JP2005125357A - Laser beam machining method and laser beam machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に関し、特に、レンズと加工対象物との位置決めを行って加工するレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus, and more particularly to a laser processing method and a laser processing apparatus that perform processing by positioning a lens and an object to be processed.
レーザ光源から出射したレーザビームの進行方向をガルバノスキャナで振り、ガルバノスキャナから出射したレーザビームをfθレンズで収束させて加工対象物に照射し、加工を行うレーザ加工装置が広く用いられている。加工対象物は、加工対象物を被加工面に平行に移動させるXYステージ上に保持される。このようなレーザ加工装置は、例えば特許文献1に開示されている。
2. Description of the Related Art Laser processing apparatuses that perform processing by swinging the traveling direction of a laser beam emitted from a laser light source with a galvano scanner, converging the laser beam emitted from the galvano scanner with an fθ lens, and irradiating the object to be processed are widely used. The object to be processed is held on an XY stage that moves the object to be processed in parallel to the surface to be processed. Such a laser processing apparatus is disclosed in
fθレンズは、入射したレーザビームを、fθレンズの中心軸に平行な方向に揃えて出射させる。加工対象物は、fθレンズを出射したレーザビームが、被加工面に垂直に入射するように配置される。したがって、fθレンズを出射したレーザビームを、被加工面上の、fθレンズのサイズを超えた広さの領域に照射することはできない。 The fθ lens emits the incident laser beam in a direction parallel to the central axis of the fθ lens. The object to be processed is arranged so that the laser beam emitted from the fθ lens is perpendicularly incident on the surface to be processed. Therefore, the laser beam emitted from the fθ lens cannot be applied to an area on the processing surface that exceeds the size of the fθ lens.
被加工領域全体を加工するために、ある位置にXYステージを止め、ガルバノスキャナでレーザビームを振ってレーザを照射可能な領域を加工した後、XYステージを動かし、未加工領域をレーザ照射可能な位置に移動させ、未加工領域の加工を行う、という工程が繰り返される。 In order to process the entire region to be processed, the XY stage is stopped at a certain position, the laser beam is oscillated with a galvano scanner, the region that can be irradiated with laser is processed, the XY stage is moved, and the unprocessed region can be laser irradiated The process of moving to a position and processing an unprocessed area is repeated.
加工時間の全体は、ガルバノスキャナでレーザビームの進行方向を振って被加工部にレーザを照射する時間や、加工対象物をXYステージで移動する時間等を累積したものとなる。 The total processing time is a cumulative time for irradiating the laser beam to the processing part by moving the traveling direction of the laser beam with the galvano scanner, or the time for moving the processing object on the XY stage.
特に、XYステージの移動は、加減速が瞬時には行えないため時間がかかる。加工時間の短縮には、XYステージの移動回数を少なくすることが好ましい。 In particular, the movement of the XY stage takes time because acceleration / deceleration cannot be performed instantaneously. In order to shorten the processing time, it is preferable to reduce the number of movements of the XY stage.
本発明の一目的は、加工対象物の移動回数が少なく、加工時間の短縮を図ることができるレーザ加工方法及び加工装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a laser processing method and a processing apparatus that can reduce the processing time and reduce the processing time.
本発明の一観点によれば、(a)レーザビームを収束させるレンズの中心軸が、加工対象物の表面上に画定された正三角格子の1つの格子点を通過するように、該レンズと該加工対象物とを位置決めする工程と、(b)レーザビームを前記レンズに入射させ、該レンズに入射する前のレーザビームの進行方向を振り、前記加工対象物の表面にレーザビームを入射させる工程と、(c)前記レンズの中心軸が、前記加工対象物の表面上に画定された前記正三角格子の他の格子点を通過するように、該レンズと該加工対象物とを位置決めする工程と、(d)前記工程(b)と工程(c)とを、複数回繰り返し実施する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, (a) a lens that converges a laser beam passes through one lattice point of a regular triangular lattice defined on the surface of the workpiece, A step of positioning the object to be processed; (b) a laser beam is incident on the lens, a traveling direction of the laser beam before being incident on the lens is changed, and a laser beam is incident on the surface of the object to be processed. And (c) positioning the lens and the workpiece so that a central axis of the lens passes through another lattice point of the equilateral triangular lattice defined on the surface of the workpiece. There is provided a laser processing method comprising: a step; and (d) a step of repeatedly performing the step (b) and the step (c) a plurality of times.
