JP2848052B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工装置に関
し、特に処理能力を低下させることなく、加工対象物に
対する加工衝撃を緩和して適切な加工ができるようにす
る技術に関する。
し、特に処理能力を低下させることなく、加工対象物に
対する加工衝撃を緩和して適切な加工ができるようにす
る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来のレーザ加工装置の概略の
構造を示す。同図の装置においては、パルスレーザ発振
器１から出射された加工レーザ光１３はビームエキスパ
ンダ２により拡大され、ダイクロイックミラー３と対物
レンズ５を介して加工対象物７に照射される。また、加
工対象物７の加工状態を観察するため、照明光１４が反
射ミラー９により加工レーザ光と同軸でダイクロイック
ミラー、対物レンズ５を介し加工対象物７に照射され
る。この照明光１４の加工対象物７からの反射光は再び
対物レンズ５、ダイクロイックミラー３、反射ミラー９
を通りＣＣＤカメラ１０に入射し、画像モニタ装置１１
によって観察される。
構造を示す。同図の装置においては、パルスレーザ発振
器１から出射された加工レーザ光１３はビームエキスパ
ンダ２により拡大され、ダイクロイックミラー３と対物
レンズ５を介して加工対象物７に照射される。また、加
工対象物７の加工状態を観察するため、照明光１４が反
射ミラー９により加工レーザ光と同軸でダイクロイック
ミラー、対物レンズ５を介し加工対象物７に照射され
る。この照明光１４の加工対象物７からの反射光は再び
対物レンズ５、ダイクロイックミラー３、反射ミラー９
を通りＣＣＤカメラ１０に入射し、画像モニタ装置１１
によって観察される。
【０００３】さらに、加工対象物７と加工用レーザ光と
の位置合わせ、すなわち加工位置決めは、Ｘ−Ｙステー
ジ６によって加工対象物７を移動することにより行わ
れ、該Ｘ−Ｙステージ６の移動は制御部１２によって制
御される。また、加工用の照射レーザ光のエネルギはエ
ネルギメータ８で測定し、制御部１２によりレーザ発振
器１の励起光出力を調整することによって、所定のエネ
ルギ値に設定される。
の位置合わせ、すなわち加工位置決めは、Ｘ−Ｙステー
ジ６によって加工対象物７を移動することにより行わ
れ、該Ｘ−Ｙステージ６の移動は制御部１２によって制
御される。また、加工用の照射レーザ光のエネルギはエ
ネルギメータ８で測定し、制御部１２によりレーザ発振
器１の励起光出力を調整することによって、所定のエネ
ルギ値に設定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図６に示さ
れるような従来のレーザ加工装置においては、レーザ発
振器１から出射されるパルスレーザ光の時間波形は常に
一定であり、これを任意に変えることはできなかった。
そして、微細加工を行う場合には、レーザパルス光のエ
ネルギおよび時間幅によってはレーザ照射領域に望まし
くない損傷を与える場合がある。ナノセカンド（ｎｓｅ
ｃ）オーダの短い時間幅のパルスのパルスレーザ光で加
工を行う場合、ピークパワー（パルスエネルギ／パルス
時間幅）が大きくなり、この場合は瞬時に加工が行われ
るため加工部周辺への熱拡散の影響は通常非常に少な
い。しかしながら、たとえば加工対象物上に酸化膜など
の構造物がある場合には、瞬時加工による周辺部への衝
撃力が大きくなり、周辺部のダメージや加工形状の劣化
が生じることがある。
れるような従来のレーザ加工装置においては、レーザ発
振器１から出射されるパルスレーザ光の時間波形は常に
一定であり、これを任意に変えることはできなかった。
そして、微細加工を行う場合には、レーザパルス光のエ
ネルギおよび時間幅によってはレーザ照射領域に望まし
くない損傷を与える場合がある。ナノセカンド（ｎｓｅ
ｃ）オーダの短い時間幅のパルスのパルスレーザ光で加
工を行う場合、ピークパワー（パルスエネルギ／パルス
時間幅）が大きくなり、この場合は瞬時に加工が行われ
るため加工部周辺への熱拡散の影響は通常非常に少な
い。しかしながら、たとえば加工対象物上に酸化膜など
の構造物がある場合には、瞬時加工による周辺部への衝
撃力が大きくなり、周辺部のダメージや加工形状の劣化
が生じることがある。
【０００５】このような加工衝撃力を弱めるために、レ
ーザ光のエネルギを小さくして複数のショットを行う方
法が考えられるが、レーザ発振器の出力繰り返し周波数
は通常数十ＫＨｚが限界であり、また、繰り返し周波数
の上昇とともに出射エネルギの安定性が低下してしま
う。実際に安定したエネルギで使用できるのは繰り返し
周波数が数ＫＨｚ程度までであり、従ってレーザパルス
の間隔は数十マイクロセカンドとなり、加工するための
ショット数が多くなればなるほど、レーザ加工装置の処
理能力が低下してしまう。
