JP3524855B2 - レーザ照射装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
レーザ照射装置及びレーザ加工方法Info
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- JP3524855B2 JP3524855B2 JP2000270013A JP2000270013A JP3524855B2 JP 3524855 B2 JP3524855 B2 JP 3524855B2 JP 2000270013 A JP2000270013 A JP 2000270013A JP 2000270013 A JP2000270013 A JP 2000270013A JP 3524855 B2 JP3524855 B2 JP 3524855B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ照射装置に
関し、特に高速で、かつ広い範囲にレーザビームを照射
するのに適したレーザ照射装置に関する。
関し、特に高速で、かつ広い範囲にレーザビームを照射
するのに適したレーザ照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光源から出射されたレーザビーム
の光軸をガルバノスキャナで振り、照射対象物の所定の
領域内にレーザビームを照射することができる。照射可
能領域内の所望の点にレーザビームを集光し、穴開け加
工等を行うことができる。
の光軸をガルバノスキャナで振り、照射対象物の所定の
領域内にレーザビームを照射することができる。照射可
能領域内の所望の点にレーザビームを集光し、穴開け加
工等を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】レーザ加工の微細化が
進むに従って、レーザビーム照射位置の精度の向上が求
められている。ところが、一般的に位置精度の向上は、
スキャン速度の低下につながる。
進むに従って、レーザビーム照射位置の精度の向上が求
められている。ところが、一般的に位置精度の向上は、
スキャン速度の低下につながる。
【０００４】本発明の目的は、スキャン速度を低下させ
ることなく位置精度の向上を図ることが可能なレーザ照
射装置を提供することである。
ることなく位置精度の向上を図ることが可能なレーザ照
射装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザ
ビームの光軸を、ある角度の範囲内で振る第１のスキャ
ナと、前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビー
ムが入射し、入射したレーザビームの光軸を、ある角度
の範囲内で振る第２のスキャナと、前記第２のスキャナ
で光軸を振られたレーザビームの照射される位置にレー
ザ照射対象物を保持する保持手段とを有し、前記第１の
スキャナのみによりレーザビームの光軸を振ったときに
レーザビームを照射可能な領域が、前記第２のスキャナ
のみによりレーザビームの光軸を振ったときにレーザビ
ームを照射可能な領域よりも狭く、前記第１のスキャナ
のスキャン速度が、前記第２のスキャナのスキャン速度
よりも速いレーザ照射装置が提供される。
と、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザ
ビームの光軸を、ある角度の範囲内で振る第１のスキャ
ナと、前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビー
ムが入射し、入射したレーザビームの光軸を、ある角度
の範囲内で振る第２のスキャナと、前記第２のスキャナ
で光軸を振られたレーザビームの照射される位置にレー
ザ照射対象物を保持する保持手段とを有し、前記第１の
スキャナのみによりレーザビームの光軸を振ったときに
レーザビームを照射可能な領域が、前記第２のスキャナ
のみによりレーザビームの光軸を振ったときにレーザビ
ームを照射可能な領域よりも狭く、前記第１のスキャナ
のスキャン速度が、前記第２のスキャナのスキャン速度
よりも速いレーザ照射装置が提供される。
【０００６】第１のスキャナ及び第２のスキャナによ
り、レーザビームの照射位置を、加工対象物の表面内で
移動させることができる。例えば、第１のスキャナを高
速スキャン可能なものとすると、レーザビームの照射位
置を高速に移動させることができる。第２のスキャナを
広角にスキャン可能なものとすると、レーザビームの照
射位置を広い範囲内で移動させることができる。
り、レーザビームの照射位置を、加工対象物の表面内で
移動させることができる。例えば、第１のスキャナを高
速スキャン可能なものとすると、レーザビームの照射位
置を高速に移動させることができる。第２のスキャナを
