帯状になり、
その中心である零次光を非常に小さく絞ることができ
る。
により、ガウス分布であったレーザ光が輪帯状になり、
その中心である零次光を非常に小さく絞ることができ
る。
【００１０】
【発明の効果】この発明によれば、オートフォーカスに
要する時間を極めて短くできるので、加工時間を全体に
短縮することができる。
要する時間を極めて短くできるので、加工時間を全体に
短縮することができる。
【００１１】さらに、この発明によれば、零次光を小さ
く絞ることができるので、加工幅を小さくできる。
く絞ることができるので、加工幅を小さくできる。
【００１２】この発明の上述の目的,その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなる。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなる。
【００１３】
【実施例】図１に示すこの発明の実施例のレーザ加工装
置１０は、たとえば炭酸ガスレーザのようなレーザ光源
１２を含み、このレーザ光源１２からはたとえば１０μ
ｍ程度の波長のレーザ光が出力される。レーザ光源１２
からのレーザ光はアキシコンレンズ１４を通して射出さ
れる。アキシコンレンズ１４を通ったレーザは、スピン
ドル１６の上に固定的に保持されたワーク１８に照射さ
れる。スピンドル１６は図示しないスピンドルモータに
よって回転され、応じてワーク１８も回転される。した
がって、この実施例のレーザ加工装置１０は、スピンド
ル１６によって回転されるワーク１８にレーザ光を照射
してそのワーク１８を加工するものである。一例とし
て、ハードディスク基板や他のディスク基板にテクスチ
ュアを施すような加工装置に好適する。ただし、他の任
意の用途に用いられてもよいことは、もちろんである。
置１０は、たとえば炭酸ガスレーザのようなレーザ光源
１２を含み、このレーザ光源１２からはたとえば１０μ
ｍ程度の波長のレーザ光が出力される。レーザ光源１２
からのレーザ光はアキシコンレンズ１４を通して射出さ
れる。アキシコンレンズ１４を通ったレーザは、スピン
ドル１６の上に固定的に保持されたワーク１８に照射さ
れる。スピンドル１６は図示しないスピンドルモータに
よって回転され、応じてワーク１８も回転される。した
がって、この実施例のレーザ加工装置１０は、スピンド
ル１６によって回転されるワーク１８にレーザ光を照射
してそのワーク１８を加工するものである。一例とし
て、ハードディスク基板や他のディスク基板にテクスチ
ュアを施すような加工装置に好適する。ただし、他の任
意の用途に用いられてもよいことは、もちろんである。
【００１４】アキシコンレンズ１４は、円錐台形のレン
ズであり、円錐の斜面および頂点からレーザ光がワーク
１８（図示せず）に向けて集光される。アキシコンレン
ズ１４を通ったレーザ光のプロファイルが図２（Ａ）に
示される。図２（Ａ）に示すように、アキシコンレンズ
１４を経たレーザ光のプロファイルは中心に零次光がス
ポット状に集光され、その周囲に輪帯状の高次光が集光
される。また、アキシコンレンズ１４を経たレーザ光の
エネルギ強度分布は、図２（Ｂ）に示すように、中心
（零次光）のエネルギが非常に強く、輪帯状の高次光は
次数の順に弱くなっている。実施例では、アキシコンレ
ンズ１４の材質，形状，寸法等を最適に設定して、零次
光のエネルギ強度が全エネルギ強度の１０％以上になる
ようにしている。それ以下のエネルギ強度では、加工効
率がよくないからである。
ズであり、円錐の斜面および頂点からレーザ光がワーク
１８（図示せず）に向けて集光される。アキシコンレン
ズ１４を通ったレーザ光のプロファイルが図２（Ａ）に
示される。図２（Ａ）に示すように、アキシコンレンズ
１４を経たレーザ光のプロファイルは中心に零次光がス
ポット状に集光され、その周囲に輪帯状の高次光が集光
される。また、アキシコンレンズ１４を経たレーザ光の
エネルギ強度分布は、図２（Ｂ）に示すように、中心
（零次光）のエネルギが非常に強く、輪帯状の高次光は
次数の順に弱くなっている。実施例では、アキシコンレ
ンズ１４の材質，形状，寸法等を最適に設定して、零次
光のエネルギ強度が全エネルギ強度の１０％以上になる
ようにしている。それ以下のエネルギ強度では、加工効
率がよくないからである。
【００１５】上述のように、この実施例では、輪帯状の
レーザ光の中心スポットである零次光をワーク１８の加
工に用いる。そのために、アキシコンレンズ１４とワー
ク１８との間に、零次光のみを透過させるためのアパー
チャ２０を介挿する。アパーチャ２０を設ける位置は、
典型的には、アキシコンレンズ１４の直近であるが、回
折光の影響等を考慮して、アキシコンレンズ１４とワー
ク１８との間で最適の位置が設定され得る。
レーザ光の中心スポットである零次光をワーク１８の加
工に用いる。そのために、アキシコンレンズ１４とワー
ク１８との間に、零次光のみを透過させるためのアパー
チャ２０を介挿する。アパーチャ２０を設ける位置は、
典型的には、アキシコンレンズ１４の直近であるが、回
折光の影響等を考慮して、アキシコンレンズ１４とワー
ク１８との間で最適の位置が設定され得る。
【００１６】なお、零次光のみをワーク１８上に集光さ
せるために、アパーチャ２０以外の他の手段が用いられ
てもよい。
せるために、アパーチャ２０以外の他の手段が用いられ
てもよい。
【００１７】このように、輪帯状レーザ光の零次光のみ
を用いるので、この発明によれば、加工幅を小さくでき
る。たとえば、従来の単レンズを用いた場合であれば、
加工幅はたとえば６．４μｍ程度までしか絞れなかった
が、この発明では、加工幅をたとえば４．０μｍ程度ま
で小さくすることができる。したがって、この発明で
は、従来のレーザ加工装置に比べて、より微細な加工精
度を実現できる。
を用いるので、この発明によれば、加工幅を小さくでき
る。たとえば、従来の単レンズを用いた場合であれば、
加工幅はたとえば６．４μｍ程度までしか絞れなかった
が、この発明では、加工幅をたとえば４．０μｍ程度ま
で小さくすることができる。したがって、この発明で
は、従来のレーザ加工装置に比べて、より微細な加工精
度を実現できる。
【００１８】さらに、この発明では、アキシコンレンズ
１４を用いているので、焦点深度が深く、非常に長いフ
ォーカスポイント（合焦点位置）が得られる。アキシコ
ンレンズ１４の円錐部分の傾斜角度あるいは傾斜の度合
いが焦点深度を決定する。
１４を用いているので、焦点深度が深く、非常に長いフ
ォーカスポイント（合焦点位置）が得られる。アキシコ
ンレンズ１４の円錐部分の傾斜角度あるいは傾斜の度合
いが焦点深度を決定する。
【００１９】たとえば従来のように単レンズ等を用いる
場合、微細加工のためにレーザ光を微小スポットに集光
させようとすると焦点距離の短いレンズを用いる必要が
あるが、ワークのチャッキング（固定）やハンドリング
などのためにレンズとワークとの間には一定のスペース
を確保しなければならず、したがって、レンズの焦点距