ーザ光のエネルギを小さくして複数のショットを行う方
法が考えられるが、レーザ発振器の出力繰り返し周波数
は通常数十ＫＨｚが限界であり、また、繰り返し周波数
の上昇とともに出射エネルギの安定性が低下してしま
う。実際に安定したエネルギで使用できるのは繰り返し
周波数が数ＫＨｚ程度までであり、従ってレーザパルス
の間隔は数十マイクロセカンドとなり、加工するための
ショット数が多くなればなるほど、レーザ加工装置の処
理能力が低下してしまう。
【０００６】本発明の目的は、このような従来の装置に
おける問題点に鑑み、レーザ加工装置において、短い時
間幅のレーザパルス光を使用した場合にも処理加工対象
物に悪影響を与えずかつ能力を低下させることもなしに
適切な加工ができるようにすることにある。
おける問題点に鑑み、レーザ加工装置において、短い時
間幅のレーザパルス光を使用した場合にも処理加工対象
物に悪影響を与えずかつ能力を低下させることもなしに
適切な加工ができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、レーザパルス光の供給が可能な光
源と、該光源から出射されたレーザパルス光を加工対象
物に導く光学系とを有するレーザ加工装置において、前
記光学系に、前記光源から出射されたレーザパルス光を
複数の光路に分岐し、分岐したレーザパルス光間に前記
加工対象物に達するまでの時間差をもたせた後再び１つ
の光路のみに導く光分割遅延手段を設けたことを特徴と
する。
め、本発明によれば、レーザパルス光の供給が可能な光
源と、該光源から出射されたレーザパルス光を加工対象
物に導く光学系とを有するレーザ加工装置において、前
記光学系に、前記光源から出射されたレーザパルス光を
複数の光路に分岐し、分岐したレーザパルス光間に前記
加工対象物に達するまでの時間差をもたせた後再び１つ
の光路のみに導く光分割遅延手段を設けたことを特徴と
する。
【０００８】前記光分割遅延手段としては、たとえば入
射レーザパルス光を複数の光路に分岐する部分透過鏡手
段と、分岐されたレーザパルス光を各光路ごとに異なる
長さの光路長を経た後元の光路に戻す反射鏡手段とを備
えたものとすることができる。
射レーザパルス光を複数の光路に分岐する部分透過鏡手
段と、分岐されたレーザパルス光を各光路ごとに異なる
長さの光路長を経た後元の光路に戻す反射鏡手段とを備
えたものとすることができる。
【０００９】あるいは、前記光分割遅延手段は、入射レ
ーザパルス光を複数の光路に分岐する光分割手段と、該
複数の光路の各々に結合され互いに異なる長さを有する
複数の光ファイバ手段と、該複数の光ファイバ手段の出
力を元の光路に戻す手段とを有するものとすることもで
きる。
ーザパルス光を複数の光路に分岐する光分割手段と、該
複数の光路の各々に結合され互いに異なる長さを有する
複数の光ファイバ手段と、該複数の光ファイバ手段の出
力を元の光路に戻す手段とを有するものとすることもで
きる。
【００１０】
【作用】上記構成においては、光源から出射されたレー
ザパルス光が複数の光路に分岐され、互いに時間差をも
たせた後に元の光路に戻され、加工対象物に照射され
る。従って、見かけ上レーザパルス光のパルス時間幅が
長くなり、ピークパワーを小さくすることができる。こ
のため、加工時に生ずる加工部分の周辺に対する衝撃力
を緩和して適切なレーザ加工を行うことができる。
ザパルス光が複数の光路に分岐され、互いに時間差をも
たせた後に元の光路に戻され、加工対象物に照射され
る。従って、見かけ上レーザパルス光のパルス時間幅が
長くなり、ピークパワーを小さくすることができる。こ
のため、加工時に生ずる加工部分の周辺に対する衝撃力
を緩和して適切なレーザ加工を行うことができる。
【００１１】また、１つのレーザパルス光を光学的に分
割し各光路長を変えることにより複数のパルス光に変換
する。このため各ショットにおけるレーザパルス光のパ
ルス間隔がナノセカンドオーダに短縮でき、レーザ加工
装置の処理能力にはほとんど影響をおよぼさない。
割し各光路長を変えることにより複数のパルス光に変換
する。このため各ショットにおけるレーザパルス光のパ
ルス間隔がナノセカンドオーダに短縮でき、レーザ加工
装置の処理能力にはほとんど影響をおよぼさない。
【００１２】なお、前記光分割遅延手段としては、上述
のように部分透過鏡手段および反射鏡手段を用いたも
の、複数の異なる長さを有する光ファイバ手段を用いた
ものなど任意の構成のものが使用できる。
のように部分透過鏡手段および反射鏡手段を用いたも
の、複数の異なる長さを有する光ファイバ手段を用いた
ものなど任意の構成のものが使用できる。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき
説明する。図１は、本発明の１実施例に関わるレーザ加
工装置の概略の構成を示す。同図のレーザ加工装置は、