広角にスキャン可能なものとすると、レーザビームの照
射位置を広い範囲内で移動させることができる。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】本発明の他の観点によると、レーザ光源か
ら出射されたレーザビームを、第１のスキャナ、及び該
第１のスキャナよりもスキャン速度が遅く、かつスキャ
ン範囲の広い第２のスキャナを通して加工対象物上に集
光し、レーザ加工を行うレーザ加工方法であって、レー
ザビームの照射位置が加工対象物上の被加工点に近づく
ように前記第２のスキャナを動作させる工程と、前記第
２のスキャナの動作によりレーザビームの照射位置と前
記被加工点とのずれがあるしきい値以下になったとき、
前記第１のスキャナを動作させて前記第２のスキャナに
より画定されるレーザビームの照射位置と前記被加工点
とのずれを補償しながらレーザビームを照射する工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。
ら出射されたレーザビームを、第１のスキャナ、及び該
第１のスキャナよりもスキャン速度が遅く、かつスキャ
ン範囲の広い第２のスキャナを通して加工対象物上に集
光し、レーザ加工を行うレーザ加工方法であって、レー
ザビームの照射位置が加工対象物上の被加工点に近づく
ように前記第２のスキャナを動作させる工程と、前記第
２のスキャナの動作によりレーザビームの照射位置と前
記被加工点とのずれがあるしきい値以下になったとき、
前記第１のスキャナを動作させて前記第２のスキャナに
より画定されるレーザビームの照射位置と前記被加工点
とのずれを補償しながらレーザビームを照射する工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。
【００１２】高速の第１のスキャナを動作させて第２の
スキャナにより画定されるレーザビームの照射位置と被
加工点とのずれを補償するため、レーザビームの照射さ
れ得る点が被加工点に到達するまでの時間を短縮するこ
とができる。また、第２のスキャナによるレーザビーム
の照射位置のゆれを吸収し、位置精度を高めることがで
きる。
スキャナにより画定されるレーザビームの照射位置と被
加工点とのずれを補償するため、レーザビームの照射さ
れ得る点が被加工点に到達するまでの時間を短縮するこ
とができる。また、第２のスキャナによるレーザビーム
の照射位置のゆれを吸収し、位置精度を高めることがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の第１の実施例に
よるレーザ照射装置の概略図を示す。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発振器等を用いることができる。
ビーム整形器２が、レーザ光源１から出射したレーザビ
ームの断面内パワー密度分布を所望の形状に整形する。
よるレーザ照射装置の概略図を示す。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発振器等を用いることができる。
ビーム整形器２が、レーザ光源１から出射したレーザビ
ームの断面内パワー密度分布を所望の形状に整形する。
【００１４】整形されたレーザビームが高速スキャナ３
に入射する。高速スキャナ３は、レーザパルスの繰り返
しに同期させて、レーザビームの光軸を２次元方向に振
る。高速スキャナ３として、例えば反射ミラーをピエゾ
アクチュエータで揺動させる方式のスキャナや、電気光
学効果を利用したＥＯ偏向器等を用いることができる。
これらのスキャナを用いることにより、スキャン周波数
を１００ｋＨｚ程度とし、１〜２°程度の範囲内でレー
ザビームの光軸を振ることができる。これらのスキャナ
を２つ組み合わせることにより、レーザビームを２次元
方向に振ることができる。
に入射する。高速スキャナ３は、レーザパルスの繰り返
しに同期させて、レーザビームの光軸を２次元方向に振
る。高速スキャナ３として、例えば反射ミラーをピエゾ
アクチュエータで揺動させる方式のスキャナや、電気光
学効果を利用したＥＯ偏向器等を用いることができる。
これらのスキャナを用いることにより、スキャン周波数
を１００ｋＨｚ程度とし、１〜２°程度の範囲内でレー
ザビームの光軸を振ることができる。これらのスキャナ
を２つ組み合わせることにより、レーザビームを２次元
方向に振ることができる。
【００１５】高速スキャナ３で光軸を振られたレーザビ
ームの光路内に、フィールドレンズ４及びマスク５が配
置されている。高速スキャナ３で光軸を振られることに
より得られる複数のレーザビームの各々の光路に対応す
る位置に貫通孔が設けられており、レーザビームがこの
貫通孔を通過することによりビーム断面形状が整形され
る。
ームの光路内に、フィールドレンズ４及びマスク５が配
