JP3132555B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続スイッチパル
ス列の出力が可能なレーザ発振器および当該レーザ発振
器を搭載したレーザ加工装置に関し、特にウエハのマー
キングやレーザトリマ、レーザリペア装置に関する。
ス列の出力が可能なレーザ発振器および当該レーザ発振
器を搭載したレーザ加工装置に関し、特にウエハのマー
キングやレーザトリマ、レーザリペア装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの製造工程において、基板となる
ウエハのレーザマーキングやレーザトリミング、さらに
はＬＳＩ内部の配線や欠陥回路を冗長回路へ切り替える
ためのヒューズを切断する装置においては、一般的に連
続励起（ＣＷ励起）のＱスイッチレーザが用いられてい
る。連続発振するレーザにＱスイッチをかければ、高い
ピーク強度を持つ連続パルスが得られ、少ない平均パワ
ーで熱影響の少ない加工が実現できる。
ウエハのレーザマーキングやレーザトリミング、さらに
はＬＳＩ内部の配線や欠陥回路を冗長回路へ切り替える
ためのヒューズを切断する装置においては、一般的に連
続励起（ＣＷ励起）のＱスイッチレーザが用いられてい
る。連続発振するレーザにＱスイッチをかければ、高い
ピーク強度を持つ連続パルスが得られ、少ない平均パワ
ーで熱影響の少ない加工が実現できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のレーザ加工にあ
っては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザやＮｄ：ＹＬＦレーザが使
われることが多く、例えば連続励起Ｑスイッチ発振が可
能なＮｄ：ＹＡＧレーザを搭載したレーザ加工装置で
は、高い繰り返し周波数でＱスイッチをかけたとき、フ
ァーストパルスと呼ばれる問題が顕著となる。これは発
振休止後、高繰り返しＱレート（〜２ｋＨｚ以上）で発
振を開始した場合、発振休止時間に比例して第１ショッ
トのピーク強度が第２ショット以降のＱスイッチパルス
のピーク強度に比べて相対的に高くなることによる。
っては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザやＮｄ：ＹＬＦレーザが使
われることが多く、例えば連続励起Ｑスイッチ発振が可
能なＮｄ：ＹＡＧレーザを搭載したレーザ加工装置で
は、高い繰り返し周波数でＱスイッチをかけたとき、フ
ァーストパルスと呼ばれる問題が顕著となる。これは発
振休止後、高繰り返しＱレート（〜２ｋＨｚ以上）で発
振を開始した場合、発振休止時間に比例して第１ショッ
トのピーク強度が第２ショット以降のＱスイッチパルス
のピーク強度に比べて相対的に高くなることによる。
【０００４】このため、ファーストパルスと後に続くＱ
スイッチパルスが同じピーク強度とパルス幅を持つよう
にする方法としては次の２つの方法が考えられる。第一
の方法は、一定のレーザパルス幅が得られる２ｋＨｚ以
下の繰り返しで使う方法である。第二は、ファーストパ
ルスを除去する方法である。
スイッチパルスが同じピーク強度とパルス幅を持つよう
にする方法としては次の２つの方法が考えられる。第一
の方法は、一定のレーザパルス幅が得られる２ｋＨｚ以
下の繰り返しで使う方法である。第二は、ファーストパ
ルスを除去する方法である。
【０００５】前者の方法は、低い繰り返しでしか使えな
いなどＱレートへの制約が大きく、高生産性を目指す産
業用途には不適当である。
いなどＱレートへの制約が大きく、高生産性を目指す産
業用途には不適当である。
【０００６】後者の方法は、例えば特公昭６３−３０７
９１号公報記載の如くレーザ発振器と音響光学（ＡＯ）
変調器とでレーザ共振器を作り、最初のＱスイッチオン
時にＡＯＱスイッチ素子のドライブ信号を調整し、ファ
ーストパルスを少しづつ漏らす形で発振させ、高いピー
ク出力を抑える方法である。しかし、この方式では、フ
ァーストパルスの抑制を最適に行なうためには、レーザ
発振器の励起強度に合わせてＡＯＱスイッチ素子ドライ
ブ立ち上がり時間の調整が必要となるなどの欠点があ
る。
９１号公報記載の如くレーザ発振器と音響光学（ＡＯ）
変調器とでレーザ共振器を作り、最初のＱスイッチオン
時にＡＯＱスイッチ素子のドライブ信号を調整し、ファ
ーストパルスを少しづつ漏らす形で発振させ、高いピー
ク出力を抑える方法である。しかし、この方式では、フ
ァーストパルスの抑制を最適に行なうためには、レーザ
