JP2008173652A

JP2008173652A - バリ取り方法

Info

Publication number: JP2008173652A
Application number: JP2007007405A
Authority: JP
Inventors: Ryuichiro Sasaki; 隆一郎笹木
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】単純で小型な移動機構を利用してバリの高さが僅かな微細バリでもバリのみを選択除去することができるバリ取り方法を提供すること。
【解決手段】レーザビームを所定の回転数の回転ウエッジ板で歳差運動状ビームに偏向回転させる偏向回転ステップと、前記歳差運動状レーザビームの節を結像光学系で集光レンズの入射瞳に伝達する伝達ステップと、前記歳差運動状ビームを集光レンズでワークのバリに集光する集光ステップと、前記集光ステップで集光されるレーザスポットの回転軌道円を前記バリの連続する方向に所定の走査速度で走査させる走査ステップと、を有することを特徴とするバリ取り方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、短パルスレーザビームを用いて切削加工部品、成形部品、打ち抜き部品等のバリ取りを行う方法に関する。

例えば、金属平板を打ち抜くと、図４のように、打ち抜く方向（矢印A方向）に延びるバリ５１がワーク５に生じる。バリは、通常、高さｈ、幅ｗ、長さｌ（エル）の３次元形状をしている。一方、レーザでバリを除去するためには、レーザビームを集光する必要があり、従来は、集光スポットをバリの長さｌ方向に主走査すると共に幅ｗ方向に副走査していた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−３１７６６０号公報

上記従来のバリ取り方法では、集光スポットの副走査にガルバノミラーとｆθレンズを使用している。ｆθレンズは、口径が大きいため焦点距離ｆが５０〜１００ｍｍと大きい（焦点深度が大きい。）。焦点深度が大きいと、バリの高さｈが５μｍ程度の微細なバリの場合、バリをワークから選択除去することができず、ワークも加工してしまう。また、上記従来のバリ取り方法では、レーザヘッドからのレーザビームをファイバに入射させ、ファイバの出射端をロボットハンドに取り付けられた移動機構で円形に振り回して副走査している。移動機構が複雑且つ大型であり、ファイバの破損の問題もある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、単純で小型な移動機構を利用してバリの高さが僅かな微細バリでもバリを選択除去することができるバリ取り方法を提供することを課題とする。

課題を解決するためになされた請求項1に係る発明は、レーザビームを所定の回転数の回転ウエッジ板で歳差運動状ビームに偏向回転させる偏向回転ステップと、前記歳差運動状レーザビームの節を結像光学系で集光レンズの入射瞳に伝達する伝達ステップと、前記歳差運動状ビームを集光レンズでワークのバリに集光する集光ステップと、前記集光ステップで集光される集光スポットの回転軌道円を前記バリの連続する方向に所定の走査速度で走査させる走査ステップと、を有することを特徴とするバリ取り方法である。

この発明では、歳差運動状レーザビームの節が集光レンズの入射瞳に伝達されてレーザビームが集光されるので、集光レンズに高倍率の（焦点距離の短い）顕微鏡対物レンズ等を使用でき、下部のワークに影響を与えないで上部の微細なバリを選択的に除去することができる。また、回転ウエッジ板でレーザビームを偏向回転するだけでレーザスポットの回転軌道円が得られるので、バリの連続する方向と直交する成分の副走査に別途複雑且つ大型の移動機構を必要としない。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバリ取り方法であって、前記回転軌道円の直径を前記バリの連続する方向と直交する成分以上に設定する直径設定ステップをさらに有することを特徴としている。

この発明では、回転軌道円の直径をバリの連続する方向と直交する成分以上に設定するので、直交するバリの成分を確実に除去することができる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のバリ取り方法であって、前記集光レンズのNAが０．３以上であることを特徴としている。

この発明では、集光レンズのNAが０．３以上であるので、ビームウエスト近辺での等エネルギ分布がバリ高さ方向で±４μｍ以下になり、約５μｍの微小高さのバリを選択除去することができる。