置されている。高速スキャナ３で光軸を振られることに
より得られる複数のレーザビームの各々の光路に対応す
る位置に貫通孔が設けられており、レーザビームがこの
貫通孔を通過することによりビーム断面形状が整形され
る。
【００１６】マスク５を通過したレーザビームが、広角
スキャナ６に入射する。広角スキャナ６は、入射したレ
ーザビームの光軸を２次元方向に振る。広角スキャナ６
は、一対のガルバノスキャナや、一対のポリゴンミラー
等で構成される。これらのスキャナは、高速スキャナ３
に比べて、スキャン速度の点で劣るが、大きなスキャン
角度を持っている。高速スキャナ３及び広角スキャナ６
は、制御装置２５により制御される。
スキャナ６に入射する。広角スキャナ６は、入射したレ
ーザビームの光軸を２次元方向に振る。広角スキャナ６
は、一対のガルバノスキャナや、一対のポリゴンミラー
等で構成される。これらのスキャナは、高速スキャナ３
に比べて、スキャン速度の点で劣るが、大きなスキャン
角度を持っている。高速スキャナ３及び広角スキャナ６
は、制御装置２５により制御される。
【００１７】広角スキャナ６で光軸を振られたレーザビ
ームが、集光レンズ７に入射する。集光レンズ７は、例
えばｆθレンズで構成される。保持台８が、加工対象物
１０を保持する。加工対象物１０は、例えば積層配線基
板等である。集光レンズ７は、レーザビームを加工対象
物１０の表面上に集光するとともに、マスク５を加工対
象物１０の表面上に結像させる。
ームが、集光レンズ７に入射する。集光レンズ７は、例
えばｆθレンズで構成される。保持台８が、加工対象物
１０を保持する。加工対象物１０は、例えば積層配線基
板等である。集光レンズ７は、レーザビームを加工対象
物１０の表面上に集光するとともに、マスク５を加工対
象物１０の表面上に結像させる。
【００１８】高速スキャナ３のみによりレーザビームの
光軸を振ったときにレーザビームを照射可能な領域は、
広角スキャナ６のみによりレーザビームの光軸を振った
ときにレーザビームを照射可能な領域よりも狭い。ま
た、高速スキャナ３のスキャン速度は、広角スキャナ６
のスキャン速度よりも速い。
光軸を振ったときにレーザビームを照射可能な領域は、
広角スキャナ６のみによりレーザビームの光軸を振った
ときにレーザビームを照射可能な領域よりも狭い。ま
た、高速スキャナ３のスキャン速度は、広角スキャナ６
のスキャン速度よりも速い。
【００１９】次に、図２を参照して、図１に示したレー
ザ照射装置を用いてレーザ加工を行う方法について説明
する。
ザ照射装置を用いてレーザ加工を行う方法について説明
する。
【００２０】図２は、高速スキャナ３、マスク５、広角
スキャナ６、集光レンズ７、及び加工対象物１０の概略
の位置関係を示す。マスク５に、複数の円形の貫通孔５
ａが形成されている。高速スキャナ３が、マスク５の貫
通孔５ａを通過するようにレーザビームの光軸を振る。
スキャナ６、集光レンズ７、及び加工対象物１０の概略
の位置関係を示す。マスク５に、複数の円形の貫通孔５
ａが形成されている。高速スキャナ３が、マスク５の貫
通孔５ａを通過するようにレーザビームの光軸を振る。
【００２１】加工対象物１０の表面内に、行列状に配置
された複数のスキャン単位領域１１が画定されている。
広角スキャナ６を固定し、高速スキャナ３を動作させる
ことにより、１つのスキャン単位領域１１内の任意の位
置にレーザビームを照射することができる。高速スキャ
ナ３を動作させながらレーザ照射を行うことにより、例
えば１行１列目のスキャン単位領域１１内に、マスク５
の貫通孔５ａに対応する穴１１ａを形成することができ
る。マスク５の貫通孔５ａが、加工対象物１０の表面上
に結像するため、穴１１ａの平面形状は、貫通孔５ａの
平面形状の相似形に近い形状になる。
された複数のスキャン単位領域１１が画定されている。
広角スキャナ６を固定し、高速スキャナ３を動作させる
ことにより、１つのスキャン単位領域１１内の任意の位
置にレーザビームを照射することができる。高速スキャ
ナ３を動作させながらレーザ照射を行うことにより、例
えば１行１列目のスキャン単位領域１１内に、マスク５
の貫通孔５ａに対応する穴１１ａを形成することができ
る。マスク５の貫通孔５ａが、加工対象物１０の表面上
に結像するため、穴１１ａの平面形状は、貫通孔５ａの
平面形状の相似形に近い形状になる。
【００２２】１つのスキャン単位領域１１内の加工が終
了すると、１行２列目のスキャン単位領域１１内にレー
ザ照射が可能となるように、広角スキャナ６を動作させ
る。広角スキャナ６を固定し、高速スキャナ３を動作さ
せながらレーザ照射を行うことにより、１行２列目のス
キャン単位領域１１内に穴１１ａを形成することができ
る。
了すると、１行２列目のスキャン単位領域１１内にレー
ザ照射が可能となるように、広角スキャナ６を動作させ
る。広角スキャナ６を固定し、高速スキャナ３を動作さ
