JP2002079393A - Laser beam irradiation device and method for laser beam machining - Google Patents
Laser beam irradiation device and method for laser beam machiningInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ照射装置に
関し、特に高速で、かつ広い範囲にレーザビームを照射
するのに適したレーザ照射装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser irradiating apparatus, and more particularly to a laser irradiating apparatus suitable for irradiating a laser beam at high speed and over a wide range.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザ光源から出射されたレーザビーム
の光軸をガルバノスキャナで振り、照射対象物の所定の
領域内にレーザビームを照射することができる。照射可
能領域内の所望の点にレーザビームを集光し、穴開け加
工等を行うことができる。2. Description of the Related Art An optical axis of a laser beam emitted from a laser light source can be swung by a galvano scanner to irradiate a predetermined area of an irradiation object with the laser beam. A laser beam can be converged on a desired point in an irradiable region, and a hole can be formed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】レーザ加工の微細化が
進むに従って、レーザビーム照射位置の精度の向上が求
められている。ところが、一般的に位置精度の向上は、
スキャン速度の低下につながる。As the laser processing becomes finer, it is required to improve the accuracy of the laser beam irradiation position. However, generally, the improvement of position accuracy is as follows.
This leads to a reduction in scanning speed.
【０００４】本発明の目的は、スキャン速度を低下させ
ることなく位置精度の向上を図ることが可能なレーザ照
射装置を提供することである。[0004] It is an object of the present invention to provide a laser irradiation apparatus capable of improving positional accuracy without lowering the scanning speed.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザ
ビームの光軸を、ある角度の範囲内で振る第１のスキャ
ナと、前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビー
ムが入射し、入射したレーザビームの光軸を、ある角度
の範囲内で振る第２のスキャナと、前記第２のスキャナ
で光軸を振られたレーザビームの照射される位置にレー
ザ照射対象物を保持する保持手段とを有するレーザ照射
装置が提供される。According to one aspect of the present invention, there is provided a laser light source, a first scanner for oscillating an optical axis of a laser beam emitted from the laser light source within a certain angle range, and the first scanner. A laser beam whose optical axis is deflected by the scanner, and a second scanner which deviates the optical axis of the incident laser beam within a certain angle range, and a laser whose optical axis is deflected by the second scanner There is provided a laser irradiation apparatus having a holding unit for holding a laser irradiation target at a position where a beam is irradiated.
【０００６】第１のスキャナ及び第２のスキャナによ
り、レーザビームの照射位置を、加工対象物の表面内で
移動させることができる。例えば、第１のスキャナを高
速スキャン可能なものとすると、レーザビームの照射位
置を高速に移動させることができる。第２のスキャナを
広角にスキャン可能なものとすると、レーザビームの照
射位置を広い範囲内で移動させることができる。[0006] The irradiation position of the laser beam can be moved within the surface of the object to be processed by the first scanner and the second scanner. For example, if the first scanner can scan at high speed, the irradiation position of the laser beam can be moved at high speed. If the second scanner can scan at a wide angle, the irradiation position of the laser beam can be moved within a wide range.
【０００７】本発明の他の観点によると、レーザ光源か
ら出射されたレーザビームを、第１のスキャナ、及び該
第１のスキャナよりもスキャン速度が遅く、かつスキャ
ン範囲の広い第２のスキャナを通して加工対象物上に集
光し、レーザ加工を行うレーザ加工方法であって、前記
第２のスキャナを固定し、前記第１のスキャナのみを動
作させて、前記加工対象物表面内の一部の領域内の所定
の位置にレーザビームを照射する第１工程と、前記第１
のスキャナを固定し、前記第２のスキャナを動作させて
レーザビームの照射され得る位置を移動させる第２工程
と、前記第１工程と第２工程とを交互に繰り返し実行す
る工程とを有するレーザ加工方法が提供される。According to another aspect of the present invention, a laser beam emitted from a laser light source is passed through a first scanner and a second scanner having a slower scanning speed and a wider scanning range than the first scanner. A laser processing method of converging light on a processing target and performing laser processing, wherein the second scanner is fixed, and only the first scanner is operated, and a part of the inside of the processing target surface is processed. A first step of irradiating a predetermined position in the region with a laser beam;
A second step of fixing the scanner and moving the position where the laser beam can be irradiated by operating the second scanner, and a step of alternately and repeatedly executing the first step and the second step A processing method is provided.
【０００８】第１工程において、高速の第１のスキャナ
を動作させるため、レーザビームの照射位置を高速に移
動させることができる。第２工程で第２のスキャナを動
作させるため、第１のスキャナのみでは照射できない領
域内の任意の位置にレーザビームを照射することができ
る。In the first step, since the first scanner is operated at a high speed, the irradiation position of the laser beam can be moved at a high speed. Since the second scanner is operated in the second step, it is possible to irradiate a laser beam to an arbitrary position in an area that cannot be irradiated only by the first scanner.