離すなわちスポット径ないし加工幅の微細化に制約があ
った。これに対してし、この発明のレーザ加工装置で
は、長い（たとえば３０ｍｍ程度）フォーカスポイント
が得られ、そのフォーカスポイントの中では零次光のエ
ネルギ強度は変化しないので、加工幅を小さくしてもワ
ーク周りに十分なスペースを設けることができる。
場合、微細加工のためにレーザ光を微小スポットに集光
させようとすると焦点距離の短いレンズを用いる必要が
あるが、ワークのチャッキング（固定）やハンドリング
などのためにレンズとワークとの間には一定のスペース
を確保しなければならず、したがって、レンズの焦点距
離すなわちスポット径ないし加工幅の微細化に制約があ
った。これに対してし、この発明のレーザ加工装置で
は、長い（たとえば３０ｍｍ程度）フォーカスポイント
が得られ、そのフォーカスポイントの中では零次光のエ
ネルギ強度は変化しないので、加工幅を小さくしてもワ
ーク周りに十分なスペースを設けることができる。
【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図2】図1実施例においてアキシコンレンズを経たレー
ザ光のプロファイルおよびエネルギ強度分布を示す図解
図である。
ザ光のプロファイルおよびエネルギ強度分布を示す図解
図である。
１０ …レーザ加工装置 １２ …レーザ光源 １４ …アキシコンレンズ １６ …スピンドル １８ …ワーク ２０ …アパーチャ
フロントページの続き (72)発明者 神田 雅之 兵庫県伊丹市奥畑５丁目10番地 株式会社 クボタ内 (72)発明者 足立 正 兵庫県伊丹市奥畑５丁目10番地 株式会社 クボタ内 (72)発明者 原 裕紀 兵庫県伊丹市奥畑５丁目10番地 株式会社 クボタ内 Ｆターム(参考） 4E068 CA01 CA11 CD05 CD10 CD14 5F072 AA05 JJ02 KK09 KK30 MM08 RR01 YY06
Claims (4)
- 【請求項１】レーザ光源、および前記レーザ光源からの
レーザ光をワークに照射するためのアキシコンレンズを
備え、 前記アキシコンレンズによって輪帯状にされた前記レー
ザ光の零次光のみを用いるようにした、レーザ加工装
置。 - 【請求項２】前記アキシコンレンズと前記ワークとの間
に前記零次光のみを選択的に透過する手段を設けた、請
求項１記載のレーザ加工装置。 - 【請求項３】前記手段はアパーチャを含む、請求項２記
載のレーザ加工装置。 - 【請求項４】前記零次光のエネルギ強度は全エネルギ強
度の１０％以上である、請求項１ないし３のいずれかに
記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11099902A JP2000288766A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11099902A JP2000288766A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000288766A true JP2000288766A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14259716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11099902A Withdrawn JP2000288766A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000288766A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002210730A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-07-30 | Tokyo Instruments Inc | レーザ支援加工方法 |
| JP2006130691A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Shibuya Kogyo Co Ltd | 脆性材料の割断方法とその装置 |
| JP2006142335A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-08 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | レーザー加工装置 |
| JP2017521877A (ja) * | 2014-07-15 | 2017-08-03 | イノラス ソリューションズ ゲーエムベーハー | 平面結晶性基板、特に半導体基板のレーザ加工方法及び装置 |
| CN109570781A (zh) * | 2017-09-28 | 2019-04-05 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种微孔阵列加工装置及方法 |
-
1999
- 1999-04-07 JP JP11099902A patent/JP2000288766A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002210730A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-07-30 | Tokyo Instruments Inc | レーザ支援加工方法 |
| JP2006130691A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Shibuya Kogyo Co Ltd | 脆性材料の割断方法とその装置 |
| JP4692717B2 (ja) * | 2004-11-02 | 2011-06-01 | 澁谷工業株式会社 | 脆性材料の割断装置 |
| JP2006142335A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-08 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | レーザー加工装置 |
| JP2017521877A (ja) * | 2014-07-15 | 2017-08-03 | イノラス ソリューションズ ゲーエムベーハー | 平面結晶性基板、特に半導体基板のレーザ加工方法及び装置 |
| CN109570781A (zh) * | 2017-09-28 | 2019-04-05 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种微孔阵列加工装置及方法 |
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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: 20060704 |