また、請求項４に係る発明は、請求項１に記載のバリ取り方法であって、前記レーザビームは、中心波長が５００〜２０００ｎｍ、パルス幅が１０ｆｓ〜５０ｐｓ、繰返し周波数が１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚであることを特徴としている。

ガラス、セラミックス、結晶といった硬脆材料、樹脂材料、金属材料、透明材料など幅広い材料のワークのバリを高速にアブレーション加工して除去することができる。

また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載のバリ取り方法であって、前記集光スポット径を２a、前記回転軌道円の直径を２ｒ、前記繰り返し周波数をｆとするとき、前記所定の回転数ｎ［ｒｐｓ］は（a/πｒ）ｆ以下であり、前記所定の走査速度ｖ［μｍ・ｓ^-1］と前記所定の回転数ｎ［ｒｐｓ］との比が前記集光スポット径２a［μｍ］以下であることを特徴としている。

この発明では、所定の回転数ｎ［ｒｐｓ］が（a/πｒ）ｆ以下であり、所定の走査速度ｖ［μｍ・ｓ^-1］と前記所定の回転数ｎ［ｒｐｓ］との比が集光スポット径２a［μｍ］以下であるので、バリの連続する方向と連続する方向に直交する方向とで、集光スポットが離間せず、バリを確実に除去することができる。

歳差運動状レーザビームの節が集光レンズの入射瞳に伝達されてレーザビームが集光されるので、集光レンズに高倍率の（焦点距離の短い）顕微鏡対物レンズ等を使用でき、下部のワークに影響を与えないで上部の微細なバリを選択的に除去することができる。

また、回転ウエッジ板でレーザビームを偏向回転するだけでレーザスポットの回転軌道円が得られるので、バリの連続する方向と直交する成分の副走査に別途複雑且つ大型の移動機構を必要としない。

本発明のバリ取り方法を図１〜６を用いて説明する。図１は、本発明のバリ取り方法を実施するためのバリ取り装置の概略構成図、図２は図１のワークの上面視図、図３はウエッジ板の回転数と集光スポットの連なりを説明するための図、図４はレーザスポットの回転軌道円でバリ取り加工する模式図、図５は集光レンズによるビームウエスト付近のエネルギ分布（シミュレーション結果）、図６は走査速度と回転軌道円の関係を説明する図である。

図１において、１はレーザビームＬを発生するレーザ光源、２はレーザビームＬが入射されて歳差運動状ビームＬa、Ｌbを出射する回転ウエッジ板、６２は回転ウエッジ板２が取り付けられる回転手段、３は歳差運動状ビームＬa、Ｌbをワーク５０に集光する集光レンズ、７は歳差運動状ビームＬa、Ｌbの節Ｎを集光レンズ３の入射瞳３１に伝達する結像光学系である。

レーザ光源１としては、ＣＯ₂レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ、半導体レーザ、ファイバレーザなどを用いることができる。レーザ光源１にＥｒとＹｂのいずれか一方または両方をドープしたファイバー共振器と増幅器を備え、中心波長が５００〜２０００ｎｍ、パルス幅が１０ｆｓ〜５０ｐｓ、繰返し周波数が１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚのレーザビームを発生するファイバレーザ（ＩＭＲＡ製フェムトライト）を用いるとよい。ガラス、セラミックス、結晶といった硬脆材料、樹脂材料、金属材料、透明材料など幅広い材料を高速にアブレーション加工することができる。

ウエッジ板２の材質は、偏向するレーザビームLの波長によって異なる。近赤外線より短い波長のレーザビームの場合は、例えばＢＫ７や石英を用い、CO₂レーザのように赤外線の場合は、例えばZnSeやNaClなどを用いるとよい。厚さは、分散によるパルス幅の拡大を少なくするため、できるだけ薄くするとよい。