本発明の他の観点によれば、レーザビームを出射するレーザ光源と、外部からの制御を受けて、前記レーザ光源から出射したレーザビームの進行方向を振るビーム走査器と、加工対象物を保持し、外部からの制御を受けて、該加工対象物を移動させることができる保持台と、前記ビーム走査器で進行方向を振られたレーザビームを収束させ、前記保持台に保持された加工対象物の表面に入射させるレンズと、前記ビーム走査器と前記保持台とを制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、(a)前記レンズの中心軸が、加工対象物の表面上に画定された正三角格子の1つの格子点を通過するように、前記保持台を制御する工程と、(b)前記ビーム走査器を制御してレーザビームの進行方向を振り、前記加工対象物の表面にレーザビームを入射させる工程と、(c)前記レンズの中心軸が、前記加工対象物の表面上に画定された前記正三角格子の他の格子点を通過するように、前記保持台を制御する工程と、(d)前記工程(b)と工程(c)とを、複数回繰り返し実施する工程とが実行されるように前記ビーム走査器と前記保持台とを制御するレーザ加工装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, a laser light source that emits a laser beam, a beam scanner that changes the traveling direction of the laser beam emitted from the laser light source under external control, and an object to be processed are held. And a holder that can move the object to be processed under the control of the outside, and a workpiece that is held on the holder by converging the laser beam that has been swung in the traveling direction by the beam scanner. A lens that is incident on the surface of the object, and a control device that controls the beam scanner and the holding table. The control device includes: (a) the central axis of the lens is on the surface of the workpiece. A step of controlling the holding table so as to pass one lattice point of the defined equilateral triangular lattice; and (b) controlling the beam scanner to swing the traveling direction of the laser beam, Laser beam on the surface And (c) controlling the holding table so that the central axis of the lens passes through other lattice points of the equilateral triangular lattice defined on the surface of the workpiece. (D) There is provided a laser processing apparatus for controlling the beam scanner and the holding table so that a step of repeatedly performing the step (b) and the step (c) a plurality of times is executed.
レンズと加工対象物とを位置決めする回数を従来よりも少なくして、被加工領域に隈なくレーザビームを照射し得る。加工対象物の移動回数が減少するので、加工速度の向上が図れる。 The number of times that the lens and the object to be processed are positioned can be reduced as compared with the prior art, and the laser beam can be irradiated to the entire processing area. Since the number of movements of the workpiece is reduced, the machining speed can be improved.
図1は、本発明の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。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、炭酸ガスレーザや、波長変換ユニットを含み高調波を発生させるNd:YAGレーザ等を用いることができる。
FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The
レーザ光源1から出射したレーザビームは、折り返しミラー2で反射され、ガルバノスキャナ3に入射する。ガルバノスキャナ3は、レーザビームの進行方向を、2次元方向に振ることができる。制御装置7が、ガルバノスキャナ3を、所望のタイミングで所望の方向にレーザビームの進行方向を振るように制御する。
The laser beam emitted from the
ガルバノスキャナ3を出射したレーザビームは、fθレンズ4に入射して収束する。fθレンズ4は、入射したレーザビームを、fθレンズ4の中心軸に平行な方向に揃えて出射させる。
The laser beam emitted from the
fθレンズ4を出射したレーザビームは、加工対象物5に入射する。加工対象物5は、fθレンズ4を出射したレーザビームが、被加工面に垂直に入射するように配置される。
The laser beam emitted from the fθ lens 4 enters the
加工対象物5は、例えば、樹脂層に内層配線層が埋設されたプリント配線板や、ガラス基材の表面上にITO膜が形成された基板である。加工対象物5の表面にレーザを照射して、穴や溝等を形成する加工を行う。