せながらレーザ照射を行うことにより、１行２列目のス
キャン単位領域１１内に穴１１ａを形成することができ
る。
【００２３】上述の工程を繰り返すことにより、加工対
象物１０のすべてのスキャン単位領域１１内の加工を行
うことができる。高速スキャナ３のスキャン速度は広角
スキャナ６のスキャン速度よりも速いため、１つのスキ
ャン単位領域１１内を高速に加工することができる。ま
た、高速スキャナ３と広角スキャナ６とを組み合わせる
ことにより、高速スキャナ３のみではレーザビームを照
射できない領域の加工を行うことができる。
象物１０のすべてのスキャン単位領域１１内の加工を行
うことができる。高速スキャナ３のスキャン速度は広角
スキャナ６のスキャン速度よりも速いため、１つのスキ
ャン単位領域１１内を高速に加工することができる。ま
た、高速スキャナ３と広角スキャナ６とを組み合わせる
ことにより、高速スキャナ３のみではレーザビームを照
射できない領域の加工を行うことができる。
【００２４】図３に、本発明の第２の実施例によるレー
ザ照射装置の概略図を示す。上記第１の実施例では、図
１に示したように、マスク５が高速スキャナ３と広角ス
キャナ６との間に配置されていたが、第２の実施例で
は、図３に示すように、レーザ光源１と高速スキャナ３
との間にマスク２０が配置されている。マスク２０が配
置された位置では、レーザビームの光軸が固定されてい
るため、マスク２０には、レーザビームが通過する１つ
の貫通孔のみが形成されている。高速スキャナ３とフィ
ールドレンズ４との間のレーザビームの光路内に１次集
光レンズ２１が配置されている。その他の構成は、図１
に示した第１の実施例によるレーザ照射装置の構成と同
様である。図３のレーザ照射装置の各構成部分には、図
１のレーザ照射装置の対応する構成部分に付された参照
符号と同一の参照符号が付されている。
ザ照射装置の概略図を示す。上記第１の実施例では、図
１に示したように、マスク５が高速スキャナ３と広角ス
キャナ６との間に配置されていたが、第２の実施例で
は、図３に示すように、レーザ光源１と高速スキャナ３
との間にマスク２０が配置されている。マスク２０が配
置された位置では、レーザビームの光軸が固定されてい
るため、マスク２０には、レーザビームが通過する１つ
の貫通孔のみが形成されている。高速スキャナ３とフィ
ールドレンズ４との間のレーザビームの光路内に１次集
光レンズ２１が配置されている。その他の構成は、図１
に示した第１の実施例によるレーザ照射装置の構成と同
様である。図３のレーザ照射装置の各構成部分には、図
１のレーザ照射装置の対応する構成部分に付された参照
符号と同一の参照符号が付されている。
【００２５】１次集光レンズ２１は、マスク２０の貫通
孔を、フィールドレンズ４の主平面上に結像させる。広
角スキャナ６と加工対象物１０との間に配置された集光
レンズ７は、フィールドレンズ４の主平面上に形成され
たマスク２０の貫通孔の実像を加工対象物１０の表面上
に結像させる。
孔を、フィールドレンズ４の主平面上に結像させる。広
角スキャナ６と加工対象物１０との間に配置された集光
レンズ７は、フィールドレンズ４の主平面上に形成され
たマスク２０の貫通孔の実像を加工対象物１０の表面上
に結像させる。
【００２６】第１の実施例によるレーザ照射装置を用い
た加工方法と同様の方法により、レーザ加工を行うこと
ができる。第１の実施例では、図２のマスク５に形成さ
れた貫通孔５ａの配置により、スキャン単位領域１１内
の穴１１ａの配置が制約を受けた。第２の実施例の場合
には、レーザビームの光軸が振られる前にマスク２０に
よりビームの断面形状が決定されるため、高速スキャナ
３を制御することによってスキャン単位領域１１内の任
意の位置に穴を開けることができる。スキャン単位領域
１１ごとに穴の配置パターンを変えることも可能であ
る。
た加工方法と同様の方法により、レーザ加工を行うこと
ができる。第１の実施例では、図２のマスク５に形成さ
れた貫通孔５ａの配置により、スキャン単位領域１１内
の穴１１ａの配置が制約を受けた。第２の実施例の場合
には、レーザビームの光軸が振られる前にマスク２０に
よりビームの断面形状が決定されるため、高速スキャナ
３を制御することによってスキャン単位領域１１内の任
意の位置に穴を開けることができる。スキャン単位領域
１１ごとに穴の配置パターンを変えることも可能であ
る。
【００２７】次に、第２の実施例によるレーザ照射装置
を用いた第２のレーザ加工方法について説明する。
を用いた第２のレーザ加工方法について説明する。
【００２８】レーザビームの照射され得る点が、加工対
象物１０の表面の第１の方向に移動するように広角スキ
ャナ６を動作させながら、レーザビームの照射され得る
点が、第１の方向と交差する第２の方向に移動するよう
に高速スキャナ３を動作させる。高速スキャナ３は、レ