【０００９】本発明の他の観点によると、レーザ光源か
ら出射されたレーザビームを、第１のスキャナ、及び該
第１のスキャナよりもスキャン速度が遅く、かつスキャ
ン範囲の広い第２のスキャナを通して加工対象物上に集
光し、レーザ加工を行うレーザ加工方法であって、レー
ザビームの照射点が前記加工対象物表面内の第１の方向
に移動するように前記第２のスキャナを動作させなが
ら、レーザビームの照射点が前記第１の方向と交差する
第２の方向に移動するように前記第１のスキャナを動作
させて、所定の位置にレーザビームを照射する工程を有
するレーザ加工方法が提供される。According to another aspect of the present invention, a laser beam emitted from a laser light source passes through a first scanner and a second scanner having a slower scanning speed and a wider scanning range than the first scanner. A laser processing method of converging light on a processing target and performing laser processing, wherein the second scanner is operated so that an irradiation point of a laser beam moves in a first direction in the surface of the processing target. A laser processing method of operating the first scanner to irradiate a predetermined position with a laser beam so that an irradiation point of the laser beam moves in a second direction intersecting the first direction. Is provided.
【００１０】高速の第１のスキャナを動作させてレーザ
ビームの照射位置を第２の方向に移動させるため、第２
の方向への移動を高速に行うことができる。また、第１
の方向への移動には、第２のスキャナを動作させて行わ
れるため、第１の方向に長い領域内の任意の位置にレー
ザビームを照射することができる。In order to move the irradiation position of the laser beam in the second direction by operating the high-speed first scanner, the second scanner is used.
Can be moved at a high speed. Also, the first
The movement in the direction is performed by operating the second scanner, so that an arbitrary position within a region that is long in the first direction can be irradiated with the laser beam.
【００１１】本発明の他の観点によると、レーザ光源か
ら出射されたレーザビームを、第１のスキャナ、及び該
第１のスキャナよりもスキャン速度が遅く、かつスキャ
ン範囲の広い第２のスキャナを通して加工対象物上に集
光し、レーザ加工を行うレーザ加工方法であって、レー
ザビームの照射位置が加工対象物上の被加工点に近づく
ように前記第２のスキャナを動作させる工程と、前記第
２のスキャナの動作によりレーザビームの照射位置と前
記被加工点とのずれがあるしきい値以下になったとき、
前記第１のスキャナを動作させて前記第２のスキャナに
より画定されるレーザビームの照射位置と前記被加工点
とのずれを補償しながらレーザビームを照射する工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。According to another aspect of the present invention, a laser beam emitted from a laser light source is passed through a first scanner and a second scanner having a lower scanning speed and a wider scanning range than the first scanner. A laser processing method for converging on a processing target and performing laser processing, wherein the step of operating the second scanner so that an irradiation position of a laser beam approaches a processing point on the processing target, and When the deviation between the irradiation position of the laser beam and the point to be processed is below a certain threshold value by the operation of the second scanner,
A laser processing method comprising: operating the first scanner to irradiate a laser beam while compensating for a shift between an irradiation position of the laser beam defined by the second scanner and the point to be processed. You.
【００１２】高速の第１のスキャナを動作させて第２の
スキャナにより画定されるレーザビームの照射位置と被
加工点とのずれを補償するため、レーザビームの照射さ
れ得る点が被加工点に到達するまでの時間を短縮するこ
とができる。また、第２のスキャナによるレーザビーム
の照射位置のゆれを吸収し、位置精度を高めることがで
きる。In order to operate the high-speed first scanner to compensate for the deviation between the laser beam irradiation position defined by the second scanner and the processing point, the point where the laser beam can be irradiated is set at the processing point. The time to reach can be shortened. In addition, the fluctuation of the irradiation position of the laser beam by the second scanner can be absorbed, and the position accuracy can be improved.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】図１に、本発明の第１の実施例に
よるレーザ照射装置の概略図を示す。レーザ光源１が、
パルスレーザビームを出射する。レーザ光源１として、
例えば炭酸ガスレーザ発振器等を用いることができる。
ビーム整形器２が、レーザ光源１から出射したレーザビ
ームの断面内パワー密度分布を所望の形状に整形する。FIG. 1 is a schematic view of a laser irradiation apparatus according to a first embodiment of the present invention. The laser light source 1 is
Emit a pulsed laser beam. As the laser light source 1,
For example, a carbon dioxide laser oscillator or the like can be used.
The beam shaper 2 shapes the power density distribution in the cross section of the laser beam emitted from the laser light source 1 into a desired shape.
【００１４】整形されたレーザビームが高速スキャナ３
に入射する。高速スキャナ３は、レーザパルスの繰り返
しに同期させて、レーザビームの光軸を２次元方向に振
る。高速スキャナ３として、例えば反射ミラーをピエゾ
アクチュエータで揺動させる方式のスキャナや、電気光
学効果を利用したＥＯ偏向器等を用いることができる。
これらのスキャナを用いることにより、スキャン周波数
を１００ｋＨｚ程度とし、１〜２°程度の範囲内でレー
ザビームの光軸を振ることができる。これらのスキャナ
を２つ組み合わせることにより、レーザビームを２次元
方向に振ることができる。The shaped laser beam is applied to the high-speed scanner 3
Incident on. The high-speed scanner 3 swings the optical axis of the laser beam in a two-dimensional direction in synchronization with the repetition of the laser pulse. As the high-speed scanner 3, for example, a scanner of a type in which a reflection mirror is swung by a piezo actuator, an EO deflector using an electro-optic effect, or the like can be used.