The
加工対象物5は、XYステージ6上に保持されている。XYステージ6は、加工対象物5を、加工対象物5の表面に平行な方向に移動するために用いる。制御装置7が、加工対象物5を所望のタイミングで所望の位置に移動させるように、XYステージ6を制御する。
The
加工対象物5の表面に、複数の単位領域が画定されている。各々の単位領域の形状及び大きさは、XYステージ6を止めたまま、ガルバノスキャナ3でレーザビームの進行方向を振ってレーザを照射できる範囲に含まれるように設定される。単位領域ごとに、ガルバノスキャナ3を動作させて加工が行われる。ある単位領域の加工が終了したら、XYステージ6を動かし、未加工の単位領域をレーザ照射可能な位置に移動させて加工する。このような工程を繰返し、被加工領域全体に亘る加工を行う。
A plurality of unit regions are defined on the surface of the
次に、図2を参照して、本実施例によるレーザ加工方法で設定される単位領域について説明する。図2は、図1に示すfθレンズ4の中心軸に沿った視線で見た加工対象物5の平面図である。
Next, with reference to FIG. 2, the unit area | region set with the laser processing method by a present Example is demonstrated. FIG. 2 is a plan view of the
ガルバノスキャナで、fθレンズの入射側のレンズ面の全域を走査して、レーザを照射できる領域が、加工可能領域10である。fθレンズが円形であるので、加工可能領域10は円形となる。加工可能領域10の直径は、例えば56.57mmであり、その面積は約2513mm2である。
A
加工可能領域10に含まれるように、単位領域の各々が設定される。被加工領域全体を覆うように画定された複数の単位領域の各々を、順次加工可能領域10内に移動させて加工を行う。
Each unit area is set so as to be included in the
本実施例では、各単位領域を、正六角形に設定する。すべての単位領域は合同とする。単位領域は最大で、加工可能領域10の外周に内接する正六角形11と合同に設定される。以下、単位領域が、正六角形11と合同である場合を説明する。後に図3を参照して説明するように、この単位領域を、重なりなくかつ隙間なく配置して、被加工領域全体を覆うことができる。
In this embodiment, each unit area is set to a regular hexagon. All unit areas are congruent. The unit area is set to be congruent with the
なお従来のレーザ加工方法では、単位領域を、加工可能領域10の外周に内接する正方形12と合同に設定する。この単位領域も、重なりなくかつ隙間なく配置して、被加工領域全体を覆うことができる。
In the conventional laser processing method, the unit area is set to be congruent with the
正六角形11と合同な本実施例の単位領域は、正方形12と合同な従来技術の単位領域よりも面積が広い。加工可能領域10の直径が例えば56.57mmであるとき、正六角形11の1辺は約28.29mmで、面積は約2079mm2である。この面積を加工可能領域10の面積で除した比率は約83%となる。一方、正方形12の1辺の長さは40.00mmで、面積は1600mm2であり、加工可能領域10の面積で除した比率は約64%となる。本実施例のレーザ加工方法では、fθレンズが効率的に利用される。
The unit region of this embodiment congruent with the
各単位領域が広くなれば、被加工領域全体を覆うのに必要な単位領域の数を減らせるので、加工対象物を移動させるXYステージの動作回数が少なくなる。XYステージの動作回数が減ることにより、加工時間の短縮化が図れる。 If each unit area is widened, the number of unit areas necessary to cover the entire processing area can be reduced, so that the number of operations of the XY stage for moving the workpiece is reduced. By reducing the number of operations of the XY stage, the processing time can be shortened.
次に図3を参照して、被加工領域全体を加工する方法の一例を説明する。加工対象物5が、XYステージ6上の所定の位置に位置決めされて保持されている。加工対象物5の表面に、被加工領域20が画定されている。被加工領域20内に画定された被加工部にレーザを照射して、穴開け等の加工を行う。
Next, an example of a method for processing the entire processing region will be described with reference to FIG. The
加工対象物5の表面に、各々合同な正六角形の単位領域11−1〜11−26が画定されている。単位領域11−1、11−2等に、それぞれ、一点鎖線で示す円10−1、10−2等が外接している。なお、これらの円はすべて合同である。各単位領域が加工されるとき、その単位領域の外接円の内部は、図2に示した加工可能領域10の内部に対応する。つまり、各単位領域が加工されるとき、その外接円の内部に、ガルバノスキャナを動作させてレーザ照射が可能である。
On the surface of the
円10−1、10−2等の中心が、中心点13−1、13−2等である。中心点13−1〜13−26は、各単位領域11−1〜11−26の中心(正六角形の対角線の交点)に一致する。 The centers of the circles 10-1, 10-2, etc. are the center points 13-1, 13-2, etc. The center points 13-1 to 13-26 coincide with the centers (intersection points of regular hexagonal diagonal lines) of the unit regions 11-1 to 11-26.