ーザビームの光軸を１次元方向にのみ振ることができれ
ばよい。
象物１０の表面の第１の方向に移動するように広角スキ
ャナ６を動作させながら、レーザビームの照射され得る
点が、第１の方向と交差する第２の方向に移動するよう
に高速スキャナ３を動作させる。高速スキャナ３は、レ
ーザビームの光軸を１次元方向にのみ振ることができれ
ばよい。
【００２９】第１の方向に関して広角スキャナ６で走査
可能な長さを有し、第２の方向に関して高速スキャナ３
で走査可能な幅を持った帯状の領域内の任意の位置に穴
を開けることができる。第２の方向への照射点の移動は
高速スキャナ３で行われるため、広角スキャナ６のみで
照射点を移動させる場合に比べて加工時間の短縮を図る
ことができる。
可能な長さを有し、第２の方向に関して高速スキャナ３
で走査可能な幅を持った帯状の領域内の任意の位置に穴
を開けることができる。第２の方向への照射点の移動は
高速スキャナ３で行われるため、広角スキャナ６のみで
照射点を移動させる場合に比べて加工時間の短縮を図る
ことができる。
【００３０】次に、図４を参照して、第２の実施例によ
るレーザ照射装置を用いた第３のレーザ加工方法につい
て説明する。
るレーザ照射装置を用いた第３のレーザ加工方法につい
て説明する。
【００３１】図４は、高速スキャナ３及び広角スキャナ
６によるレーザビームの照射位置の時間変化を示す。図
の横軸は経過時間を表し、縦軸は加工対象物１０の表面
内の位置を表す。図４には、Ａ点に穴開けを行った後、
Ｂ点の穴開けが完了するまでの様子が示されている。図
中の太線ａは、高速スキャナ３が中立点にあるときに、
広角スキャナ６により偏向されたレーザビームの照射点
の移動を示す。細線ｂは、広角スキャナ６が固定されて
いる場合に、高速スキャナ３の動作により照射位置が移
動する様子を示す。
６によるレーザビームの照射位置の時間変化を示す。図
の横軸は経過時間を表し、縦軸は加工対象物１０の表面
内の位置を表す。図４には、Ａ点に穴開けを行った後、
Ｂ点の穴開けが完了するまでの様子が示されている。図
中の太線ａは、高速スキャナ３が中立点にあるときに、
広角スキャナ６により偏向されたレーザビームの照射点
の移動を示す。細線ｂは、広角スキャナ６が固定されて
いる場合に、高速スキャナ３の動作により照射位置が移
動する様子を示す。
【００３２】時刻Ｔ0の時に、高速スキャナ３が中立点
にあり、広角スキャナ６によりレーザビームの照射され
得る点がＡ点である。レーザビームの照射を停止し、広
角スキャナ６を動作させることにより、太線で示すよう
に照射され得る点ａがＢ点に近づく。照射され得る点が
Ｂ点に達した後は、Ｂ点を中心として振動し、その振幅
が徐々に小さくなる。広角スキャナ６がガルバノスキャ
ナで構成されている場合には、ガルバノミラーの角度を
検出することにより、照射され得る点ａを予測すること
ができる。
にあり、広角スキャナ６によりレーザビームの照射され
得る点がＡ点である。レーザビームの照射を停止し、広
角スキャナ６を動作させることにより、太線で示すよう
に照射され得る点ａがＢ点に近づく。照射され得る点が
Ｂ点に達した後は、Ｂ点を中心として振動し、その振幅
が徐々に小さくなる。広角スキャナ６がガルバノスキャ
ナで構成されている場合には、ガルバノミラーの角度を
検出することにより、照射され得る点ａを予測すること
ができる。
【００３３】時刻Ｔ1において、広角スキャナ６による
照射され得る点ａとＢ点とのずれが所定のしきい値以下
になると、高速スキャナ３を動作させ、両者のずれを補
償する。これによりレーザビームがＢ点を照射する条件
が整う。この時点でレーザビームの照射を開始する。時
刻Ｔ1からＴ2までの期間、高速スキャナ３を動作させる
ことにより、広角スキャナ６により照射され得る点ａと
Ｂ点とのずれを継続的に補償する。時刻Ｔ2に達したら
レーザビームの照射を停止するとともに、高速スキャナ
３を中立点に戻す。
照射され得る点ａとＢ点とのずれが所定のしきい値以下
になると、高速スキャナ３を動作させ、両者のずれを補
償する。これによりレーザビームがＢ点を照射する条件
が整う。この時点でレーザビームの照射を開始する。時
刻Ｔ1からＴ2までの期間、高速スキャナ３を動作させる
ことにより、広角スキャナ６により照射され得る点ａと
Ｂ点とのずれを継続的に補償する。時刻Ｔ2に達したら
レーザビームの照射を停止するとともに、高速スキャナ
３を中立点に戻す。
【００３４】広角スキャナ６により照射され得る点ａと
目的とするＢ点とのずれを、高速スキャナ３で補償する
ことにより、次の所望の点Ｂにレーザビームの照射を開
始するまでの時間を短縮することができる。
目的とするＢ点とのずれを、高速スキャナ３で補償する
ことにより、次の所望の点Ｂにレーザビームの照射を開
始するまでの時間を短縮することができる。
【００３５】図５に、本発明の第３の実施例によるレー
