JP2942419B2 - レーザ加工装置、レーザ発振器およびレーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工装置、レーザ発振器およびレーザ加工方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を被照射体に照
射してレーザ加工を行うレーザ加工装置に関し、特に液
晶ディスプレイ用カラーフィルタの欠陥修正など各種電
子部品に微細加工を施したり、生体に種々の処理を施す
ために使用されるレーザ加工装置に関する。
射してレーザ加工を行うレーザ加工装置に関し、特に液
晶ディスプレイ用カラーフィルタの欠陥修正など各種電
子部品に微細加工を施したり、生体に種々の処理を施す
ために使用されるレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、紫外レーザ加工は、半導体分野を
初め、各分野への応用が広がりつつある。この紫外レー
ザ加工は、熱による加工ではなく、分子の結合を切断す
るアブレーション加工であるため、有機材料、例えば半
導体やカラーフィルタのオーバーコート、半導体多層膜
の樹脂膜などに微細な穴加工を施す場合の有効な手段と
しても活用されている。そのレーザ発振器としては、エ
キシマレーザ（例えばＫｒＦレーザ）が使用されること
が多く、このエキシマレーザによって有機材料等に対す
る質の高い加工が行われる。
初め、各分野への応用が広がりつつある。この紫外レー
ザ加工は、熱による加工ではなく、分子の結合を切断す
るアブレーション加工であるため、有機材料、例えば半
導体やカラーフィルタのオーバーコート、半導体多層膜
の樹脂膜などに微細な穴加工を施す場合の有効な手段と
しても活用されている。そのレーザ発振器としては、エ
キシマレーザ（例えばＫｒＦレーザ）が使用されること
が多く、このエキシマレーザによって有機材料等に対す
る質の高い加工が行われる。
【０００３】一方、上記の様な微細なレーザ加工を行う
場合は、レーザ照射位置の精度を上げる必要があるた
め、通常、固体レーザと顕微鏡とを一体化したレーザ加
工装置が使用される。ところが、固体レーザが出力する
レーザ光（基本波）は、近赤外の波長を持つため熱によ
る加工となり、上記の有機材料などに対する加工には適
さない。したがって、紫外レーザ加工においても、その
レーザ照射位置の精度を上げようとすると、エキシマレ
ーザと顕微鏡を一体化したレーザ加工装置を使用するこ
とが要請される。
場合は、レーザ照射位置の精度を上げる必要があるた
め、通常、固体レーザと顕微鏡とを一体化したレーザ加
工装置が使用される。ところが、固体レーザが出力する
レーザ光（基本波）は、近赤外の波長を持つため熱によ
る加工となり、上記の有機材料などに対する加工には適
さない。したがって、紫外レーザ加工においても、その
レーザ照射位置の精度を上げようとすると、エキシマレ
ーザと顕微鏡を一体化したレーザ加工装置を使用するこ
とが要請される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、エキシマレー
ザは装置が大きいため、顕微鏡と一体に構成することは
困難である。
ザは装置が大きいため、顕微鏡と一体に構成することは
困難である。
【０００５】また、顕微鏡と一体に構成しようとする
と、顕微鏡に可視光から紫外光までを透過する光学系を
使用する必要がある。３００ｎｍ程度の紫外光までは、
その光学系をレンズ設計や光学材料、コーティング等に
おいて変更すれば対応することができるが、３００ｎｍ
以下の紫外光に対しては、その光学系に溶融石英などの
高価な材料を使わなければならなくなり、可視光から紫
外光までを透過する光学系を構成するのが困難になる。
と、顕微鏡に可視光から紫外光までを透過する光学系を
使用する必要がある。３００ｎｍ程度の紫外光までは、
その光学系をレンズ設計や光学材料、コーティング等に
おいて変更すれば対応することができるが、３００ｎｍ
以下の紫外光に対しては、その光学系に溶融石英などの
高価な材料を使わなければならなくなり、可視光から紫
外光までを透過する光学系を構成するのが困難になる。
【０００６】さらに、エキシマレーザは、装置が大型化
するだけでなく、特殊なガスを消費するのでその取扱い
も容易でなく、集光光学系を含め多大な設備投資が必要