単位領域11−1〜11−26は、重なりなくかつ隙間なく、4行に並んでいる。単位領域11−1〜11−6までが1行目、単位領域11−7〜11−13までが2行目、単位領域11−14〜11−19までが3行目、単位領域11−20〜11−26までが4行目をなす。26個の単位領域11−1〜11−26で覆われた領域の内部に、被加工領域20が含まれる。互いに隣接する2つの単位領域は、1つの辺を共有するように接している。ある行内の単位領域の中心点は、その行の両端の単位領域の中心点を結ぶ直線上に位置する。各行の両端の単位領域の中心点を結ぶ直線は、互いに平行である。 The unit areas 11-1 to 11-26 are arranged in four rows with no overlap and no gap. The unit areas 11-1 to 11-6 are the first line, the unit areas 11-7 to 11-13 are the second line, the unit areas 11-14 to 11-19 are the third line, and the unit area 11-20. ~ 11-26 make the 4th line. The region to be processed 20 is included in the region covered with the 26 unit regions 11-1 to 11-26. Two unit regions adjacent to each other are in contact with each other so as to share one side. The center point of the unit area in a row is located on a straight line connecting the center points of the unit areas at both ends of the row. The straight lines connecting the center points of the unit areas at both ends of each row are parallel to each other.
本実施例による加工方法を説明する。まず、fθレンズの中心軸上に、単位領域11−1の中心点13−1が位置するように(fθレンズの中心軸が、中心点13−1を通過するように)、XYステージ6を動作させて、加工対象物5の位置決めを行う。次に、XYステージ6を停止したまま、ガルバノスキャナを動作させながら、単位領域11−1内の被加工部にレーザ照射を行う。
A processing method according to this embodiment will be described. First, the
単位領域11−1内へのレーザ照射が完了したら、中心点13−1と13−6とを結ぶ直線の方向にXYステージ6を移動させ、fθレンズの中心軸上に、単位領域11−1に隣接する単位領域11−2の中心点13−2を位置させる。XYステージ6を停止したまま、ガルバノスキャナを動作させながら、単位領域11−2内の被加工部へのレーザ照射を行う。
When the laser irradiation into the unit region 11-1 is completed, the
引き続き、XYステージ6を、中心点13−1と13−6とを結ぶ直線の方向に移動させながら、1列目の残りの単位領域11−3〜11−6を加工する。被加工領域の縁を含む単位領域11−6の加工が終了したら、単位領域11−6に隣接し、2列目の単位領域11−7〜11−13の端である単位領域11−7の中心点13−7上に、fθレンズの中心軸が位置するようXYステージ6を移動させ、単位領域11−7の加工を行う。
Subsequently, the remaining unit regions 11-3 to 11-6 in the first row are processed while moving the
次いで、XYステージ6を、中心点13−7と13−13とを結ぶ直線の方向に移動させながら、2列目の残りの単位領域11−8〜11−13を加工する。2列目を加工するときのXYステージ6の移動の向きは、1列目を加工したときとは反対となる。
Next, the remaining unit regions 11-8 to 11-13 in the second row are processed while moving the
以後同様にして、単位領域11−14〜11−26を順次加工する。このように、ある単位領域の加工が終了したら、それに隣接する単位領域の加工を行うことを繰り返して、被加工領域20全体の加工を完了させる。言い換えると、ある中心点上にfθレンズの中心軸を位置させて加工が終了したら、その中心点に最近接する中心点上にfθレンズの中心軸を移動させて、加工することを繰り返す。XYステージの移動回数は、単位領域11−1の加工を開始してから単位領域11−26の加工が終了するまで、25回となる。図の矢印は、加工対象物表面におけるfθレンズの中心軸の移動方向示す。なお、XYステージの移動中は、レーザ光源からのレーザビームの出射を停止すること等により、被加工領域にレーザを入射させない。 Thereafter, the unit areas 11-14 to 11-26 are sequentially processed in the same manner. As described above, when the processing of a certain unit region is completed, the processing of the unit region adjacent to the unit region is repeated to complete the processing of the entire region to be processed 20. In other words, when the center of the fθ lens is positioned on a certain center point and the processing is completed, the processing is repeated by moving the center axis of the fθ lens on the center point closest to the center point. The number of movements of the XY stage is 25 times from the start of processing of the unit region 11-1 to the end of processing of the unit region 11-26. The arrow in the figure indicates the moving direction of the central axis of the fθ lens on the surface of the workpiece. During the movement of the XY stage, the laser is not incident on the region to be processed, for example, by stopping the emission of the laser beam from the laser light source.