By using these scanners, the scanning frequency can be set to about 100 kHz, and the optical axis of the laser beam can be changed within a range of about 1 to 2 °. By combining these two scanners, the laser beam can be swung in a two-dimensional direction.
【００１５】高速スキャナ３で光軸を振られたレーザビ
ームの光路内に、フィールドレンズ４及びマスク５が配
置されている。高速スキャナ３で光軸を振られることに
より得られる複数のレーザビームの各々の光路に対応す
る位置に貫通孔が設けられており、レーザビームがこの
貫通孔を通過することによりビーム断面形状が整形され
る。A field lens 4 and a mask 5 are arranged in the optical path of the laser beam whose optical axis is swung by the high-speed scanner 3. A through hole is provided at a position corresponding to each optical path of a plurality of laser beams obtained by oscillating the optical axis by the high-speed scanner 3, and the beam cross-section is shaped by passing the laser beam through the through hole. Is done.
【００１６】マスク５を通過したレーザビームが、広角
スキャナ６に入射する。広角スキャナ６は、入射したレ
ーザビームの光軸を２次元方向に振る。広角スキャナ６
は、一対のガルバノスキャナや、一対のポリゴンミラー
等で構成される。これらのスキャナは、高速スキャナ３
に比べて、スキャン速度の点で劣るが、大きなスキャン
角度を持っている。高速スキャナ３及び広角スキャナ６
は、制御装置２５により制御される。The laser beam that has passed through the mask 5 enters a wide-angle scanner 6. The wide-angle scanner 6 swings the optical axis of the incident laser beam in a two-dimensional direction. Wide-angle scanner 6
Is composed of a pair of galvano scanners, a pair of polygon mirrors, and the like. These scanners are high-speed scanners 3
Although it is inferior in scanning speed as compared with, it has a large scanning angle. High-speed scanner 3 and wide-angle scanner 6
Is controlled by the control device 25.
【００１７】広角スキャナ６で光軸を振られたレーザビ
ームが、集光レンズ７に入射する。集光レンズ７は、例
えばｆθレンズで構成される。保持台８が、加工対象物
１０を保持する。加工対象物１０は、例えば積層配線基
板等である。集光レンズ７は、レーザビームを加工対象
物１０の表面上に集光するとともに、マスク５を加工対
象物１０の表面上に結像させる。The laser beam whose optical axis is swung by the wide-angle scanner 6 enters the condenser lens 7. The condenser lens 7 is constituted by, for example, an fθ lens. The holding table 8 holds the workpiece 10. The processing target 10 is, for example, a laminated wiring board or the like. The condenser lens 7 focuses the laser beam on the surface of the processing object 10 and forms an image of the mask 5 on the surface of the processing object 10.
【００１８】高速スキャナ３のみによりレーザビームの
光軸を振ったときにレーザビームを照射可能な領域は、
広角スキャナ６のみによりレーザビームの光軸を振った
ときにレーザビームを照射可能な領域よりも狭い。ま
た、高速スキャナ３のスキャン速度は、広角スキャナ６
のスキャン速度よりも速い。The area where the laser beam can be irradiated when the optical axis of the laser beam is swung only by the high-speed scanner 3 is:
When the optical axis of the laser beam is swung only by the wide-angle scanner 6, the area is smaller than the area that can be irradiated with the laser beam. The scanning speed of the high-speed scanner 3 is the same as that of the wide-angle scanner 6.
Faster than the scan speed.
【００１９】次に、図２を参照して、図１に示したレー
ザ照射装置を用いてレーザ加工を行う方法について説明
する。Next, a method of performing laser processing using the laser irradiation apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
【００２０】図２は、高速スキャナ３、マスク５、広角
スキャナ６、集光レンズ７、及び加工対象物１０の概略
の位置関係を示す。マスク５に、複数の円形の貫通孔５
ａが形成されている。高速スキャナ３が、マスク５の貫
通孔５ａを通過するようにレーザビームの光軸を振る。FIG. 2 shows a schematic positional relationship among the high-speed scanner 3, the mask 5, the wide-angle scanner 6, the condenser lens 7, and the object 10 to be processed. The mask 5 has a plurality of circular through holes 5.
a is formed. The high-speed scanner 3 swings the optical axis of the laser beam so as to pass through the through hole 5a of the mask 5.