になる。このように、紫外光を用いて微細加工を精度良
く行おうとする場合、エキシマレーザそのものの使用に
限界があった。
するだけでなく、特殊なガスを消費するのでその取扱い
も容易でなく、集光光学系を含め多大な設備投資が必要
になる。このように、紫外光を用いて微細加工を精度良
く行おうとする場合、エキシマレーザそのものの使用に
限界があった。
【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、簡単な設備と低コストで、紫外光での微細加
工を精度良く行うことができるレーザ加工装置を提供す
ることを目的とする。
のであり、簡単な設備と低コストで、紫外光での微細加
工を精度良く行うことができるレーザ加工装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザ光を被照射体に照射してレーザ加
工を行うレーザ加工装置において、３００ｎｍ〜４００
ｎｍの波長の紫外光を出力するレーザ発振部と、前記被
照射体上における前記紫外光の照射位置を示すためのガ
イド光を出射する照明光源と、前記照明光源より出射さ
れたガイド光と前記紫外光とを合成する合成部と、前記
紫外光及び前記ガイド光のビーム形状を変化させる絞り
と、前記レーザ発振部の出力側に、前記紫外光と前記ガ
イド光とを透過する光学系を有し、前記絞りにより決め
られた前記紫外光及びガイド光のビーム形状が前記被照
射体上に結像するように構成した顕微鏡部と、を備える
ことを特徴とするレーザ加工装置が、提供される。
決するために、レーザ光を被照射体に照射してレーザ加
工を行うレーザ加工装置において、３００ｎｍ〜４００
ｎｍの波長の紫外光を出力するレーザ発振部と、前記被
照射体上における前記紫外光の照射位置を示すためのガ
イド光を出射する照明光源と、前記照明光源より出射さ
れたガイド光と前記紫外光とを合成する合成部と、前記
紫外光及び前記ガイド光のビーム形状を変化させる絞り
と、前記レーザ発振部の出力側に、前記紫外光と前記ガ
イド光とを透過する光学系を有し、前記絞りにより決め
られた前記紫外光及びガイド光のビーム形状が前記被照
射体上に結像するように構成した顕微鏡部と、を備える
ことを特徴とするレーザ加工装置が、提供される。
【０００９】
【作用】紫外光及びガイド光は合成部で合成され、絞り
でビーム形状を加工形状に対応して変えられる。紫外光
とガイド光は顕微鏡部によってそのビーム形状が被照射
体上に結像するように集光される。
でビーム形状を加工形状に対応して変えられる。紫外光
とガイド光は顕微鏡部によってそのビーム形状が被照射
体上に結像するように集光される。
【００１０】そして、ガイド光によって被照射体上のビ
ーム形状を確認し、紫外光によって加工を行う。
ーム形状を確認し、紫外光によって加工を行う。
【００１１】
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明のレーザ加工装置の構成を示す図
である。図において、レーザ加工装置は、３００ｎｍ〜
４００ｎｍの波長の紫外光を出力するレーザ発振部１、
及びレーザ照射位置での被照射体４を観察すると共に加
工像をモニタする機能を有する顕微鏡部２から構成され
る。なお、ここでは、被照射体４にポリイミドフィルム
を用いそのポリイミドフィルムに穴加工を施す場合につ
いて説明する。
明する。図１は本発明のレーザ加工装置の構成を示す図
である。図において、レーザ加工装置は、３００ｎｍ〜
４００ｎｍの波長の紫外光を出力するレーザ発振部１、
及びレーザ照射位置での被照射体４を観察すると共に加
工像をモニタする機能を有する顕微鏡部２から構成され
る。なお、ここでは、被照射体４にポリイミドフィルム
を用いそのポリイミドフィルムに穴加工を施す場合につ
いて説明する。
【００１３】レーザ発振部１の紫外レーザ発振器１００
は、全反射ミラー１０１、発振媒体であるＮｄ：ＹＡＧ
ロッド１０２、ポラライザ１０３、Ｑスイッチ素子１０
４及び出力ミラー１０５から成るＹＡＧレーザ構成部分
において、基本波である１０６４ｎｍ波長のレーザ光を
出力する。その基本波は、第１の波長変換素子であるＫ
ＴＰ１０６で２倍波（第２次高調波）の５３２ｎｍ波長
のレーザ光に変換され、さらに、第２の波長変換素子で
あるＢＢＯ１０７で３倍波（第３次高調波）の３５５ｎ
ｍ波長のレーザ光に変換される。この３倍波は紫外域の