発振器の励起強度に合わせてＡＯＱスイッチ素子ドライ
ブ立ち上がり時間の調整が必要となるなどの欠点があ
る。
【０００７】本発明は、上述の問題点に鑑み、Ｑレート
の制約を除き、ＡＯＱスイッチ素子のドライブ立ち上が
り時間調整を除き、つまりレーザの励起状態、出力、Ｑ
レートの如何に関わらず、確実にファーストパルスを除
去し、また加工対象物に合わせたＱレートとパルス幅や
ピーク強度の選択を自由に行なうようにしたレーザ加工
装置の提供を目的とする。
の制約を除き、ＡＯＱスイッチ素子のドライブ立ち上が
り時間調整を除き、つまりレーザの励起状態、出力、Ｑ
レートの如何に関わらず、確実にファーストパルスを除
去し、また加工対象物に合わせたＱレートとパルス幅や
ピーク強度の選択を自由に行なうようにしたレーザ加工
装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明では、次の発明特定事項を有する。
発明では、次の発明特定事項を有する。
【０００９】（１）レーザ及び偏光ビームスプリッタを
共通部分としてこの偏光ビームスプリッタによる分離光
ごとにレーザ共振器を形成し、各レーザ共振器内の光軸
上にＱスイッチ素子を配置し、このＱスイッチ素子を独
立にＯＮ／ＯＦＦ制御するようにしたことを特徴とす
る。
共通部分としてこの偏光ビームスプリッタによる分離光
ごとにレーザ共振器を形成し、各レーザ共振器内の光軸
上にＱスイッチ素子を配置し、このＱスイッチ素子を独
立にＯＮ／ＯＦＦ制御するようにしたことを特徴とす
る。
【００１０】（２）前記（１）のレーザ加工装置におい
て、各レーザ共振器のＱスイッチ素子を独立に制御する
ことにより各レーザ共振器のレーザ出力を空間的に分離
して取出すようにしたことを特徴とする。
て、各レーザ共振器のＱスイッチ素子を独立に制御する
ことにより各レーザ共振器のレーザ出力を空間的に分離
して取出すようにしたことを特徴とする。
【００１１】（３）前記（２）のレーザ加工装置におい
て、任意のＱレートで発振するＱスイッチパルス列の最
初のパルスを第１のレーザ共振器にて発振させ、前記最
初のパルスに続くＱスイッチパルス列を第２のレーザ共
振器にて発振させるようにしたことを特徴とする。
て、任意のＱレートで発振するＱスイッチパルス列の最
初のパルスを第１のレーザ共振器にて発振させ、前記最
初のパルスに続くＱスイッチパルス列を第２のレーザ共
振器にて発振させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】（４）前記（３）のレーザ加工装置におい
て、第１のレーザ共振器によるレーザ出力パルス間に第
２のレーザ共振器による第２のレーザパルスを出力し、
Ｑレートを変えることなく第１のレーザ共振器によるレ
ーザ出力パルス幅及びピーク強度を制御するようにした
ことを特徴とする。
て、第１のレーザ共振器によるレーザ出力パルス間に第
２のレーザ共振器による第２のレーザパルスを出力し、
Ｑレートを変えることなく第１のレーザ共振器によるレ
ーザ出力パルス幅及びピーク強度を制御するようにした
ことを特徴とする。
【００１３】（５）前記（２）のレーザ加工装置におい
て、第１のレーザ共振器によるレーザ出力と第２のレー
ザ共振器によるレーサ出力とのそれぞれにレーザ集光手
段と光走査手段とを備えて独立にレーザ加工を行なうよ
うにしたことを特徴とする。
て、第１のレーザ共振器によるレーザ出力と第２のレー
ザ共振器によるレーサ出力とのそれぞれにレーザ集光手
段と光走査手段とを備えて独立にレーザ加工を行なうよ
うにしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】ここで、図１〜図４を参照して本
発明の実施の形態の一例を説明する。図１は一例の構成
図である。図１において、レーザ媒質１０１はＮｄ：Ｙ
ＡＧであり、共振器光軸上には偏光ビームスプリッタ１
０２が挿入されている。励起光源は図１に記載していな
いが、Ｋｒアークランプやレーザダイオードを励起光源
とする。紙面に平行な偏光成分を持つレーザ光に対して
は、光反射ミラー１０５と出力ミラー１０４で第１のレ
ーザ共振器が構成され、Ｑスイッチ素子１０３によりＱ
スイッチレーザ発振が可能となる。レーザ共振器外の光
路中にはビームスプリッタ１１３が挿入され、第１の出
力光は光検知器１０６でモニタされる。
発明の実施の形態の一例を説明する。図１は一例の構成
図である。図１において、レーザ媒質１０１はＮｄ：Ｙ
ＡＧであり、共振器光軸上には偏光ビームスプリッタ１
０２が挿入されている。励起光源は図１に記載していな