ザ照射装置の概略図を示す。第３の実施例によるレーザ
照射装置では、図３に示した１次集光レンズ２１及びフ
ィールドレンズ４の代わりに、アフォーカル光学系３０
が配置されている。その他の構成は、図３に示した第２
の実施例によるレーザ照射装置の構成と同様である。図
５のレーザ照射装置の各構成部分には、図３のレーザ照
射装置の対応する構成部分に付された参照符号と同一の
参照符号が付されている。
ザ照射装置の概略図を示す。第３の実施例によるレーザ
照射装置では、図３に示した１次集光レンズ２１及びフ
ィールドレンズ４の代わりに、アフォーカル光学系３０
が配置されている。その他の構成は、図３に示した第２
の実施例によるレーザ照射装置の構成と同様である。図
５のレーザ照射装置の各構成部分には、図３のレーザ照
射装置の対応する構成部分に付された参照符号と同一の
参照符号が付されている。
【００３６】アフォーカル光学系３０は、高速スキャナ
３の虚像が広角スキャナ６に重なるような構成とされて
いる。例えば、アフォーカル光学系３０を２枚の凸レン
ズで構成する場合、両者の光軸を共通にし、両者の間隔
を両者の焦点距離の和と等しくする。高速スキャナ３側
の凸レンズの焦点の位置に高速スキャナ３を配置し、広
角スキャナ６側の凸レンズの焦点の位置に広角スキャナ
６を配置する。このような光学系では、高速スキャナ３
が広角スキャナ６の位置に配置されていることと等価で
ある。集光レンズ７は、マスク２０の貫通孔を加工対象
物１０の表面上に結像させる。
３の虚像が広角スキャナ６に重なるような構成とされて
いる。例えば、アフォーカル光学系３０を２枚の凸レン
ズで構成する場合、両者の光軸を共通にし、両者の間隔
を両者の焦点距離の和と等しくする。高速スキャナ３側
の凸レンズの焦点の位置に高速スキャナ３を配置し、広
角スキャナ６側の凸レンズの焦点の位置に広角スキャナ
６を配置する。このような光学系では、高速スキャナ３
が広角スキャナ６の位置に配置されていることと等価で
ある。集光レンズ７は、マスク２０の貫通孔を加工対象
物１０の表面上に結像させる。
【００３７】第３の実施例によるレーザ照射装置に、第
２の実施例で説明した第１〜第３のレーザ加工方法と同
様の方法を適用してレーザ加工を行うことができる。
２の実施例で説明した第１〜第３のレーザ加工方法と同
様の方法を適用してレーザ加工を行うことができる。
【００３８】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。
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。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
２つのスキャナを用いることにより、それぞれのスキャ
ナの性能に基づいてレーザビームの光軸を振ることがで
きる。これにより、位置決め精度を低下させることなく
加工時間の短縮を図ることが可能になる。
２つのスキャナを用いることにより、それぞれのスキャ
ナの性能に基づいてレーザビームの光軸を振ることがで
きる。これにより、位置決め精度を低下させることなく
加工時間の短縮を図ることが可能になる。
【図１】第１の実施例によるレーザ照射装置の概略図で
ある。
ある。
【図２】第１の実施例によるレーザ照射装置を用いてレ
ーザ加工を行う方法を説明するための高速スキャナから
加工対象物までの概略図である。
ーザ加工を行う方法を説明するための高速スキャナから
加工対象物までの概略図である。
【図３】第２の実施例によるレーザ照射装置の概略図で
ある。
ある。
【図４】第２の実施例によるレーザ照射装置を用いた第
３のレーザ加工方法を説明するためのレーザビーム照射
点の移動の様子を示すグラフである。
３のレーザ加工方法を説明するためのレーザビーム照射
点の移動の様子を示すグラフである。
【図５】第３の実施例によるレーザ照射装置の概略図で
ある。
ある。
１ レーザ光源
２ ビーム整形器
３ 高速スキャナ
４ フィールドレンズ
５ マスク
６ 広角スキャナ
７ 集光レンズ
８ 保持台
１０ 加工対象物
１１ スキャン単位領域
２０ マスク
２１ １次集光レンズ
３０ アフォーカル光学系
Claims (9)
- 【請求項１】 レーザ光源と、 前記レーザ光源から出射したレーザビームの光軸を、あ
る角度の範囲内で振る第１のスキャナと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームが入
射し、入射したレーザビームの光軸を、ある角度の範囲
内で振る第２のスキャナと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームの照
射される位置にレーザ照射対象物を保持する保持手段と
を有し、前記第１のスキャナのみによりレーザビームの
光軸を振ったときにレーザビームを照射可能な領域が、