【００２１】加工対象物１０の表面内に、行列状に配置
された複数のスキャン単位領域１１が画定されている。
広角スキャナ６を固定し、高速スキャナ３を動作させる
ことにより、１つのスキャン単位領域１１内の任意の位
置にレーザビームを照射することができる。高速スキャ
ナ３を動作させながらレーザ照射を行うことにより、例
えば１行１列目のスキャン単位領域１１内に、マスク５
の貫通孔５ａに対応する穴１１ａを形成することができ
る。マスク５の貫通孔５ａが、加工対象物１０の表面上
に結像するため、穴１１ａの平面形状は、貫通孔５ａの
平面形状の相似形に近い形状になる。A plurality of scan unit areas 11 arranged in a matrix are defined on the surface of the processing object 10.
By fixing the wide-angle scanner 6 and operating the high-speed scanner 3, an arbitrary position in one scan unit area 11 can be irradiated with a laser beam. By performing laser irradiation while operating the high-speed scanner 3, for example, the mask 5 is placed in the scan unit area 11 in the first row and the first column.
Hole 11a corresponding to the through hole 5a can be formed. Since the through-hole 5a of the mask 5 forms an image on the surface of the processing object 10, the planar shape of the hole 11a is similar to the planar shape of the through-hole 5a.
【００２２】１つのスキャン単位領域１１内の加工が終
了すると、１行２列目のスキャン単位領域１１内にレー
ザ照射が可能となるように、広角スキャナ６を動作させ
る。広角スキャナ６を固定し、高速スキャナ３を動作さ
せながらレーザ照射を行うことにより、１行２列目のス
キャン単位領域１１内に穴１１ａを形成することができ
る。When the processing in one scan unit area 11 is completed, the wide-angle scanner 6 is operated so that laser irradiation can be performed in the scan unit area 11 in the first row and second column. By fixing the wide-angle scanner 6 and performing laser irradiation while operating the high-speed scanner 3, a hole 11a can be formed in the scan unit area 11 in the first row and second column.
【００２３】上述の工程を繰り返すことにより、加工対
象物１０のすべてのスキャン単位領域１１内の加工を行
うことができる。高速スキャナ３のスキャン速度は広角
スキャナ６のスキャン速度よりも速いため、１つのスキ
ャン単位領域１１内を高速に加工することができる。ま
た、高速スキャナ３と広角スキャナ６とを組み合わせる
ことにより、高速スキャナ３のみではレーザビームを照
射できない領域の加工を行うことができる。By repeating the above steps, processing can be performed on all the scan unit areas 11 of the processing object 10. Since the scanning speed of the high-speed scanner 3 is higher than the scanning speed of the wide-angle scanner 6, it is possible to process one scan unit area 11 at high speed. Further, by combining the high-speed scanner 3 and the wide-angle scanner 6, it is possible to perform processing on an area that cannot be irradiated with a laser beam only by the high-speed scanner 3.
【００２４】図３に、本発明の第２の実施例によるレー
ザ照射装置の概略図を示す。上記第１の実施例では、図
１に示したように、マスク５が高速スキャナ３と広角ス
キャナ６との間に配置されていたが、第２の実施例で
は、図３に示すように、レーザ光源１と高速スキャナ３
との間にマスク２０が配置されている。マスク２０が配
置された位置では、レーザビームの光軸が固定されてい
るため、マスク２０には、レーザビームが通過する１つ
の貫通孔のみが形成されている。高速スキャナ３とフィ
ールドレンズ４との間のレーザビームの光路内に１次集
光レンズ２１が配置されている。その他の構成は、図１
に示した第１の実施例によるレーザ照射装置の構成と同
様である。図３のレーザ照射装置の各構成部分には、図
１のレーザ照射装置の対応する構成部分に付された参照
符号と同一の参照符号が付されている。FIG. 3 is a schematic view of a laser irradiation apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the mask 5 is arranged between the high-speed scanner 3 and the wide-angle scanner 6, but in the second embodiment, as shown in FIG. Laser light source 1 and high-speed scanner 3
And a mask 20 is arranged between them. Since the optical axis of the laser beam is fixed at the position where the mask 20 is disposed, the mask 20 has only one through hole through which the laser beam passes. A primary condenser lens 21 is arranged in the optical path of the laser beam between the high-speed scanner 3 and the field lens 4. Other configurations are shown in FIG.
This is the same as the configuration of the laser irradiation apparatus according to the first embodiment shown in FIG. Each component of the laser irradiation apparatus of FIG. 3 is denoted by the same reference numeral as that of the corresponding component of the laser irradiation apparatus of FIG.
【００２５】１次集光レンズ２１は、マスク２０の貫通
孔を、フィールドレンズ４の主平面上に結像させる。広
角スキャナ６と加工対象物１０との間に配置された集光
レンズ７は、フィールドレンズ４の主平面上に形成され
たマスク２０の貫通孔の実像を加工対象物１０の表面上
に結像させる。The primary condenser lens 21 forms an image of the through hole of the mask 20 on the main plane of the field lens 4. The condenser lens 7 disposed between the wide-angle scanner 6 and the processing object 10 forms a real image of the through hole of the mask 20 formed on the main plane of the field lens 4 on the surface of the processing object 10. Let it.