なお、従来技術による正方形の単位領域が、破線で示す正方形12−1、12−2等である。これらはそれぞれ、円10−1に内接する正方形と合同である。重なりなくかつ隙間なく、4行7列に並んだ28個の正方形の単位領域12−1、12−2等の内部に、被加工領域20が含まれる。
Note that square unit regions according to the conventional technique are squares 12-1, 12-2, etc., indicated by broken lines. Each of these is congruent with the square inscribed in the circle 10-1. The to-be-processed area |
従来技術で加工する場合、正方形の単位領域の中心(対角線の交点)を、fθレンズの中心軸上に位置させて、その単位領域の加工を行えばよい。28個の正方形の単位領域を加工して、被加工領域20全体の加工を完了できる。XYステージの移動回数は27回となる。
When processing by the conventional technique, the center of the square unit area (intersection of diagonal lines) may be positioned on the central axis of the fθ lens and the unit area may be processed. By processing 28 square unit regions, processing of the
XYステージの1回の移動を挟んで、本実施例の方法では、円10−1の内接正六角形2つ分の面積を加工できる。一方、従来技術の方法では、円10−1の内接正方形2つ分の面積しか加工できない。 The area of two inscribed regular hexagons of the circle 10-1 can be processed by the method of this embodiment with one movement of the XY stage. On the other hand, the method of the prior art can process only the area of two inscribed squares of the circle 10-1.
このように、本実施例の加工方法では、従来技術の加工方法よりも単位領域の面積が広く、XYステージの移動回数が少なくなるので、加工時間の短縮化が図れる。 Thus, in the processing method of this embodiment, the area of the unit region is larger than that of the conventional processing method, and the number of movements of the XY stage is reduced, so that the processing time can be shortened.
相互に隣接する単位領域を順次加工する例を説明したが、単位領域を加工する順番はこれに限らない。ある単位領域を加工したら、その次に、それと隣接しない単位領域を加工しても構わない。 Although the example which processes the unit area | region adjacent to each other was demonstrated, the order which processes a unit area is not restricted to this. If a certain unit region is processed, then a unit region that is not adjacent to the unit region may be processed.
なお、相互に隣接する単位領域を順次加工する方法では、毎回のXYステージの移動距離が、隣り合う単位領域の中心間の距離で済む。よって、単位領域11−1〜11−26をすべて加工するときのXYステージの総移動距離を、最短にできる。 In the method of sequentially processing unit regions adjacent to each other, the movement distance of the XY stage each time can be the distance between the centers of adjacent unit regions. Therefore, the total movement distance of the XY stage when all the unit areas 11-1 to 11-26 are processed can be minimized.
すべての単位領域が合同である必要はない。例えば、図に斜線で示した領域30は、単位領域11−25の外接円内に存在すると同時に、単位領域11−26の外接円内にも存在する。
All unit areas need not be congruent. For example, the
よって、単位領域11−25から領域30を除いた領域を25番目の単位領域とし、単位領域11−26に領域30を付加した領域を26番目の単位領域としてもよい。中心点13−25上にfθレンズの中心軸を位置させて、この25番目の単位領域内を加工することができる。次いで、中心点13−26上にfθレンズの中心軸を位置させて、この26番目の単位領域内を加工することができる。
Therefore, the area obtained by removing the
このように、ある単位領域の外接円内と他の単位領域の外接円内とに共通して含まれる領域は、一方の単位領域が加工されるときに加工しても、他方の単位領域が加工されるときに加工してもよい。 As described above, an area that is commonly included in a circumscribed circle of one unit area and a circumscribed circle of another unit area is processed when one unit area is processed, but the other unit area is It may be processed when processed.