前記第２のスキャナのみによりレーザビームの光軸を振
ったときにレーザビームを照射可能な領域よりも狭く、
前記第１のスキャナのスキャン速度が、前記第２のスキ
ャナのスキャン速度よりも速いレーザ照射装置。 - 【請求項２】 前記レーザ光源が、パルス的にレーザビ
ームを出射し、前記第１のスキャナが、前記レーザ光源
から出射するレーザビームのパルスの繰り返しに同期し
てレーザビームの光軸を振る請求項１に記載のレーザ照
射装置。 - 【請求項３】 さらに、前記第１のスキャナで光軸を振
られたレーザビームの各々の光路内に配置され、レーザ
ビームの各々のビーム断面形状を整形するマスクと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームを前
記照射対象物上に集光させるとともに、前記マスクを前
記照射対象物の表面上に結像させる集光光学系とを有す
る請求項２に記載のレーザ照射装置。 - 【請求項４】 さらに、前記第１のスキャナに入射する
レーザビームの光路内に配置され、レーザビームのビー
ム断面形状を整形するマスクと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームを集
光させる第１の集光光学系と、 前記第１の集光光学系が前記マスクを結像させる位置に
配置されたフィールドレンズと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームを前
記照射対象物上に集光させるとともに、前記第１の集光
光学系による前記マスクの実像を前記照射対象物の表面
上に結像させる第２の集光光学系とを有する請求項２に
記載のレーザ照射装置。 - 【請求項５】 さらに、前記第１のスキャナに入射する
レーザビームの光路内に配置され、レーザビームのビー
ム断面形状を整形するマスクと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームの光
軸内に配置されたアフォーカル光学系と、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームを前
記照射対象物上に集光させるとともに、前記マスクを前
記照射対象物の表面上に結像させる集光光学系とを有す
る請求項２に記載のレーザ照射装置。 - 【請求項６】 レーザ光源と、 前記レーザ光源から出射したレーザビームの光軸を、あ
る角度の範囲内で振る第１のスキャナと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームが入
射し、入射したレーザビームの光軸を、ある角度の範囲
内で振る第２のスキャナと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームの照
射される位置にレーザ照射対象物を保持する保持手段と
を有し、前記レーザ光源が、パルス的にレーザビームを
出射し、前記第１のスキャナが、前記レーザ光源から出
射するレーザビームのパルスの繰り返しに同期してレー
ザビームの光軸を振り、 さらに、前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビ
ームの各々の光路内に配置され、レーザビームの各々の
ビーム断面形状を整形するマスクと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームを前
記照射対象物上に集光させるとともに、前記マスクを前
記照射対象物の表面上に結像させる集光光学系とを有す
るレーザ照射装置。 - 【請求項７】 レーザ光源と、 前記レーザ光源から出射したレーザビームの光軸を、あ
る角度の範囲内で振る第１のスキャナと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームが入
射し、入射したレーザビームの光軸を、ある角度の範囲
内で振る第２のスキャナと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームの照
射される位置にレーザ照射対象物を保持する保持手段と
を有し、前記レーザ光源が、パルス的にレーザビームを
出射し、前記第１のスキャナが、前記レーザ光源から出
射するレーザビームのパルスの繰り返しに同期してレー
ザビームの光軸を振り、 さらに、前記第１のスキャナに入射するレーザビームの
光路内に配置され、レーザビームのビーム断面形状を整
形するマスクと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームを集
光させる第１の集光光学系と、 前記第１の集光光学系が前記マスクを結像させる位置に
配置されたフィールドレンズと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームを前