【００２６】第１の実施例によるレーザ照射装置を用い
た加工方法と同様の方法により、レーザ加工を行うこと
ができる。第１の実施例では、図２のマスク５に形成さ
れた貫通孔５ａの配置により、スキャン単位領域１１内
の穴１１ａの配置が制約を受けた。第２の実施例の場合
には、レーザビームの光軸が振られる前にマスク２０に
よりビームの断面形状が決定されるため、高速スキャナ
３を制御することによってスキャン単位領域１１内の任
意の位置に穴を開けることができる。スキャン単位領域
１１ごとに穴の配置パターンを変えることも可能であ
る。Laser processing can be performed by a method similar to the processing method using the laser irradiation apparatus according to the first embodiment. In the first embodiment, the arrangement of the holes 11a in the scan unit area 11 is restricted by the arrangement of the through holes 5a formed in the mask 5 of FIG. In the case of the second embodiment, since the beam cross-sectional shape is determined by the mask 20 before the optical axis of the laser beam is swung, by controlling the high-speed scanner 3, an arbitrary position in the scan unit area 11 is controlled. You can make a hole in it. It is also possible to change the hole arrangement pattern for each scan unit area 11.
【００２７】次に、第２の実施例によるレーザ照射装置
を用いた第２のレーザ加工方法について説明する。Next, a second laser processing method using the laser irradiation apparatus according to the second embodiment will be described.
【００２８】レーザビームの照射され得る点が、加工対
象物１０の表面の第１の方向に移動するように広角スキ
ャナ６を動作させながら、レーザビームの照射され得る
点が、第１の方向と交差する第２の方向に移動するよう
に高速スキャナ３を動作させる。高速スキャナ３は、レ
ーザビームの光軸を１次元方向にのみ振ることができれ
ばよい。While operating the wide-angle scanner 6 so that the point where the laser beam can be irradiated moves in the first direction on the surface of the object to be processed 10, the point where the laser beam can be irradiated corresponds to the first direction. The high-speed scanner 3 is operated so as to move in the intersecting second direction. The high-speed scanner 3 only needs to be able to swing the optical axis of the laser beam in one-dimensional direction.
【００２９】第１の方向に関して広角スキャナ６で走査
可能な長さを有し、第２の方向に関して高速スキャナ３
で走査可能な幅を持った帯状の領域内の任意の位置に穴
を開けることができる。第２の方向への照射点の移動は
高速スキャナ３で行われるため、広角スキャナ６のみで
照射点を移動させる場合に比べて加工時間の短縮を図る
ことができる。The high-speed scanner 3 has a length that can be scanned by the wide-angle scanner 6 in the first direction and the high-speed scanner 3 in the second direction.
A hole can be formed at an arbitrary position in a band-shaped region having a width that can be scanned by the method. Since the movement of the irradiation point in the second direction is performed by the high-speed scanner 3, the processing time can be reduced as compared with the case where the irradiation point is moved only by the wide-angle scanner 6.
【００３０】次に、図４を参照して、第２の実施例によ
るレーザ照射装置を用いた第３のレーザ加工方法につい
て説明する。Next, a third laser processing method using the laser irradiation apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
【００３１】図４は、高速スキャナ３及び広角スキャナ
６によるレーザビームの照射位置の時間変化を示す。図
の横軸は経過時間を表し、縦軸は加工対象物１０の表面
内の位置を表す。図４には、Ａ点に穴開けを行った後、
Ｂ点の穴開けが完了するまでの様子が示されている。図
中の太線ａは、高速スキャナ３が中立点にあるときに、
広角スキャナ６により偏向されたレーザビームの照射点
の移動を示す。細線ｂは、広角スキャナ６が固定されて
いる場合に、高速スキャナ３の動作により照射位置が移
動する様子を示す。FIG. 4 shows the change over time of the irradiation position of the laser beam by the high-speed scanner 3 and the wide-angle scanner 6. The horizontal axis in the figure represents the elapsed time, and the vertical axis represents the position in the surface of the workpiece 10. In FIG. 4, after making a hole at point A,
The state until the drilling of the point B is completed is shown. The bold line a in the figure indicates that when the high-speed scanner 3 is at the neutral point,
The movement of the irradiation point of the laser beam deflected by the wide-angle scanner 6 is shown. A thin line b indicates a state in which the irradiation position is moved by the operation of the high-speed scanner 3 when the wide-angle scanner 6 is fixed.