ウエッジ板２の回転手段６は、中空シャフト６１の回りに回転する回転体６２を備えた、例えば電動モータである。回転手段６は、電動モータの他に光軸１０を中空シャフトとする中空シャフトモータ、中空シャフトエアスピンドル、中空シャフトエアタービンなどでもよい。

結像光学系７には、例えば複数の球面レンズからなるリレーレンズや、屈折率分布型ロッドレンズ、などを用いることができる。また、節Ｎを入力像として節N’を出力像としたときの結像倍率ｍ（＝Ｎ’／Ｎ）は、大きい方がよい。ｍが大きいと集光スポットPが小さくなる。

集光レンズ３は、入射瞳３１を持つテレセントリックレンズで、入射瞳３１が結像光学系７で伝達された節Ｎ’と一致するように配設されている。換言すれば、結像光学系７で節Ｎを入射瞳３１に伝達している。なお、集光レンズ３には、例えば顕微鏡対物レンズを使用することができる。

入射面２１と出射面２２のなす角度がαのウエッジ板２に光軸１０方向からレーザビームＬが入射すると、スネルの法則により光軸１０とθをなす方向に偏向され、実線で示すレーザビームＬaを出射する。θとαの間には次式の関係がある。

θ＝ｓｉｎ^-1［ｎｓｉｎα］−α （１）
ここで、ｎはウエッジ板２の屈折率である。

光軸１０とθをなすレーザビームＬaが集光レンズ３に入射すると、実線で示すようにレンズ３から焦点距離Ｆ離れた位置にあるワーク５の上面における光軸１０からｒの位置に集光され、集光スポットｐとなる。ｒとθには次式の関係がある。

ｒ＝Ｆｔａｎθ （２）
レーザビームＬが１８０°回転したウエッジ板２に入射すると、光軸１０と−θをなす方向に偏向され、点線で示すレーザビームＬbを出射する。

光軸１０と−θをなすレーザビームＬbが集光レンズ３に入射すると、やはり、点線で示すようにワーク物５の上面における光軸１０からｒの位置に集光され、集光スポットｐとなる。

図２は、図１のワーク５をＺ軸（光軸１０）方向から見た図であるが、ウエッジ板２が光軸１０の周りを矢印１１方向（図１参照。）に回転すると、集光スポットｐも矢印１２方向に順次形成され、半径ｒの回転軌道円４を描く。なお、レーザビームの波長をλ、ビーム径をＤとすると、シングルモードの場合、集光スポット径２ａは
２ａ＝Ｆ（４λ／πＤ）（３）
と表される。

レーザビームＬがｃｗレーザビームの場合、ウエッジ板２の回転数ｎ［ｒｐｓ］によらず、集光スポットｐが連続するので回転軌道円は図３aに示すようになる。一方、レーザビームＬが繰返し周波数ｆ〔ｃｐｓ〕のパルスレーザビームの場合、回転数ｎによっては集光スポットｐが繋がらず回転軌道円が図３ｂに示すようになることもある。図３ｂのように集光スポットが離間すると、その間のバリが加工されないので、バリの取り残しが起こってしまう。そこで、集光スポット同士が離間しないで少なくとも接する必要がある。集光スポットｐが接する図３ｃのような回転軌道円を得るためには、次式を満たすようにすればよい。

２πｒ≒２ａｆ／ｎ（４）
従って、バリの取り残しをなくすためには、少なくとも
ｎ≦（a/πｒ）ｆ（５）
である必要がある。また、例えば、集光スポットｐが１／４オーバーラップするためには、
２πｒ≒（３／４）２ａｆ／ｎ（４’）
を満たすようにすればよい。（４）、（４’）式からｆとｎを適当に組み合わせれば、集光スポットを任意の割合にオーバラップさせ得ることがわかる。