次に図4(A)を参照して、中心点(すなわち、各単位領域を加工するときの、fθレンズの中心軸と被加工面との交点)が、被加工面上にどのように位置しているか説明する。図4(A)は、図3に示した単位領域11−1、11−2、11−12、11−13を示す。 Next, referring to FIG. 4A, how the center point (that is, the intersection of the center axis of the fθ lens and the processing surface when processing each unit area) is positioned on the processing surface. Explain what you are doing. FIG. 4A shows the unit areas 11-1, 11-2, 11-12, and 11-13 shown in FIG.
各単位領域の加工時にfθレンズの中心軸が位置する中心点13−1、13−2、13−12、13−13は、正三角格子の格子点上に位置している。この正三角格子の格子間隔は、円10−1の半径を1とすると、3の平方根に一致する。以下、長さの単位は、fθレンズの加工可能領域の外周を示す円の半径を1として説明を続ける。 Center points 13-1, 13-2, 13-12, and 13-13 at which the central axis of the fθ lens is located when processing each unit region are located on lattice points of a regular triangular lattice. The lattice spacing of the equilateral triangular lattice coincides with the square root of 3, where the radius of the circle 10-1 is 1. Hereinafter, the unit of length will be described assuming that the radius of a circle indicating the outer periphery of the workable region of the fθ lens is 1.
各単位領域は、正三角格子のある格子点と、その格子点に最近接する6個の格子点の各々とを結ぶ線分の垂直二等分線で画定される正六角形と合同である。 Each unit region is congruent with a regular hexagon defined by a perpendicular bisector connecting a lattice point having a regular triangular lattice and each of six lattice points closest to the lattice point.
なお、従来技術の場合、fθレンズの中心軸は、正方形の単位領域の中心がなす正方格子の格子点上に位置する。正方格子の格子間隔は、2の平方根となる。 In the case of the prior art, the central axis of the fθ lens is located on a lattice point of a square lattice formed by the center of the square unit region. The lattice spacing of the square lattice is the square root of 2.
次に、図4(B)を参照して、格子間隔が3の平方根より短い正三角格子の格子点上に、中心軸が位置するようにfθレンズを配置して加工を行う変形例について説明する。 Next, with reference to FIG. 4B, a modified example in which processing is performed by arranging an fθ lens on a lattice point of a regular triangular lattice whose lattice interval is shorter than the square root of 3 so that the central axis is located will be described. To do.
図4(B)において、被加工面上に画定された、格子間隔が3の平方根より短い正三角格子の格子点上に、中心点13−1a〜13−4aが画定されている。各中心点13−1a〜13−4a上に、fθレンズの中心軸を位置させて、加工可能な領域が、それぞれ円10−1a〜10−4aの内部である。なお、これらの円は、図4(A)の円10−1と合同である。 In FIG. 4B, center points 13-1a to 13-4a are defined on lattice points of an equilateral triangular lattice defined on the surface to be processed and having a lattice interval shorter than the square root of 3. Regions that can be processed by positioning the central axis of the fθ lens on the respective center points 13-1a to 13-4a are inside the circles 10-1a to 10-4a, respectively. Note that these circles are the same as the circle 10-1 in FIG.
互いに合同な正六角形の単位領域11−1a〜11−4aが、図4(A)の単位領域と同様、重なりなくかつ隙間なく、2行2列に配置されている。各単位領域の中心は、中心点13−1a〜13−4aに一致している。なお説明のため、4つの単位領域、格子点のみを例示している。 The regular hexagonal unit regions 11-1a to 11-4a that are congruent to each other are arranged in two rows and two columns with no overlap and no gap, as in the unit region of FIG. The center of each unit region coincides with the center points 13-1a to 13-4a. For the sake of explanation, only four unit regions and lattice points are illustrated.
各単位領域は、正三角格子のある格子点と、その格子点に最近接する6個の格子点の各々とを結ぶ線分の垂直二等分線で画定される正六角形と合同である。 Each unit region is congruent with a regular hexagon defined by a perpendicular bisector connecting a lattice point with a regular triangular lattice and each of the six lattice points closest to the lattice point.