【００３２】時刻Ｔ0の時に、高速スキャナ３が中立点
にあり、広角スキャナ６によりレーザビームの照射され
得る点がＡ点である。レーザビームの照射を停止し、広
角スキャナ６を動作させることにより、太線で示すよう
に照射され得る点ａがＢ点に近づく。照射され得る点が
Ｂ点に達した後は、Ｂ点を中心として振動し、その振幅
が徐々に小さくなる。広角スキャナ６がガルバノスキャ
ナで構成されている場合には、ガルバノミラーの角度を
検出することにより、照射され得る点ａを予測すること
ができる。At time T 0 , the high-speed scanner 3 is at the neutral point, and the point at which the wide-angle scanner 6 can emit a laser beam is point A. By stopping the laser beam irradiation and operating the wide-angle scanner 6, the point a that can be irradiated approaches the point B as indicated by the thick line. After the point that can be irradiated reaches point B, it oscillates around point B, and its amplitude gradually decreases. When the wide-angle scanner 6 is constituted by a galvano scanner, the point a that can be irradiated can be predicted by detecting the angle of the galvanometer mirror.
【００３３】時刻Ｔ1において、広角スキャナ６による
照射され得る点ａとＢ点とのずれが所定のしきい値以下
になると、高速スキャナ３を動作させ、両者のずれを補
償する。これによりレーザビームがＢ点を照射する条件
が整う。この時点でレーザビームの照射を開始する。時
刻Ｔ1からＴ2までの期間、高速スキャナ３を動作させる
ことにより、広角スキャナ６により照射され得る点ａと
Ｂ点とのずれを継続的に補償する。時刻Ｔ2に達したら
レーザビームの照射を停止するとともに、高速スキャナ
３を中立点に戻す。At time T 1 , when the deviation between the point a and the point B that can be irradiated by the wide-angle scanner 6 becomes equal to or less than a predetermined threshold value, the high-speed scanner 3 is operated to compensate for the deviation between them. Thereby, the conditions for irradiating the point B with the laser beam are set. At this point, laser beam irradiation is started. Period from time T 1 to T 2, by operating the high-speed scanner 3, continuously compensating for misalignment between the point a and point B that can be illuminated by the wide-angle scanner 6. It stops the irradiation of the laser beam reaches the time T 2, returning the high-speed scanner 3 to the neutral point.
【００３４】広角スキャナ６により照射され得る点ａと
目的とするＢ点とのずれを、高速スキャナ３で補償する
ことにより、次の所望の点Ｂにレーザビームの照射を開
始するまでの時間を短縮することができる。The high-speed scanner 3 compensates for the deviation between the point a that can be irradiated by the wide-angle scanner 6 and the target point B, so that the time until the next desired point B starts to be irradiated with the laser beam is reduced. Can be shortened.
【００３５】図５に、本発明の第３の実施例によるレー
ザ照射装置の概略図を示す。第３の実施例によるレーザ
照射装置では、図３に示した１次集光レンズ２１及びフ
ィールドレンズ４の代わりに、アフォーカル光学系３０
が配置されている。その他の構成は、図３に示した第２
の実施例によるレーザ照射装置の構成と同様である。図
５のレーザ照射装置の各構成部分には、図３のレーザ照
射装置の対応する構成部分に付された参照符号と同一の
参照符号が付されている。FIG. 5 is a schematic view of a laser irradiation apparatus according to a third embodiment of the present invention. In the laser irradiation apparatus according to the third embodiment, an afocal optical system 30 is used instead of the primary condenser lens 21 and the field lens 4 shown in FIG.
Is arranged. The other configuration is the second configuration shown in FIG.
The configuration is the same as that of the laser irradiation apparatus according to the embodiment. Each component of the laser irradiation apparatus of FIG. 5 is denoted by the same reference numeral as that of the corresponding component of the laser irradiation apparatus of FIG.
【００３６】アフォーカル光学系３０は、高速スキャナ
３の虚像が広角スキャナ６に重なるような構成とされて
いる。例えば、アフォーカル光学系３０を２枚の凸レン
ズで構成する場合、両者の光軸を共通にし、両者の間隔
を両者の焦点距離の和と等しくする。高速スキャナ３側
の凸レンズの焦点の位置に高速スキャナ３を配置し、広
角スキャナ６側の凸レンズの焦点の位置に広角スキャナ
６を配置する。このような光学系では、高速スキャナ３
が広角スキャナ６の位置に配置されていることと等価で
ある。集光レンズ７は、マスク２０の貫通孔を加工対象
物１０の表面上に結像させる。The afocal optical system 30 is configured so that the virtual image of the high-speed scanner 3 overlaps with the wide-angle scanner 6. For example, when the afocal optical system 30 is composed of two convex lenses, the optical axes of the two are shared, and the interval between the two is made equal to the sum of the focal lengths of the two. The high-speed scanner 3 is arranged at the focal position of the convex lens on the high-speed scanner 3 side, and the wide-angle scanner 6 is arranged at the focal position of the convex lens on the wide-angle scanner 6 side. In such an optical system, the high-speed scanner 3
Is equivalent to being disposed at the position of the wide-angle scanner 6. The condenser lens 7 forms an image of the through hole of the mask 20 on the surface of the processing object 10.
【００３７】第３の実施例によるレーザ照射装置に、第
２の実施例で説明した第１〜第３のレーザ加工方法と同
様の方法を適用してレーザ加工を行うことができる。Laser processing can be performed on the laser irradiation apparatus according to the third embodiment by applying the same method as the first to third laser processing methods described in the second embodiment.