前記図６に示される従来のレーザ加工装置の加工レーザ
光の光路中に光分割遅延部４を組込んだものである。そ
の他の部分は前記図６のものと同じであり、同一要素に
は同一参照数字が付されている。
説明する。図１は、本発明の１実施例に関わるレーザ加
工装置の概略の構成を示す。同図のレーザ加工装置は、
前記図６に示される従来のレーザ加工装置の加工レーザ
光の光路中に光分割遅延部４を組込んだものである。そ
の他の部分は前記図６のものと同じであり、同一要素に
は同一参照数字が付されている。
【００１４】光分割遅延部４は加工レーザ光を複数のビ
ームに分割し、各ビーム間に時間差をもたせた後再び元
の光路に戻すものである。
ームに分割し、各ビーム間に時間差をもたせた後再び元
の光路に戻すものである。
【００１５】図２は、光分割遅延部４の具体的な構成例
を示す。同図の光分割遅延部４は、１つの部分透過鏡１
７と、３つの反射ミラー１８，１９，２０を具備する。
加工レーザパルス光１５は、部分透過鏡１７を介して入
射し、反射ミラー１８，１９，２０によってたとえば直
角方向に反射され元の入射レーザパルス光１５と直角方
向に部分透過鏡１７に入射し、一部はレーザパルス出力
光１６として出力され、残りは部分透過鏡１７で再び直
角方向に反射されて各反射ミラー１８，１９，２０で形
成される光路に導かれる。なお、入射レーザパルス光１
５の一部は部分透過鏡１７で直接反射され出力レーザパ
ルス光１６の一部となる。このようにして、入射レーザ
パルス光１５が複数の光路に分割され、各光路ごとに異
なる光路長を経た後加工用レーザパルス光１６として出
力される。
を示す。同図の光分割遅延部４は、１つの部分透過鏡１
７と、３つの反射ミラー１８，１９，２０を具備する。
加工レーザパルス光１５は、部分透過鏡１７を介して入
射し、反射ミラー１８，１９，２０によってたとえば直
角方向に反射され元の入射レーザパルス光１５と直角方
向に部分透過鏡１７に入射し、一部はレーザパルス出力
光１６として出力され、残りは部分透過鏡１７で再び直
角方向に反射されて各反射ミラー１８，１９，２０で形
成される光路に導かれる。なお、入射レーザパルス光１
５の一部は部分透過鏡１７で直接反射され出力レーザパ
ルス光１６の一部となる。このようにして、入射レーザ
パルス光１５が複数の光路に分割され、各光路ごとに異
なる光路長を経た後加工用レーザパルス光１６として出
力される。
【００１６】このような光分割遅延構造において、たと
えば入射光の光強度をＩ０、部分透過鏡１７の反射率を
Ｒ、反射ミラー１８，１９，２０の反射率を１（１００
％）、各ミラー１７，１８，１９，２０により形成され
る光路長すなわちリング長をＬｃｍとすれば、△ｔ＝Ｌ
／３０ ｎｓｅｃ（ナノセカンド）間隔で遅延された、
光強度Ｉ０Ｒ （ｎ＝１）、Ｉ０Ｒｎ−２（１−Ｒ）２
（ｎ≧２）のパルス列が出射光として得られる。な
お、ｎはパルス番号を表し、ｎ＝１は入射レーザパルス
光１５が部分透過鏡１７によって反射されて直接出力光
となった場合を示し、ｎ≧２は入射レーザパルス光１５
が部分透過鏡１７から各ミラー１７，１８，１９，２０
で構成される光路を経由して出射される場合に対応す
る。
えば入射光の光強度をＩ０、部分透過鏡１７の反射率を
Ｒ、反射ミラー１８，１９，２０の反射率を１（１００
％）、各ミラー１７，１８，１９，２０により形成され
る光路長すなわちリング長をＬｃｍとすれば、△ｔ＝Ｌ
／３０ ｎｓｅｃ（ナノセカンド）間隔で遅延された、
光強度Ｉ０Ｒ （ｎ＝１）、Ｉ０Ｒｎ−２（１−Ｒ）２
（ｎ≧２）のパルス列が出射光として得られる。な
お、ｎはパルス番号を表し、ｎ＝１は入射レーザパルス
光１５が部分透過鏡１７によって反射されて直接出力光
となった場合を示し、ｎ≧２は入射レーザパルス光１５
が部分透過鏡１７から各ミラー１７，１８，１９，２０
で構成される光路を経由して出射される場合に対応す
る。
【００１７】図３は、反射ミラー１７の反射率を０．
３、反射ミラー１８，１９，２０の反射率をそれぞれ１
とした場合に得られる出力レーザパルス光１６の波形例
を示す。この場合のパルス間隔△ｔ＝Ｌ／３０（ｎｓｅ
ｃ）は前記各ミラー１７，１８，１９，２０で形成され
るリングの長さＬを調節することによって適宜所望の値
に設定することができる。
３、反射ミラー１８，１９，２０の反射率をそれぞれ１
とした場合に得られる出力レーザパルス光１６の波形例
を示す。この場合のパルス間隔△ｔ＝Ｌ／３０（ｎｓｅ
ｃ）は前記各ミラー１７，１８，１９，２０で形成され
るリングの長さＬを調節することによって適宜所望の値
に設定することができる。
【００１８】図４は、図１の装置に使用される光分割遅
延部４の別の構成例を示す。同図に示される光分割遅延
部は、入射した加工レーザ光２２を複数の光路に分割す
る光ファイバ分割部２９と、分割された各光路に結合さ
れた長さが異なる光ファイバ２４，２５，２６と、これ