レーザ光である。波長変換素子１０７からは上記の基本
波、２倍波及び３倍波が同時に出射され、紫外透過フィ
ルタ１０８に入射する。紫外透過フィルタ１０８は、そ
の基本波、２倍波及び３倍波のうち３倍波のみを通過さ
せ、その３倍波（以下「紫外光」という）はダイクロイ
ックミラー１３に入射する。
は、全反射ミラー１０１、発振媒体であるＮｄ：ＹＡＧ
ロッド１０２、ポラライザ１０３、Ｑスイッチ素子１０
４及び出力ミラー１０５から成るＹＡＧレーザ構成部分
において、基本波である１０６４ｎｍ波長のレーザ光を
出力する。その基本波は、第１の波長変換素子であるＫ
ＴＰ１０６で２倍波（第２次高調波）の５３２ｎｍ波長
のレーザ光に変換され、さらに、第２の波長変換素子で
あるＢＢＯ１０７で３倍波（第３次高調波）の３５５ｎ
ｍ波長のレーザ光に変換される。この３倍波は紫外域の
レーザ光である。波長変換素子１０７からは上記の基本
波、２倍波及び３倍波が同時に出射され、紫外透過フィ
ルタ１０８に入射する。紫外透過フィルタ１０８は、そ
の基本波、２倍波及び３倍波のうち３倍波のみを通過さ
せ、その３倍波（以下「紫外光」という）はダイクロイ
ックミラー１３に入射する。
【００１４】レーザ発振部１には、さらに、上記の紫外
レーザ発振器１００の出射側に照明光源１１及び絞り１
４が設けられている。照明光源１１のガイド光は、集光
レンズ１２で集光された後、上記のダイクロイックミラ
ー１３に入射する。ダイクロイックミラー１３は、入射
してきた紫外光とガイド光を合成して絞り１４に出射す
る。絞り１４は、所望の加工形状を得るべく紫外光のビ
ーム形状を変化させるためのものである。
レーザ発振器１００の出射側に照明光源１１及び絞り１
４が設けられている。照明光源１１のガイド光は、集光
レンズ１２で集光された後、上記のダイクロイックミラ
ー１３に入射する。ダイクロイックミラー１３は、入射
してきた紫外光とガイド光を合成して絞り１４に出射す
る。絞り１４は、所望の加工形状を得るべく紫外光のビ
ーム形状を変化させるためのものである。
【００１５】レーザ発振部１の後段にはダイクロイック
ハーフミラー２１が設けられる。このダイクロイックハ
ーフミラー２１は、紫外光及びガイド光を透過し、その
紫外光及びガイド光は顕微鏡部２の本体部分２Ｂに入射
する。また、ダイクロイックハーフミラー２１は被照射
体４の加工像をモニタ側に導く。すなわち、被照射体４
の加工像は、ダイクロイックハーフミラー２１で反射さ
れ、リレーレンズ２２ａ、折り返し用ミラー２３及びリ
レーレンズ２２ｂを経由してテレビ観察用または写真撮
影用のカメラ２４に導かれる。このダイクロイックハー
フミラー２１からカメラ２４までは、顕微鏡部２のモニ
タ部分２Ａを構成している。
ハーフミラー２１が設けられる。このダイクロイックハ
ーフミラー２１は、紫外光及びガイド光を透過し、その
紫外光及びガイド光は顕微鏡部２の本体部分２Ｂに入射
する。また、ダイクロイックハーフミラー２１は被照射
体４の加工像をモニタ側に導く。すなわち、被照射体４
の加工像は、ダイクロイックハーフミラー２１で反射さ
れ、リレーレンズ２２ａ、折り返し用ミラー２３及びリ
レーレンズ２２ｂを経由してテレビ観察用または写真撮
影用のカメラ２４に導かれる。このダイクロイックハー
フミラー２１からカメラ２４までは、顕微鏡部２のモニ
タ部分２Ａを構成している。
【００１６】顕微鏡部２の本体部分２Ｂに入射した紫外
光及びガイド光は、被照射体４の像を一旦結像させるた
めの結像レンズ３１ａ、レーザ光路調整のためのシリン
ダガラス３２、結像レンズ３１ｂ、照明用ハーフミラー
３３及び対物レンズ３４を経由して被照射体４に照射さ
れる。そのときの被照射体４上での結像は、絞り１４で
のビーム形状を縮小した形状となり、その形状でレーザ
加工が行われる。
光及びガイド光は、被照射体４の像を一旦結像させるた
めの結像レンズ３１ａ、レーザ光路調整のためのシリン
ダガラス３２、結像レンズ３１ｂ、照明用ハーフミラー
３３及び対物レンズ３４を経由して被照射体４に照射さ
れる。そのときの被照射体４上での結像は、絞り１４で
のビーム形状を縮小した形状となり、その形状でレーザ
加工が行われる。
【００１７】また、顕微鏡部２には、被照射体４を拡大
して肉眼で観察するための接眼レンズ３７が設けられて
いる。接眼レンズ３７で観察する場合は、上記のシリン
ダガラス３２は光路から外され、その代わりにダハプリ