記照射対象物上に集光させるとともに、前記第１の集光
光学系による前記マスクの実像を前記照射対象物の表面
上に結像させる第２の集光光学系とを有するレーザ照射
装置。 - 【請求項８】 レーザ光源と、 前記レーザ光源から出射したレーザビームの光軸を、あ
る角度の範囲内で振る第１のスキャナと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームが入
射し、入射したレーザビームの光軸を、ある角度の範囲
内で振る第２のスキャナと、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームの照
射される位置にレーザ照射対象物を保持する保持手段と
を有し、前記レーザ光源が、パルス的にレーザビームを
出射し、前記第１のスキャナが、前記レーザ光源から出
射するレーザビームのパルスの繰り返しに同期してレー
ザビームの光軸を振り、 さらに、前記第１のスキャナに入射するレーザビームの
光路内に配置され、レーザビームのビーム断面形状を整
形するマスクと、 前記第１のスキャナで光軸を振られたレーザビームの光
軸内に配置されたアフォーカル光学系と、 前記第２のスキャナで光軸を振られたレーザビームを前
記照射対象物上に集光させるとともに、前記マスクを前
記照射対象物の表面上に結像させる集光光学系とを有す
るレーザ照射装置。 - 【請求項９】 レーザ光源から出射されたレーザビーム
を、第１のスキャナ、及び該第１のスキャナよりもスキ
ャン速度が遅く、かつスキャン範囲の広い第２のスキャ
ナを通して加工対象物上に集光し、レーザ加工を行うレ
ーザ加工方法であって、 レーザビームの照射位置が加工対象物上の被加工点に近
づくように前記第２のスキャナを動作させる工程と、 前記第２のスキャナの動作によりレーザビームの照射位
置と前記被加工点とのずれがあるしきい値以下になった
とき、前記第１のスキャナを動作させて前記第２のスキ
ャナにより画定されるレーザビームの照射位置と前記被
加工点とのずれを補償しながらレーザビームを照射する
工程とを有するレーザ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000270013A JP3524855B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | レーザ照射装置及びレーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000270013A JP3524855B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | レーザ照射装置及びレーザ加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002079393A JP2002079393A (ja) | 2002-03-19 |
| JP3524855B2 true JP3524855B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=18756529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000270013A Expired - Fee Related JP3524855B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | レーザ照射装置及びレーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3524855B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB201310398D0 (en) | 2013-06-11 | 2013-07-24 | Renishaw Plc | Additive manufacturing apparatus and method |
| US10335901B2 (en) | 2013-06-10 | 2019-07-02 | Renishaw Plc | Selective laser solidification apparatus and method |
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-
2000
- 2000-09-06 JP JP2000270013A patent/JP3524855B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002079393A (ja) | 2002-03-19 |
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