【００３８】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれら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。The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
２つのスキャナを用いることにより、それぞれのスキャ
ナの性能に基づいてレーザビームの光軸を振ることがで
きる。これにより、位置決め精度を低下させることなく
加工時間の短縮を図ることが可能になる。As described above, according to the present invention,
By using two scanners, the optical axis of the laser beam can be changed based on the performance of each scanner. This makes it possible to reduce the processing time without lowering the positioning accuracy.
【図１】第１の実施例によるレーザ照射装置の概略図で
ある。FIG. 1 is a schematic view of a laser irradiation apparatus according to a first embodiment.
【図２】第１の実施例によるレーザ照射装置を用いてレ
ーザ加工を行う方法を説明するための高速スキャナから
加工対象物までの概略図である。FIG. 2 is a schematic view from a high-speed scanner to an object to be processed for explaining a method of performing laser processing using the laser irradiation apparatus according to the first embodiment.
【図３】第２の実施例によるレーザ照射装置の概略図で
ある。FIG. 3 is a schematic view of a laser irradiation apparatus according to a second embodiment.
【図４】第２の実施例によるレーザ照射装置を用いた第
３のレーザ加工方法を説明するためのレーザビーム照射
点の移動の様子を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a state of movement of a laser beam irradiation point for explaining a third laser processing method using the laser irradiation apparatus according to the second embodiment.
【図５】第３の実施例によるレーザ照射装置の概略図で
ある。FIG. 5 is a schematic view of a laser irradiation apparatus according to a third embodiment.
１ レーザ光源 ２ ビーム整形器 ３ 高速スキャナ ４ フィールドレンズ ５ マスク ６ 広角スキャナ ７ 集光レンズ ８ 保持台 １０ 加工対象物 １１ スキャン単位領域 ２０ マスク ２１ １次集光レンズ ３０ アフォーカル光学系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Beam shaper 3 High-speed scanner 4 Field lens 5 Mask 6 Wide-angle scanner 7 Condensing lens 8 Holder 10 Processing object 11 Scan unit area 20 Mask 21 Primary condensing lens 30 Afocal optical system
Claims (9)
る角度の範囲内で振る第１のスキャナと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームが入
射し、入射したレーザビームの光軸を、ある角度の範囲
内で振る第２のスキャナと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームの照
射される位置にレーザ照射対象物を保持する保持手段と
を有するレーザ照射装置。1. A laser light source; a first scanner that oscillates an optical axis of a laser beam emitted from the laser light source within a certain angle range; and a laser beam whose optical axis is oscillated by the first scanner. A second scanner that is incident and oscillates the optical axis of the incident laser beam within a certain angle range, and irradiates the laser irradiation target at a position where the laser beam whose optical axis is oscillated by the second scanner is irradiated. A laser irradiation device having a holding unit for holding.
ームの光軸を振ったときにレーザビームを照射可能な領
域が、前記第２のスキャナのみによりレーザビームの光
軸を振ったときにレーザビームを照射可能な領域よりも
狭く、前記第１のスキャナのスキャン速度が、前記第２
のスキャナのスキャン速度よりも速い請求項１に記載の
レーザ照射装置。2. An area where the laser beam can be irradiated when the optical axis of the laser beam is swung only by the first scanner, and when the optical axis of the laser beam is swung only by the second scanner. Is smaller than the area in which the laser beam can be irradiated, and the scan speed of the first scanner is smaller than that of the second scanner.
The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the scanning speed is higher than the scanning speed of the scanner.
ームを出射し、前記第１のスキャナが、前記レーザ光源
から出射するレーザビームのパルスの繰り返しに同期し
てレーザビームの光軸を振る請求項１または２に記載の
レーザ照射装置。3. The method according to claim 1, wherein the laser light source emits a laser beam in a pulsed manner, and the first scanner swings an optical axis of the laser beam in synchronization with repetition of a pulse of the laser beam emitted from the laser light source. Item 3. The laser irradiation device according to item 1 or 2.
られたレーザビームの各々の光路内に配置され、レーザ
ビームの各々のビーム断面形状を整形するマスクと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームを前
記照射対象物上に集光させるとともに、前記マスクを前
記照射対象物の表面上に結像させる集光光学系とを有す
る請求項３に記載のレーザ照射装置。4. A mask which is arranged in each optical path of the laser beam whose optical axis is swung by the first scanner and shapes a beam cross-sectional shape of each of the laser beams; The laser irradiation apparatus according to claim 3, further comprising: a condensing optical system that converges the laser beam whose optical axis is shaken on the irradiation target and forms an image of the mask on the surface of the irradiation target. .