ズム３８が光路に入る。この状態で通常の顕微鏡と同様
の構成となり、レーザ発振部１と顕微鏡部２のモニタ部
分２Ａは、光路から遮断される。したがって、接眼レン
ズ３７での観察時には、レーザを発振しても被照射体４
や接眼レンズ３７にレーザ光が達することがなく眼の安
全が確保される。逆に、レーザ加工状態では、ダハプリ
ズム３８が光路から外れシリンダガラス３２が光路に入
るため、接眼レンズ３７は使用できない。したがって、
レーザ加工時にレーザ光が接眼レンズ３７から出ること
はなく、この点でも同様に眼の安全が確保される。
して肉眼で観察するための接眼レンズ３７が設けられて
いる。接眼レンズ３７で観察する場合は、上記のシリン
ダガラス３２は光路から外され、その代わりにダハプリ
ズム３８が光路に入る。この状態で通常の顕微鏡と同様
の構成となり、レーザ発振部１と顕微鏡部２のモニタ部
分２Ａは、光路から遮断される。したがって、接眼レン
ズ３７での観察時には、レーザを発振しても被照射体４
や接眼レンズ３７にレーザ光が達することがなく眼の安
全が確保される。逆に、レーザ加工状態では、ダハプリ
ズム３８が光路から外れシリンダガラス３２が光路に入
るため、接眼レンズ３７は使用できない。したがって、
レーザ加工時にレーザ光が接眼レンズ３７から出ること
はなく、この点でも同様に眼の安全が確保される。
【００１８】被照射体４の像は、ダハプリズム３８及び
結像レンズ３１ｃを経由して接眼レンズ３７に導かれ
る。この接眼レンズ３７で被照射体４を観察する場合、
観察用照明光源３６の照明光が用いられる。観察用照明
光源３６の照明光はケーラー照明系３５、照明用ハーフ
ミラー３３及び対物レンズ３４を経由して被照射体４を
照明する。
結像レンズ３１ｃを経由して接眼レンズ３７に導かれ
る。この接眼レンズ３７で被照射体４を観察する場合、
観察用照明光源３６の照明光が用いられる。観察用照明
光源３６の照明光はケーラー照明系３５、照明用ハーフ
ミラー３３及び対物レンズ３４を経由して被照射体４を
照明する。
【００１９】なお、上記の結像レンズ３１ｂから対物レ
ンズ３４までの系列は、顕微鏡部２の本体部分２Ｂを構
成し、接眼レンズ３７の系列及び観察用照明光源３６の
系列は顕微鏡部２の接眼観察部分２Ｃを構成している。
ンズ３４までの系列は、顕微鏡部２の本体部分２Ｂを構
成し、接眼レンズ３７の系列及び観察用照明光源３６の
系列は顕微鏡部２の接眼観察部分２Ｃを構成している。
【００２０】上記のレーザ加工装置において、ダイクロ
イックミラー１３から、ダイクロイックハーフミラー２
１、結像レンズ３１ａ、シリンダガラス３２、結像レン
ズ３１ｂ、照明用ハーフミラー３３を経て対物レンズ３
４に至る光学系は、紫外光と可視光（ガイド光）の双方
が合成されて透過する。このため、これらの光学系は、
紫外光と可視光の両波長での透過率の向上、収差の減
少、耐レーザパワー密度の向上等を考慮して設計され、
その設計に基づいてレンズの曲率半径や光学材料、コー
ティング条件等が決定されている。このような紫外光と
可視光の双方を透過する光学系としては、例えば石英を
主成分とする紫外光透過型ガラスから成る光学部材に、
高屈折率物質（ＣｅＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、Ｌａ
Ｆ3 等）と、低屈折率物質（ＳｉＯ2 、ＡｌＦ3 、Ｍｇ
Ｆ2 等）とを交互に積層した誘電体多層膜を被着させて
形成したものがある。
イックミラー１３から、ダイクロイックハーフミラー２
１、結像レンズ３１ａ、シリンダガラス３２、結像レン
ズ３１ｂ、照明用ハーフミラー３３を経て対物レンズ３
４に至る光学系は、紫外光と可視光（ガイド光）の双方
が合成されて透過する。このため、これらの光学系は、
紫外光と可視光の両波長での透過率の向上、収差の減
少、耐レーザパワー密度の向上等を考慮して設計され、
その設計に基づいてレンズの曲率半径や光学材料、コー
ティング条件等が決定されている。このような紫外光と
可視光の双方を透過する光学系としては、例えば石英を
主成分とする紫外光透過型ガラスから成る光学部材に、
高屈折率物質（ＣｅＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＨｆＯ2 、Ｌａ
Ｆ3 等）と、低屈折率物質（ＳｉＯ2 、ＡｌＦ3 、Ｍｇ
Ｆ2 等）とを交互に積層した誘電体多層膜を被着させて