（１）式と（２）式から回転軌道円４の大きさ（半径ｒ）は、集光レンズ３の焦点距離Ｆ、ウエッジ板２のウエッジ角αで制御できることがわかる。

図４は、回転軌道円４でバリ取り加工する様子を模式的に示す図であが、集光スポットのフルーエンスをバリのアブレーション閾値以上に、回転軌道円の直径２ｒをバリ５１の連続する方向と直交する成分の幅ｗ以上に設定し、矢印１２方向に回転する回転軌道円４をバリ５１の連続するＹ方向（矢印Ｂ）に走査することで、バリを除去することができる。

図５は、λ＝１．５６μｍのときの集光レンズによるビームウエスト付近のエネルギ分布（シミュレーション結果）である。等エネルギ楕円の長軸（Ｚ方向）の長さがNAによって変化することがわかる。Ｚ＝０をバリ表面とし（バリ表面に集光レンズの焦点を合わせ）、最小楕円のフルーエンスをアブレーション閾値より少し高めに設定することで、NA＝０．１３のとき約１２μｍの深さまで、NA＝０．３１のとき約４μｍの深さまで、NA＝０．４７のとき約３μｍの深さまでバリが除去されることがわかる。従って、集光レンズのNAを０．３以上にすることで、バリ高さｈが約５μｍの微小なバリをワーク母材を加工しないで選択除去することができる。なお、本明細書では、バリの選択（的）除去とは、バリ除去時に母材への影響を低減できること（ほとんど母材に影響を与えずにバリを除去できること）を意味する。

なお、図４において、バリ高さｈが６μｍの場合、NA＝０．４７の集光レンズを使用して、最初バリの表面に焦点を合わせ、最初の走査で３μｍ除去し、次に焦点を表面から３μｍ下がった位置に合わせ、２回目の走査で残りのバリを除去することで、ワーク母材を加工しないでバリを選択除去することができる。

図４において、矢印Ｂ方向の走査速度が大きすぎると、図６aのように回転軌道が円にならずに螺旋状になり、集光スポットが照射されない領域ができ、バリが取り残されてしまう。従って、取り残しをなくすためには、図６ｂに示すように、回転軌道円が連続するように、回転軌道円の回転数ｎと回転軌道円の走査速度ｖを設定する必要がある。回転軌道円は１回転するのに１／ｎ秒かかり、１／ｎ秒の間に最大２a（集光スポット径）だけＢ方向に走査されるてもよいので、回転軌道円が連続するためには、
ｖ／ｎ≦２a （６）
とすればよい。

本実施例で使用したバリ取り装置は図７に示すように、レーザビームLを発生するレーザ光源１と、レーザビームＬの強度を調節するアッテネータ４５と、レーザビームＬをＯＮ−ＯＦＦ制御するシャッター４６と、レーザビームＬの偏光を制御する１／２波長板４７、１／４波長板４８と、折り曲げミラー１５と、レーザビームＬを歳差運動状ビームＬa、Ｌbにするモータ６に取り付けられたウエッジ板２と、歳差運動状ビームＬa、Ｌbの節Ｎを伝達する第１リレーレンズ７ａ、第２リレーレンズ７ｂと、歳差運動状レーザビームＬa、Ｌbを反射するダイクロイックミラー２１と、ダイクロイックミラー２１を反射した歳差運動状レーザビームＬa、Ｌbを集光する集光レンズ３と、集光レンズ３で集光された歳差運動状レーザビームＬa、ＬbがＺ軸方向から入射されるワーク５をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させるための移動ステージ９と、制御用パソコン４０と、を備える。

バリ取り装置は、さらに、ワーク５を可視光線で照明して観察するための可視光線を発生する観察光源１８と、観察光源１８からの可視光線を９０°曲げてダイクロイックミラー２１に入射させるハーフミラーを備えたカップラー１９と、集光レンズ３、ダイクロイックミラー２１、及びカップラー１９を介してワーク５０を撮像するＣＣＤカメラ２２を備える。