いが、Ｋｒアークランプやレーザダイオードを励起光源
とする。紙面に平行な偏光成分を持つレーザ光に対して
は、光反射ミラー１０５と出力ミラー１０４で第１のレ
ーザ共振器が構成され、Ｑスイッチ素子１０３によりＱ
スイッチレーザ発振が可能となる。レーザ共振器外の光
路中にはビームスプリッタ１１３が挿入され、第１の出
力光は光検知器１０６でモニタされる。
【００１５】同様に、紙面に垂直な偏光成分を持つレー
ザ光に対しては、高反射ミラー１０５と出力ミラー１０
８で第２のレーザ共振器が構成され、Ｑスイッチ素子１
０７によりＱスイッチレーザ発振が可能となる。レーザ
共振器外の光路中にビームスプリッタ１０９が挿入さ
れ、第２の出力光は光検知器１１０でモニタされる。こ
のレーザ発振器では、出力ミラー１０４から出る第１の
レーザ光を利用するため、出力ミラー１０８側から出る
第２のレーザ出力は吸収体１１１によってブロックす
る。
ザ光に対しては、高反射ミラー１０５と出力ミラー１０
８で第２のレーザ共振器が構成され、Ｑスイッチ素子１
０７によりＱスイッチレーザ発振が可能となる。レーザ
共振器外の光路中にビームスプリッタ１０９が挿入さ
れ、第２の出力光は光検知器１１０でモニタされる。こ
のレーザ発振器では、出力ミラー１０４から出る第１の
レーザ光を利用するため、出力ミラー１０８側から出る
第２のレーザ出力は吸収体１１１によってブロックす
る。
【００１６】レーザ発振器でファーストパルスの制御を
行なう場合、ファーストパルスはＱスイッチ素子１０３
をＯＦＦ、Ｑスイッチ素子１０７をＯＮとしてレーザ出
力２側で発振を行い、その後はＱスイッチ素子１０７を
ＯＦＦにしてＱスイッチ素子１０３で繰り返しＱスイッ
チをかけ、出力ミラー１０４側からレーザ出力１を取り
出す。図２にその動作タイミングチャートを示す。
行なう場合、ファーストパルスはＱスイッチ素子１０３
をＯＦＦ、Ｑスイッチ素子１０７をＯＮとしてレーザ出
力２側で発振を行い、その後はＱスイッチ素子１０７を
ＯＦＦにしてＱスイッチ素子１０３で繰り返しＱスイッ
チをかけ、出力ミラー１０４側からレーザ出力１を取り
出す。図２にその動作タイミングチャートを示す。
【００１７】ファーストパルスは、発振指令２で第２の
レーザ出力光として発振させ、実際の加工には、発振指
令１によって所定のＱレートで発振させる。この結果、
かかるレーザ発振器では、レーザの励起強度や所定Ｑレ
ートに関わらず、確実にファーストパルスの制御が可能
となる。
レーザ出力光として発振させ、実際の加工には、発振指
令１によって所定のＱレートで発振させる。この結果、
かかるレーザ発振器では、レーザの励起強度や所定Ｑレ
ートに関わらず、確実にファーストパルスの制御が可能
となる。
【００１８】すなわち、図２に示すようにファーストパ
ルスにつき発振指令２が出力されてレーザ出力２が第２
のレーザ共振器から吸収体１１１に出力され、他方、そ
の後の発振指令１にてファーストパルスが除去されたレ
ーザが第１のレーザ共振器から出力される。
ルスにつき発振指令２が出力されてレーザ出力２が第２
のレーザ共振器から吸収体１１１に出力され、他方、そ
の後の発振指令１にてファーストパルスが除去されたレ
ーザが第１のレーザ共振器から出力される。
【００１９】図３は、Ｑレート一定にてパルス幅が変化
できる例を示している。図３（ａ）は図１のＱスイッチ
素子１０７に対するＯＮ指令で、図３（ｃ）は図１のＱ
スイッチ素子１０３に対するＯＮ指令である。図３
（ｂ）は図１の出射ミラー１０８から出るレーザ出力
で、図３（ｄ）は図１の出射ミラー１０４から出るレー
ザ出力である。本レーザ発振器の出力は図１の出射ミラ
ー１０４から出るレーザ出力である。
できる例を示している。図３（ａ）は図１のＱスイッチ
素子１０７に対するＯＮ指令で、図３（ｃ）は図１のＱ
スイッチ素子１０３に対するＯＮ指令である。図３
（ｂ）は図１の出射ミラー１０８から出るレーザ出力
で、図３（ｄ）は図１の出射ミラー１０４から出るレー
ザ出力である。本レーザ発振器の出力は図１の出射ミラ
ー１０４から出るレーザ出力である。
【００２０】発振指令１および発振指令２は、加工に必
要なＱレートに設定して発振させるが、両指令間の時間
差を変えることにより、レーザ出力１のパルスを変化さ
せる。発振指令１のＴ１時間だけ前に、発振指令２によ
りレーザ出力２側で発振させると、発振指令１によるＱ
スイッチレーザ出力（ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４）はピー
ク値が低くパルス幅が長くなる。時間差Ｔ１をＴ２と長