形成したものがある。
【００２１】この紫外光とガイド光の内、紫外光は、被
照射体４に照射されて被照射体４に微細な穴加工を施
す。一方、ガイド光は、上述したように、紫外光と同時
に被照射体４に照射される。そのガイド光による被照射
体４の像はダイクロイックハーフミラー２１等を経由し
てカメラ２４に導かれる。すなわち、レーザ加工時にカ
メラ２４も同時に使用することができ、そのカメラ２４
にモニタを接続することで、被照射体４の加工像をリア
ルタイムにかつレーザ光と同軸で観察することができ
る。したがって、操作性に優れたレーザ加工装置とな
る。また、ガイド光は、紫外光と同様に、絞り１４で所
望の加工形状に形成されて被照射体４の面に結像する。
結像した絞り像は、カメラ２４で観察することができる
ので、レーザの照準光として利用することができ、この
点でも、レーザ加工時の操作が非常に容易になる。
照射体４に照射されて被照射体４に微細な穴加工を施
す。一方、ガイド光は、上述したように、紫外光と同時
に被照射体４に照射される。そのガイド光による被照射
体４の像はダイクロイックハーフミラー２１等を経由し
てカメラ２４に導かれる。すなわち、レーザ加工時にカ
メラ２４も同時に使用することができ、そのカメラ２４
にモニタを接続することで、被照射体４の加工像をリア
ルタイムにかつレーザ光と同軸で観察することができ
る。したがって、操作性に優れたレーザ加工装置とな
る。また、ガイド光は、紫外光と同様に、絞り１４で所
望の加工形状に形成されて被照射体４の面に結像する。
結像した絞り像は、カメラ２４で観察することができる
ので、レーザの照準光として利用することができ、この
点でも、レーザ加工時の操作が非常に容易になる。
【００２２】図２はポリイミドフィルムの分光特性を示
す図である。図において、横軸はレーザ光の波長λを、
縦軸は透過率Ｔを示す。ポリイミドフィルムは、レーザ
光の波長λが略４００ｎｍ以下では、透過率Ｔが０％と
なるため紫外光を良く吸収し、略４００ｎｍ以上では透
過率Ｔが８０％近くまで上がるため可視光や赤外光を透
過してしまう。すなわち、ポリイミドフィルムには、可
視光や赤外光に比べて紫外光の方が効率良く吸収され
る。したがって、ポリイミドフィルムにレーザ加工を施
す場合は、紫外光を用いた方が、良好な加工が行われ
る。
す図である。図において、横軸はレーザ光の波長λを、
縦軸は透過率Ｔを示す。ポリイミドフィルムは、レーザ
光の波長λが略４００ｎｍ以下では、透過率Ｔが０％と
なるため紫外光を良く吸収し、略４００ｎｍ以上では透
過率Ｔが８０％近くまで上がるため可視光や赤外光を透
過してしまう。すなわち、ポリイミドフィルムには、可
視光や赤外光に比べて紫外光の方が効率良く吸収され
る。したがって、ポリイミドフィルムにレーザ加工を施
す場合は、紫外光を用いた方が、良好な加工が行われ
る。
【００２３】また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの３倍波である
３５５ｎｍの波長での透過率Ｔは、その４倍波（波長２
６６ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）
の透過率Ｔと同じく０％である。しかも、波長が３００
ｎｍ以下になると顕微鏡部２の各光学系に高価な溶融石
英等を用いて対応する必要があるのに対し、波長が３０
０ｎｍ以上の紫外光では、その光学系に設計レベルでの
変更を加えるだけで対応することができる。
３５５ｎｍの波長での透過率Ｔは、その４倍波（波長２
６６ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）
の透過率Ｔと同じく０％である。しかも、波長が３００
ｎｍ以下になると顕微鏡部２の各光学系に高価な溶融石
英等を用いて対応する必要があるのに対し、波長が３０
０ｎｍ以上の紫外光では、その光学系に設計レベルでの
変更を加えるだけで対応することができる。
【００２４】すなわち、３００ｎｍ以上の紫外光でレー
ザ加工を施すようにすれば、簡単に低コストで顕微鏡部
２の各光学系を構成することができると共に、３００ｎ
ｍ以下の波長のレーザ光で行うのと同様の精度で微細な
レーザ加工を行うことができる。
ザ加工を施すようにすれば、簡単に低コストで顕微鏡部
２の各光学系を構成することができると共に、３００ｎ