格子間隔が3の平方根より短いことに対応して、単位領域11−1a等は、円10−1aに内接する正六角形よりも小さい。格子間隔が短くなるほど、単位領域の面積は狭くなる。 Corresponding to the lattice spacing being shorter than the square root of 3, the unit regions 11-1a and the like are smaller than the regular hexagon inscribed in the circle 10-1a. The shorter the lattice interval, the smaller the area of the unit region.
格子間隔を、1.520より長くすれば(つまり、fθレンズの加工可能領域の外周を示す円の半径の1.520倍より長くすれば)、この単位領域を、円10−1aに内接する正方形より広くできる。したがって、被加工領域全体を加工するために必要な単位領域の個数を従来技術より少なくし得る。XYステージの移動回数を減らすことにより、加工時間の短縮化が図られる。 If the lattice interval is longer than 1.520 (that is, longer than 1.520 times the radius of the circle indicating the outer periphery of the workable region of the fθ lens), this unit region is inscribed in the circle 10-1a. Can be wider than a square. Therefore, the number of unit regions required for processing the entire region to be processed can be reduced as compared with the prior art. By reducing the number of movements of the XY stage, the processing time can be shortened.
なお、この値1.520は、以下のように導出される。半径1の円について、内接正方形の面積は2.000で、内接正六角形の面積は約2.598であり、内接正方形の面積は、内接正六角形の面積の約76.98%である。半径xの円の内接正六角形の面積が、半径1の円の内接正方形の面積と等しくなるとき、xは約0.8774(0.7698の平方根)となる。
This value 1.520 is derived as follows. For a circle of
半径1の円に内接する正六角形を敷詰めたときに、正六角形の中心がなす正三角格子の格子間隔は3の平方根となるから、半径xの円に内接する正六角形を敷詰めたときに、正六角形の中心がなす正三角格子の格子間隔は、3の平方根のx倍である約1.520となる。
When a regular hexagon inscribed in a circle with
なお、このように単位領域がfθレンズの加工可能領域に内接する正六角形より小さい場合、単位領域の中心を、格子点上(すなわち、fθレンズの中心軸上)に位置させなくても構わない。 When the unit area is smaller than the regular hexagon inscribed in the workable area of the fθ lens as described above, the center of the unit area may not be positioned on the lattice point (that is, on the central axis of the fθ lens). .
また、単位領域は、互いに合同な正六角形に設定しなくても構わない。各格子点上に配置されたfθレンズの加工可能領域内に含まれるのであれば、各単位領域は任意の形状及び大きさに設定して構わない。 In addition, the unit regions may not be set to the same regular hexagon. Each unit region may be set to an arbitrary shape and size as long as it is included in the processable region of the fθ lens arranged on each lattice point.
なお、図5を参照して説明するように、格子間隔を3の平方根より長くすることはできない。図5において、被加工面上に画定された、格子間隔が3の平方根より長い正三角格子の格子点上に、中心点13−1b〜13−4bが配置されている。各中心点13−1b〜13−4b上に、fθレンズの中心軸を位置させて、加工可能な領域が、円10−1b〜10−4bの内部である。例えば斜線で示す領域40のように、どの格子点上に配置されたfθレンズの加工可能領域内にも含まれない隙間の領域が発生する。このような領域は、加工することができない。したがって、格子間隔を3の平方根より長くする方法は採用できない。
As will be described with reference to FIG. 5, the lattice interval cannot be longer than the square root of 3. In FIG. 5, center points 13-1b to 13-4b are arranged on lattice points of a regular triangular lattice defined on the surface to be processed and having a lattice interval longer than the square root of 3. A region that can be processed by positioning the central axis of the fθ lens on each of the center points 13-1b to 13-4b is the inside of the circles 10-1b to 10-4b. For example, a gap area that is not included in the workable area of the fθ lens arranged on any lattice point is generated, such as a hatched
一方、格子間隔が3の平方根以下の正三角格子の格子点上に、中心軸が位置するようにfθレンズを移動させていけば、被加工領域内の任意の領域が、いずれかの格子点上に中心軸が位置するfθレンズの加工可能領域に含まれる(つまり、被加工領域が隈なくfθレンズの加工可能領域に覆われる)ようにできる。 On the other hand, if the fθ lens is moved so that the central axis is positioned on a lattice point of a regular triangular lattice having a lattice interval equal to or less than the square root of 3, an arbitrary region in the region to be processed becomes any lattice point. It can be included in the workable area of the fθ lens with the central axis positioned above (that is, the workable area is covered by the workable area of the fθ lens without any defects).