らの光ファイバ２４，２５，２６を共通の光路に光学的
に結合するための光ファイバ結合部３０を具備する。各
光ファイバ２４，２５，２６は、たとえば、それぞれＤ
ｃｍの光路差を有するものとする。また、光ファイバ分
割部２９の入力側には加工レーザ光２２を受け入れるた
めの入射側光ファイバ２７が設けられており、また光フ
ァイバ結合部３０には遅延分割されたレーザ光を出力す
るための出射側光ファイバ２８が結合されている。
延部４の別の構成例を示す。同図に示される光分割遅延
部は、入射した加工レーザ光２２を複数の光路に分割す
る光ファイバ分割部２９と、分割された各光路に結合さ
れた長さが異なる光ファイバ２４，２５，２６と、これ
らの光ファイバ２４，２５，２６を共通の光路に光学的
に結合するための光ファイバ結合部３０を具備する。各
光ファイバ２４，２５，２６は、たとえば、それぞれＤ
ｃｍの光路差を有するものとする。また、光ファイバ分
割部２９の入力側には加工レーザ光２２を受け入れるた
めの入射側光ファイバ２７が設けられており、また光フ
ァイバ結合部３０には遅延分割されたレーザ光を出力す
るための出射側光ファイバ２８が結合されている。
【００１９】このような光分割遅延部においては、入射
側光ファイバ２７から入射した加工レーザ光２２は、光
ファイバ分割部２９を介して互いに光路長が異なる光フ
ァイバ２４，２５，２６を介し分割遅延された後再結合
され出射されるから、各光ファイバ２４，２５，２６の
光路差を適切に選択することによって、１つのレーザパ
ルス光を複数のパルス光を有するパルス列に変換するこ
とができる。
側光ファイバ２７から入射した加工レーザ光２２は、光
ファイバ分割部２９を介して互いに光路長が異なる光フ
ァイバ２４，２５，２６を介し分割遅延された後再結合
され出射されるから、各光ファイバ２４，２５，２６の
光路差を適切に選択することによって、１つのレーザパ
ルス光を複数のパルス光を有するパルス列に変換するこ
とができる。
【００２０】図５は、図４の装置によって得られるパル
ス列の波形３１の１例を示す。図４の分割遅延部によれ
ば、ほぼ強度の等しい３つのレーザパルス光を有するパ
ルス列が得られる。この場合、各レーザパルス光の間隔
は△ｔ′＝Ｄ／３０ ｎｓｅｃとなる。
ス列の波形３１の１例を示す。図４の分割遅延部によれ
ば、ほぼ強度の等しい３つのレーザパルス光を有するパ
ルス列が得られる。この場合、各レーザパルス光の間隔
は△ｔ′＝Ｄ／３０ ｎｓｅｃとなる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加工レ
ーザ光を分割し、分割した各レーザパルス光間に時間差
をもたせた後合成して加工対象物に照射するから、各レ
ーザパルス光のピークパワーを小さくすることができ、
加工対象物に対する加工衝撃が緩和され、加工部分周辺
に対する悪影響が防止できる。また、各ショット間の時
間間隔を遅延させることがないから、処理能力の低下が
防止できる。
ーザ光を分割し、分割した各レーザパルス光間に時間差
をもたせた後合成して加工対象物に照射するから、各レ
ーザパルス光のピークパワーを小さくすることができ、
加工対象物に対する加工衝撃が緩和され、加工部分周辺
に対する悪影響が防止できる。また、各ショット間の時
間間隔を遅延させることがないから、処理能力の低下が
防止できる。
【図１】本発明の１実施例に関わるレーザ加工装置の概
略の構成を示すブロック図である。
略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置に使用される光分割遅延部の第一の
構成例を示す説明図である。
構成例を示す説明図である。
【図３】図２の光分割遅延部によって得られるレーザパ
ルス光の波形を示すグラフである。
ルス光の波形を示すグラフである。
【図４】図１の装置において使用される光分割遅延手段
の別の構成例を示す説明図である。
の別の構成例を示す説明図である。
【図５】図４の光分割遅延手段によって得られる加工レ
ーザパルス光の波形を示すグラフである。
ーザパルス光の波形を示すグラフである。
【図６】従来のレーザ加工装置の概略の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
１ パルスレーザ発振器 ２ ビームエキスパンダ ３ ダイクロイックミラー ４ 光分割遅延部 ５ 対物レンズ ６ Ｘ−Ｙステージ ７ 加工対象物 ８ エネルギメータ ９ 反射ミラー １０ ＣＣＤカメラ １１ 画像モニタ装置 １２ 制御部 １７ 部分透過鏡 １８，１９，２０ 反射ミラー ２７ 入射側光ファイバ ２８ 出射側光フアイバ ２４，２５，２６ 光ファイバ ２９ 光ファイバ分割部 ３０ 光ファイバ結合部
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザパルス光の供給が可能な光源と、
該光源から出射されたレーザパルス光を加工対象物に導