ｍ以下の波長のレーザ光で行うのと同様の精度で微細な
レーザ加工を行うことができる。
【００２５】図３はポリイミドフィルムに穴加工を施し
た場合を示す図であり、（Ａ）はＮｄ：ＹＡＧレーザの
３倍波３５５ｎｍの紫外光による加工例を、（Ｂ）はＮ
ｄ：ＹＡＧレーザの２倍波５３２ｎｍの緑色可視光での
加工例をそれぞれ示す。ポリイミドフィルム４０の厚さ
は約１０μｍである。図３（Ａ）に示すように、ポリイ
ミドフィルム４０に紫外光で穴加工を施すと、穴径が１
５μｍの真円に近い穴４１ａが得られた。一方、図３
（Ｂ）に示すように、ポリイミドフィルム４０に可視光
で穴加工を施すと、穴径は少し大きくなり２２μｍの穴
４２ａが得られた。その形状も真円から少し歪んだ形状
となる。図３（Ａ）の穴４１ａの周囲には、加工時の熱
によると思われる影部４１ｂが発生するが、その影部４
１ｂは図３（Ｂ）の影部４２ｂに比べてはるかに小さい
程度で収まっている。
た場合を示す図であり、（Ａ）はＮｄ：ＹＡＧレーザの
３倍波３５５ｎｍの紫外光による加工例を、（Ｂ）はＮ
ｄ：ＹＡＧレーザの２倍波５３２ｎｍの緑色可視光での
加工例をそれぞれ示す。ポリイミドフィルム４０の厚さ
は約１０μｍである。図３（Ａ）に示すように、ポリイ
ミドフィルム４０に紫外光で穴加工を施すと、穴径が１
５μｍの真円に近い穴４１ａが得られた。一方、図３
（Ｂ）に示すように、ポリイミドフィルム４０に可視光
で穴加工を施すと、穴径は少し大きくなり２２μｍの穴
４２ａが得られた。その形状も真円から少し歪んだ形状
となる。図３（Ａ）の穴４１ａの周囲には、加工時の熱
によると思われる影部４１ｂが発生するが、その影部４
１ｂは図３（Ｂ）の影部４２ｂに比べてはるかに小さい
程度で収まっている。
【００２６】これは、紫外光ではアブレーション加工と
なるため、周囲に熱影響を与えることは少ないが、可視
光や赤外光では熱加工となるため、周囲に熱による影響
が出てしまうからである。なお、穴４１ａ及び４２ａの
内側に形成されている円４１ｃ及び４２ｃは、観察時の
透過光の干渉によって発生したものである。
なるため、周囲に熱影響を与えることは少ないが、可視
光や赤外光では熱加工となるため、周囲に熱による影響
が出てしまうからである。なお、穴４１ａ及び４２ａの
内側に形成されている円４１ｃ及び４２ｃは、観察時の
透過光の干渉によって発生したものである。
【００２７】このように、ポリイミドフィルムのような
有機材料等にレーザ加工を行う場合は、可視光や赤外光
を使用するよりも、吸収効率が良くしかもアブレーショ
ン加工となる紫外光を使用する方が良好な加工を施すこ
とができる。この紫外光によるレーザ加工において、本
実施例では、紫外光の光源として小型なＮｄ：ＹＡＧレ
ーザを使用するので、レーザ発振部１と顕微鏡部２とを
一体に構成することができる。また、顕微鏡部２に可視
光から紫外光までを透過する光学系を使用するので、顕
微鏡部２を用いて紫外光を集光し被照射体に照射するこ
とができると共に、可視光による照射位置のモニタ観察
や拡大像の肉眼による観察を行うことができる。
有機材料等にレーザ加工を行う場合は、可視光や赤外光
を使用するよりも、吸収効率が良くしかもアブレーショ
ン加工となる紫外光を使用する方が良好な加工を施すこ
とができる。この紫外光によるレーザ加工において、本
実施例では、紫外光の光源として小型なＮｄ：ＹＡＧレ
ーザを使用するので、レーザ発振部１と顕微鏡部２とを
一体に構成することができる。また、顕微鏡部２に可視
光から紫外光までを透過する光学系を使用するので、顕
微鏡部２を用いて紫外光を集光し被照射体に照射するこ
とができると共に、可視光による照射位置のモニタ観察
や拡大像の肉眼による観察を行うことができる。
【００２８】この紫外光の波長は３００ｎｍ〜４００ｎ
ｍであるために、顕微鏡部２の光学系に溶融石英などの
高価な材料を使うことなく、設計レベルでの変更を加え
るだけで、紫外光と可視光の両方を透過するようにその
光学系を構成することができる。
ｍであるために、顕微鏡部２の光学系に溶融石英などの
高価な材料を使うことなく、設計レベルでの変更を加え
るだけで、紫外光と可視光の両方を透過するようにその
光学系を構成することができる。
【００２９】すなわち、紫外光を出力するレーザ発振部
１と顕微鏡部２とを簡単な設備と低コストで一体に構成
することができ、紫外光での微細加工を精度良く行うこ
とができる。