なお、レーザビームがパルスレーザビームである場合を説明したが、半導体レーザ等から出射する連続波レーザビームを用いた加工を行っても構わない。 Although the case where the laser beam is a pulse laser beam has been described, processing using a continuous wave laser beam emitted from a semiconductor laser or the like may be performed.
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。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
1 レーザ光源
2 折り返しミラー
3 ガルバノスキャナ
4 fθレンズ
5 加工対象物
6 XYステージ
7 制御装置
10 加工可能領域
11 (加工可能領域10に内接する)正六角形
12 (加工可能領域10に内接する)正方形
11−1〜11−26 単位領域
10−1、10−2 (単位領域を含む加工可能領域の外周に対応する)円
13−1〜13−26 (単位領域を含む加工可能領域の外周に対応する円の)中心点
20 被加工領域
DESCRIPTION OF
Claims (5)
(b)レーザビームを前記レンズに入射させ、該レンズに入射する前のレーザビームの進行方向を振り、前記加工対象物の表面にレーザビームを入射させる工程と、
(c)前記レンズの中心軸が、前記加工対象物の表面上に画定された前記正三角格子の他の格子点を通過するように、該レンズと該加工対象物とを位置決めする工程と、
(d)前記工程(b)と工程(c)とを、複数回繰り返し実施する工程と
を有するレーザ加工方法。 (A) Positioning the lens and the processing object so that the central axis of the lens for converging the laser beam passes through one lattice point of a regular triangular lattice defined on the surface of the processing object When,
(B) causing the laser beam to enter the lens, swinging the traveling direction of the laser beam before entering the lens, and causing the laser beam to enter the surface of the workpiece;
(C) positioning the lens and the processing object so that a central axis of the lens passes through other lattice points of the equilateral triangular lattice defined on the surface of the processing object;
(D) A laser processing method including a step of repeatedly performing the step (b) and the step (c) a plurality of times.
外部からの制御を受けて、前記レーザ光源から出射したレーザビームの進行方向を振るビーム走査器と、
加工対象物を保持し、外部からの制御を受けて、該加工対象物を移動させることができる保持台と、
前記ビーム走査器で進行方向を振られたレーザビームを収束させ、前記保持台に保持された加工対象物の表面に入射させるレンズと、
前記ビーム走査器と前記保持台とを制御する制御装置と
を有し、前記制御装置は、
(a)前記レンズの中心軸が、加工対象物の表面上に画定された正三角格子の1つの格子点を通過するように、前記保持台を制御する工程と、
(b)前記ビーム走査器を制御してレーザビームの進行方向を振り、前記加工対象物の表面にレーザビームを入射させる工程と、
(c)前記レンズの中心軸が、前記加工対象物の表面上に画定された前記正三角格子の他の格子点を通過するように、前記保持台を制御する工程と、
(d)前記工程(b)と工程(c)とを、複数回繰り返し実施する工程と
が実行されるように前記ビーム走査器と前記保持台とを制御するレーザ加工装置。 A laser light source for emitting a laser beam;
A beam scanner that shakes the traveling direction of the laser beam emitted from the laser light source under external control;
A holding table that holds the workpiece and receives the control from the outside to move the workpiece;
A lens that converges a laser beam whose traveling direction is swung by the beam scanner and makes the laser beam incident on the surface of an object to be processed held by the holding table;
A control device for controlling the beam scanner and the holding table, the control device,
(A) controlling the holding table so that the central axis of the lens passes one lattice point of a regular triangular lattice defined on the surface of the workpiece;
(B) controlling the beam scanner to swing the traveling direction of the laser beam and causing the laser beam to enter the surface of the workpiece;
(C) controlling the holding table so that the central axis of the lens passes through other lattice points of the regular triangular lattice defined on the surface of the workpiece;
(D) A laser processing apparatus that controls the beam scanner and the holding table so that a step of repeatedly performing the step (b) and the step (c) a plurality of times is executed.
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