く光学系とを有するレーザ加工装置において、 前記光学系に、前記光源から出射されたレーザパルス光
を複数の光路に分岐し、分岐したレーザパルス光間に前
記加工対象物に達するまでの時間差をもたせた後再び１
つの光路のみに導く光分割遅延手段を設けたことを特徴
とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記光分割遅延手段は入射レーザパルス
光を複数の光路に分岐する部分透過鏡手段と、分岐され
たレーザパルス光を各光路ごとに異なる長さの光路長を
経た後元の光路に戻す反射鏡手段を備えた請求項１に記
載のレーザ加工装置。 - 【請求項３】 前記光分割遅延手段は入射レーザパルス
光を複数の光路に分岐する光分割手段と、該複数の光路
の各々に結合され互いに異なる長さを有する複数の光フ
ァイバ手段と、該複数の光ファイバ手段の出力を元の光
路に戻す手段とを有する請求項１に記載のレーザ加工装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250410A JP2848052B2 (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250410A JP2848052B2 (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0557464A JPH0557464A (ja) | 1993-03-09 |
| JP2848052B2 true JP2848052B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=17207481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3250410A Expired - Fee Related JP2848052B2 (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2848052B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005014059A (ja) | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Ricoh Co Ltd | 超短パルスレーザ加工法及び加工装置並びに構造体 |
| US8728585B2 (en) * | 2004-09-06 | 2014-05-20 | Canon Machinery Inc. | Method for enhancing adhesion of thin film |
| US8093530B2 (en) | 2004-11-19 | 2012-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser cutting apparatus and laser cutting method |
| JP4856931B2 (ja) * | 2004-11-19 | 2012-01-18 | キヤノン株式会社 | レーザ割断方法およびレーザ割断装置 |
| DE602006004913D1 (de) * | 2005-04-28 | 2009-03-12 | Semiconductor Energy Lab | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern mittels Laserstrahlung |
| JP5724173B2 (ja) | 2009-11-16 | 2015-05-27 | オムロン株式会社 | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
| RU2647952C2 (ru) | 2011-12-07 | 2018-03-21 | Дженерал Атомикс | Способы и системы для применения в лазерной обработке |
| KR20180013450A (ko) * | 2016-07-29 | 2018-02-07 | 한국기계연구원 | 레이저 가공 장치 |
| JP7222991B2 (ja) | 2017-11-29 | 2023-02-15 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP3250410A patent/JP2848052B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0557464A (ja) | 1993-03-09 |
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