１と顕微鏡部２とを簡単な設備と低コストで一体に構成
することができ、紫外光での微細加工を精度良く行うこ
とができる。
【００３０】上記の説明では、ポリイミドフィルムに紫
外光を照射して加工を行う場合について説明したが、他
の有機材料や各種電子部品に対して紫外光を照射して加
工を行うこともできる。
外光を照射して加工を行う場合について説明したが、他
の有機材料や各種電子部品に対して紫外光を照射して加
工を行うこともできる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、紫外光
の光源として小型なレーザ発振器を使用し、レーザ発振
器と顕微鏡部を、一体に構成したので、レーザ加工装置
を小型化できる。
の光源として小型なレーザ発振器を使用し、レーザ発振
器と顕微鏡部を、一体に構成したので、レーザ加工装置
を小型化できる。
【００３２】また、紫外光とガイド光を合成し、絞りで
そのビーム形状を変化させるようにしたので、ガイド光
によって被照射体上のビーム形状を確認してから、紫外
光によって実際の加工を行うことができるので、紫外光
での微細加工を精度良く行うことができる。
そのビーム形状を変化させるようにしたので、ガイド光
によって被照射体上のビーム形状を確認してから、紫外
光によって実際の加工を行うことができるので、紫外光
での微細加工を精度良く行うことができる。
【００３３】さらに、紫外光を３００ｎｍ〜４００ｎｍ
の波長としたので、顕微鏡部の光学系に溶融石英などの
高価な材料を使うことなく、通常の顕微鏡を使用でき、
安価なレーザ加工装置を実現できる。
の波長としたので、顕微鏡部の光学系に溶融石英などの
高価な材料を使うことなく、通常の顕微鏡を使用でき、
安価なレーザ加工装置を実現できる。
【図１】本発明のレーザ加工装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図２】ポリイミドフィルムの分光特性を示す図であ
る。
る。
【図３】ポリイミドフィルムに穴加工を施した場合を示
す図であり、（Ａ）はＮｄ：ＹＡＧレーザの３倍波３５
５ｎｍの紫外光による加工例を、（Ｂ）はＮｄ：ＹＡＧ
レーザの２倍波５３２ｎｍの緑色可視光での加工例をそ
れぞれ示す。
す図であり、（Ａ）はＮｄ：ＹＡＧレーザの３倍波３５
５ｎｍの紫外光による加工例を、（Ｂ）はＮｄ：ＹＡＧ
レーザの２倍波５３２ｎｍの緑色可視光での加工例をそ
れぞれ示す。
１ レーザ発振部 ２ 顕微鏡部 ２Ａ 顕微鏡部のモニタ部分 ２Ｂ 顕微鏡部の本体部分 ２Ｃ 顕微鏡部の接眼観察部分 ４ 被照射体（ポリイミドフィルム） １１ 照明光源 ２１ ダイクロイックハーフミラー ２４ カメラ ３２ シリンダガラス ３３ 照明用ハーフミラー ３４ 対物レンズ ３６ 観察用照明光源 ３７ 接眼レンズ ３８ ダハプリズム １００ 紫外レーザ発振器 １０２ Ｎｄ：ＹＡＧロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−269992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−280209（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−33789（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/18
Claims (7)
- 【請求項１】 レーザ光を被照射体に照射してレーザ加
工を行うレーザ加工装置において、 ３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外光を出力するレー
ザ発振部と、前記被照射体上における前記紫外光の照射位置を示すた
めのガイド光を出射する照明光源と、 前記照明光源より出射されたガイド光と前記紫外光とを
合成する合成部と、 前記紫外光及び前記ガイド光のビーム形状を変化させる
絞りと、 前記レーザ発振部の出力側に、前記紫外光と前記ガイド
光とを透過する光学系を有し、前記絞りにより決められ
た前記紫外光及びガイド光のビーム形状が前記被照射体
上に結像するように構成した顕微鏡部と、 を備える ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記ガイド光は可視光であることを特徴