レーザビームの光路内に配置され、レーザビームのビー
ム断面形状を整形するマスクと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームを集
光させる第１の集光光学系と、 前記第１の集光光学系が前記マスクを結像させる位置に
配置されたフィールドレンズと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームを前
記照射対象物上に集光させるとともに、前記第１の集光
光学系による前記マスクの実像を前記照射対象物の表面
上に結像させる第２の集光光学系とを有する請求項３に
記載のレーザ照射装置。5. A mask arranged in an optical path of a laser beam incident on the first scanner, for shaping a beam cross-sectional shape of the laser beam, and a laser beam whose optical axis is shifted by the first scanner. A first condensing optical system for condensing light, a field lens arranged at a position where the first condensing optical system forms an image on the mask, and a laser whose optical axis is deflected by the second scanner A second focusing optical system that focuses a beam on the irradiation object and forms a real image of the mask by the first focusing optical system on a surface of the irradiation object. 4. The laser irradiation device according to 3.
レーザビームの光路内に配置され、レーザビームのビー
ム断面形状を整形するマスクと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームの光
軸内に配置されたアフォーカル光学系と、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームを前
記照射対象物上に集光させるとともに、前記マスクを前
記照射対象物の表面上に結像させる集光光学系とを有す
る請求項３に記載のレーザ照射装置。6. A mask arranged in an optical path of a laser beam incident on the first scanner, for shaping a beam cross-sectional shape of the laser beam, and a laser beam whose optical axis is shifted by the first scanner. An afocal optical system disposed in the optical axis of the laser beam; and a laser beam whose optical axis is swung by the second scanner is focused on the irradiation object, and the mask is placed on the surface of the irradiation object. The laser irradiation apparatus according to claim 3, further comprising: a condensing optical system that forms an image on the laser beam.
を、第１のスキャナ、及び該第１のスキャナよりもスキ
ャン速度が遅く、かつスキャン範囲の広い第２のスキャ
ナを通して加工対象物上に集光し、レーザ加工を行うレ
ーザ加工方法であって、 前記第２のスキャナを固定し、前記第１のスキャナのみ
を動作させて、前記加工対象物表面内の一部の領域内の
所定の位置にレーザビームを照射する第１工程と、 前記第１のスキャナを固定し、前記第２のスキャナを動
作させてレーザビームの照射され得る位置を移動させる
第２工程と、 前記第１工程と第２工程とを交互に繰り返し実行する工
程とを有するレーザ加工方法。7. A laser beam emitted from a laser light source is focused on a workpiece through a first scanner and a second scanner having a slower scanning speed and a wider scanning range than the first scanner. And a laser processing method for performing laser processing, wherein the second scanner is fixed, and only the first scanner is operated, and a predetermined position in a partial area on the surface of the processing target is set. A first step of irradiating a laser beam; a second step of fixing the first scanner and operating the second scanner to move a position where the laser beam can be irradiated; and a first step and a second step. And a step of alternately and repeatedly executing the steps.
を、第１のスキャナ、及び該第１のスキャナよりもスキ
ャン速度が遅く、かつスキャン範囲の広い第２のスキャ
ナを通して加工対象物上に集光し、レーザ加工を行うレ
ーザ加工方法であって、 レーザビームの照射点が前記加工対象物表面内の第１の
方向に移動するように前記第２のスキャナを動作させな
がら、レーザビームの照射点が前記第１の方向と交差す
る第２の方向に移動するように前記第１のスキャナを動
作させて、所定の位置にレーザビームを照射する工程を
有するレーザ加工方法。8. A laser beam emitted from a laser light source is focused on a workpiece through a first scanner and a second scanner having a slower scanning speed and a wider scanning range than the first scanner. A laser processing method for performing laser processing, wherein the laser beam irradiation point is moved while operating the second scanner so that the laser beam irradiation point moves in a first direction within the surface of the processing object. A laser processing method comprising: operating the first scanner so that the laser beam moves in a second direction that intersects the first direction to irradiate a predetermined position with a laser beam.
を、第１のスキャナ、及び該第１のスキャナよりもスキ
ャン速度が遅く、かつスキャン範囲の広い第２のスキャ
ナを通して加工対象物上に集光し、レーザ加工を行うレ
ーザ加工方法であって、 レーザビームの照射位置が加工対象物上の被加工点に近
づくように前記第２のスキャナを動作させる工程と、 前記第２のスキャナの動作によりレーザビームの照射位
置と前記被加工点とのずれがあるしきい値以下になった
とき、前記第１のスキャナを動作させて前記第２のスキ
ャナにより画定されるレーザビームの照射位置と前記被
加工点とのずれを補償しながらレーザビームを照射する
工程とを有するレーザ加工方法。9. A laser beam emitted from a laser light source is condensed on a workpiece through a first scanner and a second scanner having a slower scanning speed and a wider scanning range than the first scanner. A laser processing method for performing laser processing, wherein the step of operating the second scanner so that the irradiation position of the laser beam approaches a point to be processed on the processing target; and the operation of the second scanner When the deviation between the laser beam irradiation position and the processing point falls below a certain threshold value, the first scanner is operated to operate the laser beam irradiation position defined by the second scanner and the laser beam irradiation position. Irradiating a laser beam while compensating for a deviation from a processing point.
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