く（Ｔ２＞Ｔ１）すれば、レーザ媒質内での反転分布形
成時間が長くなるため、発振指令１によるＱスイッチレ
ーザ出力（ｄ５，ｄ６，ｄ７，ｄ８）はパルス幅が狭く
ピーク値の高いＱスイッチパルスとなる。発振指令２を
停止すれば従来方式のレーザ発振器と同じ発振動作をす
る。以上説明したように両発振指令間の時間差を変える
ことにより、同一励起強度、同一Ｑレートで発振させな
がらピーク値とパルス幅の異なる出力を得ることができ
る。
要なＱレートに設定して発振させるが、両指令間の時間
差を変えることにより、レーザ出力１のパルスを変化さ
せる。発振指令１のＴ１時間だけ前に、発振指令２によ
りレーザ出力２側で発振させると、発振指令１によるＱ
スイッチレーザ出力（ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４）はピー
ク値が低くパルス幅が長くなる。時間差Ｔ１をＴ２と長
く（Ｔ２＞Ｔ１）すれば、レーザ媒質内での反転分布形
成時間が長くなるため、発振指令１によるＱスイッチレ
ーザ出力（ｄ５，ｄ６，ｄ７，ｄ８）はパルス幅が狭く
ピーク値の高いＱスイッチパルスとなる。発振指令２を
停止すれば従来方式のレーザ発振器と同じ発振動作をす
る。以上説明したように両発振指令間の時間差を変える
ことにより、同一励起強度、同一Ｑレートで発振させな
がらピーク値とパルス幅の異なる出力を得ることができ
る。
【００２１】従来のレーザ発振器では、共振器構成とＱ
レートおよび励起入力が決まれば、Ｑスイッチパルスの
パルス幅およびピーク強度が決まってしまい、加工対象
物に合わせてＱレートとパルス幅、ピーク強度の選択を
自由に行うことができないという問題があったが、本例
のレーザ発振器を使えば、励起レベルおよびＱレート一
定でＱスイッチパルスのパルス幅およびピークを制御す
ることが可能となる。
レートおよび励起入力が決まれば、Ｑスイッチパルスの
パルス幅およびピーク強度が決まってしまい、加工対象
物に合わせてＱレートとパルス幅、ピーク強度の選択を
自由に行うことができないという問題があったが、本例
のレーザ発振器を使えば、励起レベルおよびＱレート一
定でＱスイッチパルスのパルス幅およびピークを制御す
ることが可能となる。
【００２２】図４はレーザ加工装置の変形例の簡略図で
ある。図１に示す例のレーザ発振器では、第二の偏光方
向に対するレーザ出力２はブロックして実際の加工には
利用しないが、本例ではレーザ出力１およびレーザ出力
２の両方を利用する。レーザ発振器４０１は制御部４０
４からの２種の発振指令１および発振指令２を受けてレ
ーザ出力１およびレーザ出力２を出力する。レーザ発振
器４０１は図１にて示した発振器と同じ構成をとるが、
吸収体１１１は削除する。
ある。図１に示す例のレーザ発振器では、第二の偏光方
向に対するレーザ出力２はブロックして実際の加工には
利用しないが、本例ではレーザ出力１およびレーザ出力
２の両方を利用する。レーザ発振器４０１は制御部４０
４からの２種の発振指令１および発振指令２を受けてレ
ーザ出力１およびレーザ出力２を出力する。レーザ発振
器４０１は図１にて示した発振器と同じ構成をとるが、
吸収体１１１は削除する。
【００２３】レーザ出力１およびレーザ出力２はそれぞ
れレーザ集光部を備えた光走査部４０２と光走査部４０
３に導かれ、独立にレーザ加工を行う。１台のレーザ発
振器と２台の光走査部をもつレーザ加工機では、レーザ
出力をビームスプリッタで分割してそれぞれの光走査部
に導くため、２カ所で同時加工を行うことしかできな
い。本例によれば、独立に２カ所で光走査とレーザのＯ
Ｎ／ＯＦＦが可能となるため、レーザ光の利用効率が高
く生産性の高いレーザ加工装置を提供できる。
れレーザ集光部を備えた光走査部４０２と光走査部４０
３に導かれ、独立にレーザ加工を行う。１台のレーザ発
振器と２台の光走査部をもつレーザ加工機では、レーザ
出力をビームスプリッタで分割してそれぞれの光走査部
に導くため、２カ所で同時加工を行うことしかできな
い。本例によれば、独立に２カ所で光走査とレーザのＯ
Ｎ／ＯＦＦが可能となるため、レーザ光の利用効率が高
く生産性の高いレーザ加工装置を提供できる。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、レー
ザの励起状態、出力、Ｑレートの如何に関わらず、確実
にファーストパルスを除去することができ、発振器構成
とＱレートおよび励起入力によらず、Ｑスイッチパルス
のパルス幅およびピーク強度を変えることのできるレー
ザ発振器が提供できる。これにより加工対象物の最適加