とする請求項１記載のレーザ加工装置。 - 【請求項３】 顕微鏡に搭載可能なレーザ発振器であっ
て、 固体レーザと、 前記固体レーザの出力を前記顕微鏡を透過し得る紫外光
に変換する波長変換素子と、前記紫外光の波長範囲が３００〜４００ｎｍのみを選択
する選択素子と、 前記紫外光と前記被照射体上における前記紫外光の照射
位置を示すためのガイド光とを合成する光学系と、 前記光学系により合成された前記紫外光と前記ガイド光
のビーム形状を変化させるための絞りと、 を有することを特徴とするレーザ発振器。 - 【請求項４】 前記ガイド光は可視光であることを特徴
とする請求項３記載のレーザ発振器。 - 【請求項５】 レーザ光を被照射体に照射してレーザ加
工を行うレーザ加工方法において、レーザ発振部より出力された紫外光と、前記紫外光の前
記被照射体上における 照射位置を示すためのガイド光を
合成し、 前記紫外光と前記ガイド光のビーム形状を変化させ、 前記紫外光と前記ガイド光を透過する光学系を有する顕
微鏡部によって前記紫外光と前記ガイド光のビーム形状
が前記被照射体に上に結像するように集光し、 前記ガイド光によって、前記被照射体のビーム形状の観
察を行い、 前記紫外光を前記被照射体に照射して加工を行う ことを
特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項６】 前記ガイド光は可視光であることを特徴
とする請求項５記載のレーザ加工方法。 - 【請求項７】 前記被照射体が有機材料または電子部品
であることを特徴とする請求項５記載のレーザ加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4261634A JP2942419B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | レーザ加工装置、レーザ発振器およびレーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4261634A JP2942419B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | レーザ加工装置、レーザ発振器およびレーザ加工方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10038212A Division JPH10216966A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06106369A JPH06106369A (ja) | 1994-04-19 |
| JP2942419B2 true JP2942419B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=17364624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4261634A Expired - Fee Related JP2942419B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | レーザ加工装置、レーザ発振器およびレーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2942419B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3413329B2 (ja) * | 1996-06-28 | 2003-06-03 | ポリプラスチックス株式会社 | レーザーマーキング方法およびレーザーマーキングされた成形品 |
| JP6155669B2 (ja) * | 2013-02-04 | 2017-07-05 | 株式会社ブイ・テクノロジー | レーザリペア装置 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP4261634A patent/JP2942419B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06106369A (ja) | 1994-04-19 |
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