バリ取り装置は、さらに、折り曲げミラー１５、回転ウエッジ板２、第１リレーレンズ７ａ、第２リレーレンズ７ｂ、ダイクロイックミラー２１、集光レンズ３を配置する光学ベンチ３０と、光学ベンチ３０をＺ軸方向に駆動する駆動部（図示せず）と、を備える。

レーザ光源１を制御するコントローラ２０、アッテネータ４５、シャッター４６、１／２波長板４７、１／４波長板４８、３軸移動ステージ９、ＣＣＤカメラ２２、及び光学ベンチ３０の駆動部は、制御用パソコン４０に接続されており、レーザ光源１から発生するレーザビームＬとその強度の制御、シャッター４６のＯＮ−ＯＦＦ制御、偏光制御、ＣＣＤカメラ２２の撮像データ処理、駆動部と３軸移動ステージ９の駆動制御が行われる。

レーザ光源１は、Ｅｒドープのモードロックファイバレーザと、ファイバレーザから発振されたパルスレーザ光を受光して伸張されたパルスレーザ光を出力するファイバー伸張器と、伸張されたパルスレーザ光を受光してパルスを間引くパルス間引き器と、伸張されて間引かれたパルスレーザ光を受光して増幅されたパルスレーザ光を出力するＥｒドープのファイバー前置増幅器と、増幅されたレーザ光をさらに増幅するＥｒドープファイバ主増幅器と、増幅されたパルスレーザ光を受光して圧縮されたパルスレーザ光を出力する圧縮器と、を備える。レーザ光源１からは、シングルモードで中心波長が１．５６μｍ、最大平均出力が４００ｍＷ、パルス幅が９５０ｆｓ、繰り返し周波数ｆが２００ｋＨｚのレーザビームＬが出射される。

モータ６は、中空シャフトエアタービンで、回転数は最大２００，０００ｒｐｍまで可能である。

ワーク５は、図８に示す焼き入れ鋼でできた切削刃具であり、刃の先端に高さ約１μｍ、幅約４μｍのオーバハング状のバリ５１ができている。

集光スポットｐの回転軌道円４の直径をバリの幅４μｍ以上の１００μｍに設定するため、後述の集光レンズの焦点距離（Ｆ＝４ｍｍ）から、ウエッジ角度が０．７°のウエッジ板２を使用した。

本実施例では、下記のように第１リレーレンズ７ａ、第２リレーレンズ７ｂは、いずれも焦点距離１００ｍｍで、焦点距離の比が１：１であるが、例えば、焦点距離の比を１：０．５にすることで、上記の回転軌道円の直径を１／２の５０μｍにすることができる。焦点距離の比を１：ｍとすると、回転軌道円の直径がｍ倍になるので、集光レンズの焦点距離、ウエッジ板のウエッジ角度、リレーレンズの焦点距離の比の３者を適当に組み合わせることで、任意の直径の回転軌道円を得ることができる。

第１リレーレンズ７ａ、第２リレーレンズ７ｂは、いずれも焦点距離１００ｍｍの赤外アクロマートレンズを組み合わせたもので、１：１の実像を伝達することができる。すなわち、第１リレーレンズ７ａ及び第２リレーレンズ７ｂでウエッジ板２の上にある節Ｎが集光レンズ３の入射瞳３１に伝達され、Ｎ’となる。

集光レンズ３は、倍率５０倍（Ｆ＝４ｍｍ）の顕微鏡用赤外対物レンズで、入射瞳３１が鏡筒内のテレセントリックな位置にある。集光レンズのNA（開口数）は、バリの高さが約１μｍであることから０．５５に設定された（図５参照。）。

焦点距離４ｍｍ、NA＝０．５５の集光レンズによる集光スポット径２aは、約３μｍ（（３）式からの計算値）である。集光スポットの回転軌道円でのオーバラップ率を６６％にするため、２μｍ毎に１パルスが印加されるように、ウエッジ板（回転軌道円）の回転数を下記のように１２７４ｒｐｓと決めた。

２００ｋＨｚ×２μｍ＝４００，０００μｍ
４００，０００μｍ÷（１００μｍ×π）＝１，２７４ｒｐｓ
なお、上記のようにすると、（a/πｒ）ｆ＝１９１０ｒｐｓとなり、（５）式を満たしていることがわかる。

ビームウエスト付近のフルーエンスを鋼のアブレーション閾値（約０．１Ｊ／ｃｍ²）以上にする必要があり、集光レンズ３を通過後の平均パワーを３０ｍＷにした。

以上の条件下で、まず、レーザスポットの回転軌道円をバリの連続する矢印Ｂ方向（Ｙ軸方向）へ走査する速度ｖによってバリ取り結果がどのように変化するかを調べた。

先ず、アッテネータ４５を制御してレーザビームＬの平均パワーを０．５ｍＷにし、シャッター４６をＯＮする。次に、ＣＣＤカメラ２２で撮像した画像をパソコン４０のモニターで観察しながら、集光スポットｐが切削刃具５のバリ５１の表面に位置するように光学ベンチ３０の駆動部で光学ベンチ３０をＺ軸方向（矢印３２方向）に微動させる。次に、シャッター４６をＯＦＦにして、アッテネータ４５を制御してレーザビームＬの平均パワーを集光レンズ透過後３０ｍＷにする。次に、中空シャフトエアタービン６を１，２７４ｒｐｓで回転させながらシャッター４６をＯＮして切削刃具５をＹ軸方向にｖ〔μｍ／ｓ〕の速度で移動させた。

結果を表１に示す。表１は走査速度ｖとバリ取り結果の関係（回転数ｎ＝１２７４ｒｐｓ）を示すものである。○は、「バリ取り完全」を示し、 △は「バリ取りできるが、破線状に加工残りあり」の状態を示す。表１からｖ／ｎが３μｍ以下のとき○、すなわちバリ取りが完全であることがわかる。この結果は、上記のように集光スポット径２aが約３μｍのとき得られたもので、（６）式が実証されたことになる。

次に、集光スポットの回転軌道円の直径をバリの幅４μｍ以上の６μｍに設定するため、ウエッジ板２にウエッジ角度が０．０４°のウエッジ板を使用し、ｖ＝１０００〔μｍ／ｓ〕とした以外は同じ条件でバリ取りを行った。図９が、バリ取りを途中まで行った後の顕微鏡写真で、右上から左下にあるオーバーハング状のバリが途中まで取り除かれていることがわかる。

実施例１で使用したバリ取り装置（図７）を使用して、厚さ１１０μｍのステンレス薄板をファインブランキングで打ち抜いたワークのバリ取りを行った。図１０は、本実施例のワークを回転軌道円４でバリ取り加工する模式図である。ワーク５には、打ち抜き方向（矢印A方向）に延びる高さ約１２μｍ、幅約１０μｍのバリができている。

本実施例のレーザ光源１からは、シングルモードで中心波長が１．５６μｍ、最大平均出力が４００ｍＷ、パルス幅が９００ｆｓ、繰り返し周波数ｆが１９０ｋＨｚのレーザビームＬが出射される。

集光スポットｐの回転軌道円４の直径をバリの幅１０μｍ以上の８０μｍに設定するため、後述の集光レンズの焦点距離（Ｆ＝１０ｍｍ）から、ウエッジ角度が０．２°のウエッジ板２を使用した。

集光レンズ３は、倍率２０倍（Ｆ＝１０ｍｍ）の顕微鏡用赤外対物レンズで、入射瞳３１が鏡筒内のテレセントリックな位置にある。集光レンズのNA（開口数）は、バリの高さが約１２μｍであることから０．４に設定された。NA＝０．４の集光レンズの場合、ビームウエスト付近の最小等エネルギ楕円の長軸の長さが約３．５μｍである（図５参照。）ので、高さが１２μｍのバリを除去するために、最初バリの表面に焦点を合わせ、最初の走査で３μｍ除去し、次に焦点を表面から３μｍ下がった位置に合わせ、２回目の走査でさらに３μｍ除去し、次に焦点をさらに３μｍ下がった位置に合わせ、３回目の走査で３μｍ除去し、次に焦点をさらに３μｍ下がった位置に合わせ残りのバリを除去することことにした。

焦点距離１０ｍｍ、NA＝０．４の集光レンズによる集光スポット径２aは、約２．５μｍ（（３）式からの計算値）である。（a/πｒ）ｆ＝１８９０ｒｐｓであるので、（５）式を満たすように、ウエッジ板（回転軌道円）の回転数を２００ｒｐｓに設定した。

また、スポット径が２．５μｍで、回転数を２００ｒｐｓに設定したので、（６）式を満たすように、走査速度ｖを２００μｍ／ｓに設定した。

以上の条件で、バリ取り加工を行った結果が図１１の実体顕微鏡写真で、これから、バリのみが選択的に除去されていることがわかる。なお、本実施例では、集光スポットに窒素ガスを吹き付けながらバリ取り加工を行ったが、母材に対する焼けや変色などの熱影響がよく抑えられていることがわかる。本実施例では、バリのみが最終製品（打ち抜かれたワーク）に熱影響や、加工痕などを与えることなく除去することができた。

本発明のバリ取り方法を実施するためのバリ取り装置の概略構成図である。図１のワークの上面視図である。ウエッジ板の回転数と集光スポットの連なりを説明するための図である。集光スポットの回転軌道円でバリ取り加工する模式図である。集光レンズによるビームウエスト付近のエネルギ分布（シミュレーション結果）である。走査速度と回転軌道円の関係を説明する図である。実施例で使用するバリ取り装置の概略構成図である。実施例１のワークを回転軌道円４でバリ取り加工する模式図である。実施例１でバリ取りを途中まで行った後の顕微鏡写真である。実施例２のワークを回転軌道円４でバリ取り加工する模式図である。実施例２でバリ取りを途中まで行った後の顕微鏡写真である。

符号の説明

１光源
２ウエッジ板
３集光レンズ
４回転軌道円
５ワーク
７、７ａ、７ｂ結像光学系
３１入射瞳
５１バリ
Ｌレーザビーム
Ｌａ、Ｌｂ才差運動状ビーム
Ｎ、Ｎ’ 歳差運動状レーザビームの節
ｐ集光スポット

Claims

レーザビームを所定の回転数の回転ウエッジ板で歳差運動状ビームに偏向回転させる偏向回転ステップと、
前記歳差運動状レーザビームの節を結像光学系で集光レンズの入射瞳に伝達する伝達ステップと、
前記歳差運動状ビームを集光レンズでワークのバリに集光する集光ステップと、
前記集光ステップで集光される集光スポットの回転軌道円を前記バリの連続する方向に所定の走査速度で走査させる走査ステップと、を有することを特徴とするバリ取り方法。
前記回転軌道円の直径を前記バリの連続する方向と直交する成分以上に設定する直径設定ステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のバリ取り方法。
前記集光レンズのNAが０．３以上であることを特徴とする請求項１に記載のバリ取り方法。
前記レーザビームは、中心波長が５００〜２０００ｎｍ、パルス幅が１０ｆｓ〜５０ｐｓ、繰返し周波数が１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚであることを特徴とする請求項１に記載のバリ取り方法。
前記集光スポット径を２a、前記回転軌道円の直径を２ｒ、前記繰り返し周波数をｆとするとき、前記所定の回転数ｎ［ｒｐｓ］は（a/πｒ）ｆ以下であり、前記所定の走査速度ｖ［μｍ・ｓ^-1］と前記所定の回転数ｎ［ｒｐｓ］との比が前記集光スポット径２a［μｍ］以下であることを特徴とする請求項４に記載のバリ取り方法。