工条件に合わせてレーザ出力を発振させることができる
という効果がある。また本発明を用いれば、１台のレー
ザ発振器で独立に制御可能な複数のレーザ出力を得るこ
とができるため、生産性の高いレーザ加工装置を提供で
きるという効果がある。
ザの励起状態、出力、Ｑレートの如何に関わらず、確実
にファーストパルスを除去することができ、発振器構成
とＱレートおよび励起入力によらず、Ｑスイッチパルス
のパルス幅およびピーク強度を変えることのできるレー
ザ発振器が提供できる。これにより加工対象物の最適加
工条件に合わせてレーザ出力を発振させることができる
という効果がある。また本発明を用いれば、１台のレー
ザ発振器で独立に制御可能な複数のレーザ出力を得るこ
とができるため、生産性の高いレーザ加工装置を提供で
きるという効果がある。
【図１】本発明によるレーザ発振器の実施例の形態の一
例の構成図。
例の構成図。
【図２】本発明によるファーストパルス除去制御の動作
説明図。
説明図。
【図３】本発明によるレーザ発振器の制御例の波形図。
【図４】本発明によるレーザ加工装置の変形例の構成
図。
図。
１０１ レーザ媒質 １０２ 偏光ビームスプリッタ １０３，１０７ Ｑスイッチ素子 １０４，１０８ 出力ミラー １０９，１１３ ビームスプリッタ １１２，４０４ 制御部
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ及び偏光ビームスプリッタを共通
部分としてこの偏光ビームスプリッタによる分離光ごと
にレーザ共振器を形成し、各レーザ共振器内の光軸上に
Ｑスイッチ素子を配置し、このＱスイッチ素子を独立に
制御することにより各レーザ共振器のレーザ出力を空間
的に分離して取出すようにしたレーザ加工装置におい
て、任意のＱレートで発振するＱスイッチパルス列の最
初のパルスを第２のレーザ共振器にて発振させ、前記最
初のパルスに続くＱスイッチパルス列を第１のレーザ共
振器にて発振させるようにしたことを特徴とするレーザ
加工装置。 - 【請求項２】 請求項１のレーザ加工装置において、第
１のレーザ共振器によるレーザ出力パルス間に第２のレ
ーザ共振器による第２のレーザ出力パルスを出力し、Ｑ
レートを変えることなく第１のレーザ共振器によるレー
ザ出力パルス幅及びピーク強度を制御するようにしたレ
ーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09137922A JP3132555B2 (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09137922A JP3132555B2 (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10313145A JPH10313145A (ja) | 1998-11-24 |
| JP3132555B2 true JP3132555B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=15209831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09137922A Expired - Fee Related JP3132555B2 (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132555B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002103066A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-09 | Nec Corp | レーザ加工装置 |
| JP5720405B2 (ja) * | 2011-05-10 | 2015-05-20 | 澁谷工業株式会社 | Ｑスイッチレーザ発振器 |
| CN108994461A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-14 | 武汉天之逸科技有限公司 | 一种智能激光标刻加工实训系统及其实现方法 |
-
1997
- 1997-05-12 JP JP09137922A patent/JP3132555B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10313145A (ja) | 1998-11-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |