JP5036144B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ加工装置に関する。例えば、レーザ光を照射することにより被加工物の指定領域の除去、切断などを行うレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus. For example, the present invention relates to a laser processing apparatus that performs removal, cutting, and the like of a specified region of a workpiece by irradiating laser light.
従来、レーザ光を被加工物の所望領域に照射することにより加工を行うレーザ加工装置が知られている。例えば、液晶ディスプレイなどの製造において、ガラス基板上の配線パターンや、露光に用いるフォトマスクに存在する不要な残留物などの欠陥部を修正する手段として、レーザリペア装置が知られている。
このレーザ加工装置は、レーザ光の照射領域の大きさを可変の矩形開口などで規定していたが、近年、マイクロミラーアレイなどの空間変調素子を用いた装置も知られている。
例えば、特許文献1には、レーザ源と、被加工物を載置する加工テーブルと、微小ミラーアレイ(マイクロミラーアレイ)とを備え、微小ミラーアレイの複数のミラー片の角度を、ON/OFF制御することで切り換えて、被加工物に任意のパターン形状を形成するレーザ加工装置が記載されている。
このレーザ加工装置に使用されるレーザの波長は、加工対象によって適切な波長が選択される。例えば、レーザリペア装置では、金属膜の修正には可視〜赤外帯、透明膜には紫外帯、というように被加工物に吸収されやすい波長が使用される。波長を切り換えるために、複数のレーザを備えた装置や、1つの基本波長のレーザの複数の高調波をきりかえられるようにした装置などが存在する。
In this laser processing apparatus, the size of the laser light irradiation area is defined by a variable rectangular opening or the like, but recently, an apparatus using a spatial modulation element such as a micromirror array is also known.
For example, Patent Document 1 includes a laser source, a processing table on which a workpiece is placed, and a micromirror array (micromirror array). The angles of a plurality of mirror pieces of the micromirror array are turned ON / OFF. A laser processing apparatus is described in which an arbitrary pattern shape is formed on a workpiece by switching by control.
As the wavelength of the laser used in the laser processing apparatus, an appropriate wavelength is selected depending on the processing target. For example, in a laser repair apparatus, a wavelength that is easily absorbed by a workpiece is used, such as a visible to infrared band for correcting a metal film and an ultraviolet band for a transparent film. In order to switch the wavelength, there are devices equipped with a plurality of lasers, devices capable of switching a plurality of harmonics of one fundamental wavelength laser, and the like.
しかしながら、特許文献1のようにマイクロミラーアレイなどの、複数の能動光学要素が規則的に配列された能動光学素子を用いたレーザ加工装置によって、レーザ光を用いたレーザ加工を行う場合、単にマイクロミラーによる正反射方向にレーザ光を照射する顕微鏡の光軸を設定しただけではレーザ光の利用効率を低下させる現象が発生するという問題がある。
マイクロミラーアレイを用いたレーザ加工装置では、マイクロミラーアレイの像を顕微鏡で被加工物上に縮小投影する。マイクロミラーアレイは小型ミラーを等間隔に配列した構造なので、そこから反射されたレーザ光は複数の回折光に分かれる。しかし、一般に顕微鏡の後側開口数は小さいので、複数に分かれた回折光をすべて入射することができない。
However, when laser processing using laser light is performed by a laser processing apparatus using an active optical element in which a plurality of active optical elements are regularly arranged, such as a micromirror array, as in Patent Document 1, a micro-array is simply used. There is a problem that a phenomenon of reducing the use efficiency of laser light occurs only by setting the optical axis of a microscope that irradiates laser light in the regular reflection direction by the mirror.
In a laser processing apparatus using a micromirror array, an image of the micromirror array is reduced and projected onto a workpiece with a microscope. Since the micromirror array has a structure in which small mirrors are arranged at equal intervals, the laser light reflected from the micromirror array is divided into a plurality of diffracted lights. However, since the rear numerical aperture of the microscope is generally small, it is not possible to enter all of the divided diffracted lights.
それにより、不都合を生じることがあることについて、図6を参照して説明する。
図7は、YAGレーザの第2高調波(波長λ2=532nm)と第3高調波(波長λ3=354.7nm)を切り換えられるレーザ加工装置における回折光の角度分布の例である。すなわち、マイクロミラーアレイを反射した回折光の角度分布(α,β)を入射する顕微鏡の光軸502を中心とした角度平面501にプロットしたものである。
As a result, inconvenience may be described with reference to FIG.
FIG. 7 shows an example of the angular distribution of diffracted light in a laser processing apparatus capable of switching the second harmonic (wavelength λ 2 = 532 nm) and the third harmonic (wavelength λ 3 = 354.7 nm) of the YAG laser. That is, the angle distribution (α, β) of the diffracted light reflected from the micromirror array is plotted on an
波長λ3では、図示×印で示すように、光軸502の近くに1つの回折次数504がある。レーザ光の照射領域に相当する小型ミラーは、光軸502の方向へレーザ光を反射するように傾いているので、光軸502に近い回折次数504が唯一、大きな強度を持つ回折光になる。この回折次数504は、顕微鏡の後側角開口503の範囲内にあるので、レーザ光の強度を効率よく被加工物に照射することができる。
一方、波長をλ2に切り換えると、図示丸印で示すように、光軸502の近くに回折次数が無く、同じような角度だけ離れた位置に4つの回折次数505が存在している。そのため、これら複数の回折次数505にレーザの強度が分散し、かつ顕微鏡の後側角開口503に入射しなくなる。つまり、波長λ2を使用する場合は、顕微鏡に対する入射角度を変えて、1つの回折次数を入射させることはできるが、それでもレーザ光の利用効率は改善されない。
At the wavelength λ 3 , there is one
On the other hand, when switching the wavelength lambda 2, as shown in the illustrated circle, diffraction orders near the
そこで本発明は、このような課題を解決することにより、レーザ加工を行う場合にレーザ光の利用効率を改善することができ、それにより効率よく被加工物を加工することができるレーザ加工方法および装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves such a problem, and can improve the utilization efficiency of laser light when performing laser processing, and thereby a laser processing method capable of processing a workpiece efficiently, and An object is to provide an apparatus.
上記の課題を解決するために、本発明のレーザ加工装置は、レーザ光を発生するレーザ光源と、前記レーザ光を空間変調するため、少なくとも2方向に偏向可能な複数の偏向要素が規則的に配列された空間変調素子と、前記レーザ光が前記空間変調素子で反射されて形成される変調光を被加工物に照射する変調光照射光学系と、前記変調光照射光学系の光軸に対し、前記空間変調素子へ入射する前記レーザ光の入射光軸の傾きと前記空間変調素子の傾きとを可変する回動機構とを備え、該回動機構により、前記変調光照射光学系に入射する前記変調光の、前記空間変調素子に対する出射角を可変とした構成とする。
この発明によれば、回動機構によりレーザ光の入射光軸の傾きと空間変調素子の傾きとを変調光照射光学系の光軸に対して可変することができ、それにより変調光照射光学系の光軸に入射する変調光の空間変調素子に対する出射角を可変できる。そのため、変調光が空間変調素子により回折されても、変調光照射光学系に入射する変調光を適宜の回折方向のものに合わせることができる。したがって、変調光として回折効率の高い光を変調光照射光学系に入射させることができる。
また、変調光照射光学系に入射する変調光の、空間変調素子に対する出射角を変えることができるので、レーザ光の波長と空間変調素子への入射角とに応じて適宜次数の回折光に合わせることができる。そのため、回折効率の高い変調光を変調光照射光学系に入射することができる。
また、回動機構の回動を組み合わせることにより、変調光照射光学系に入射する変調光の回折条件を最適化することができる。
また、空間変調素子の回動に合わせてレーザ光源を回動できるようにすれば、レーザ光の入射角が一定の条件の下で、変調光の出射角を可変できるから、回動制御が容易となり効率よく変調光の回折次数を変更できる。
In order to solve the above problems, a laser processing apparatus of the present invention includes a laser light source for generating a laser beam, for spatially modulating the laser beam, a plurality of deflection elements which can be deflected in at least two directions regularly An array of spatial modulation elements , a modulated light irradiation optical system that irradiates a workpiece with modulated light formed by reflecting the laser light by the spatial modulation element , and an optical axis of the modulated light irradiation optical system A rotation mechanism that varies an inclination of an incident optical axis of the laser light incident on the spatial modulation element and an inclination of the spatial modulation element, and is incident on the modulated light irradiation optical system by the rotation mechanism. The modulated light is configured to have a variable exit angle with respect to the spatial modulation element.
According to this invention, the tilt of the incident optical axis of the laser light and the tilt of the spatial modulation element can be varied with respect to the optical axis of the modulated light irradiation optical system by the rotation mechanism, and thereby the modulated light irradiation optical system The emission angle of the modulated light incident on the optical axis of the spatial light modulation element can be varied. Therefore, even if the modulated light is diffracted by the spatial modulation element, the modulated light incident on the modulated light irradiation optical system can be matched with an appropriate diffraction direction. Therefore, light having high diffraction efficiency can be made incident on the modulated light irradiation optical system as the modulated light.
In addition, since the emission angle of the modulated light incident on the modulated light irradiation optical system with respect to the spatial modulation element can be changed, the diffracted light of the order is appropriately adjusted according to the wavelength of the laser light and the incident angle to the spatial modulation element. be able to. Therefore, modulated light with high diffraction efficiency can be incident on the modulated light irradiation optical system.
Further, by combining the rotation of the rotation mechanism, it is possible to optimize the diffraction conditions of the modulated light incident on the modulated light irradiation optical system.
In addition, if the laser light source can be rotated in accordance with the rotation of the spatial modulation element, the emission angle of the modulated light can be varied under the condition that the incident angle of the laser beam is constant, so that the rotation control is easy. Thus, the diffraction order of the modulated light can be changed efficiently.
また、本発明のレーザ加工装置では、前記回動機構が、前記空間変調素子に対する前記レーザ光源の傾きを変えるように回動する機構を備える構成であることが好ましい。
この場合、回動機構により、空間変調素子に対して、レーザ光源の傾きを変えることができるので、空間変調素子が固定されている場合に、空間変調素子に対するレーザ光の入射角を変えることができる。そのため、変調光照射光学系の光軸に沿って進む変調光を、レーザ光の波長と空間変調素子への入射角とに応じて適宜次数の回折光に合わせることができる。そのため、回折効率の高い変調光を変調光照射光学系に入射することができる。
Moreover, in the laser processing apparatus of this invention, it is preferable that the said rotation mechanism is a structure provided with the mechanism rotated so that the inclination of the said laser light source with respect to the said spatial modulation element may be changed.
In this case, since the tilt of the laser light source can be changed with respect to the spatial modulation element by the rotation mechanism, the incident angle of the laser beam with respect to the spatial modulation element can be changed when the spatial modulation element is fixed. it can. Therefore, the modulated light traveling along the optical axis of the modulated light irradiation optical system can be appropriately matched to the diffracted light of the order according to the wavelength of the laser light and the incident angle to the spatial modulation element. Therefore, modulated light with high diffraction efficiency can be incident on the modulated light irradiation optical system.
また、本発明のレーザ加工装置では、前記回動機構の回動位置および前記レーザ光の波長から、前記変調光の回折方向を算出し、該回折方向が前記変調光照射光学系の光軸に略一致するように前記回動機構を駆動する回動機構制御部を備えることが好ましい。
この場合、回動機構制御部により、変調光の回折方向を算出し、その回折方向に変調光照射光学系の光軸を略一致させることができるので、自動的に回折効率を最適化できる。
In the laser processing apparatus of the present invention, the diffraction direction of the modulated light is calculated from the rotation position of the rotation mechanism and the wavelength of the laser light, and the diffraction direction is the optical axis of the modulated light irradiation optical system. It is preferable to provide a rotation mechanism control unit that drives the rotation mechanism so as to substantially match.
In this case, since the diffraction direction of the modulated light can be calculated by the rotation mechanism control unit and the optical axis of the modulated light irradiation optical system can be made to substantially coincide with the diffraction direction, the diffraction efficiency can be automatically optimized.
また、本発明の前記回動機構制御部備えるレーザ加工装置では、前記レーザ光源が、2つ以上の異なる波長のレーザ光を切り替え可能に発生し、前記回動機構制御部が、前記それぞれのレーザ光の波長に共通する回折方向に、前記変調光照射光学系の光軸を略一致させるようにすることが好ましい。
この場合、複数の波長のレーザ光を用いてレーザ加工を行うときに、波長を切り替えても回動機構を再調整することなく、変調光の回折効率を最適の状態とすることができるので、波長を切り替えたレーザ加工を迅速に行うことができ、加工効率を向上することができる。
Moreover, in the laser processing apparatus provided with the rotation mechanism control unit of the present invention, the laser light source generates two or more different wavelengths of laser light in a switchable manner, and the rotation mechanism control unit includes the respective lasers. It is preferable to make the optical axis of the modulated light irradiation optical system substantially coincide with the diffraction direction common to the wavelength of light.
In this case, when performing laser processing using laser light of a plurality of wavelengths, the diffraction efficiency of the modulated light can be brought into an optimal state without readjusting the rotation mechanism even if the wavelength is switched. Laser processing with switched wavelengths can be performed quickly, and processing efficiency can be improved.
また、本発明のレーザ加工装置では、前記空間変調素子が、前記複数の偏向要素として、傾斜角を切り替えて前記レーザ光を少なくとも2方向に偏向する複数の微小ミラーを備えるマイクロミラーアレイである構成であることが好ましい。
この場合、変調光の回折効率を向上するために、回動機構により変調光の回折方向を変調光照射光学系の光軸に一致させるので、微小ミラーの傾斜角が一定値をとる場合にも、変調光の回折効率を容易に最適化でき、高速かつ高効率なレーザ加工を行うことができる。
In the laser processing apparatus of the present invention, the spatial modulation element is a micromirror array including a plurality of micromirrors that switch the tilt angle and deflect the laser light in at least two directions as the plurality of deflection elements. It is preferable that
In this case, in order to improve the diffraction efficiency of the modulated light, the rotating mechanism makes the diffraction direction of the modulated light coincide with the optical axis of the modulated light irradiation optical system. The diffraction efficiency of modulated light can be easily optimized, and high-speed and highly efficient laser processing can be performed.
本発明のレーザ加工装置によれば、レーザ光が空間変調素子により回折されても、回動機構により変調光の回折方向を変調光照射光学系に略一致させることができるので、レーザ光の利用効率を改善することができ、それにより効率よく被加工物を加工することができるという効果を奏する。 According to the laser processing apparatus of the present invention, even if the laser light is diffracted by the spatial modulation element, the diffraction direction of the modulated light can be substantially matched with the modulated light irradiation optical system by the rotation mechanism. The efficiency can be improved, thereby producing an effect that the workpiece can be processed efficiently.
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
本発明の実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成について説明するための模式説明図である。図2は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置に用いる空間変調素子近傍の光路について説明するための模式的な光路説明図である。
A laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram for explaining a schematic configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic optical path explanatory diagram for explaining an optical path in the vicinity of the spatial modulation element used in the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
本実施形態のレーザ加工装置100は、図1に示すように、波長がそれぞれλ2、λ3とされたレーザ光L2、L3を、加工パターンに応じて、変調光LMとして被加工物15上に照射することによりレーザ加工を行う装置である。
被加工物15としては、例えば、液晶ディスプレイなどに用いるガラス基板や、半導体基板などを挙げることができる。これらの場合、加工対象は基板上の配線パターンや露光に用いるフォトマスクに存在する不要な残留物などの欠陥部などが挙げられる。また、マイクロダイセクション装置に用いる場合には、細胞などの生体試料などを挙げることができる。
被加工物15は、特に図示しないが、必要に応じて、例えば加工時の位置を固定する保持機構、吸着機構や、加工位置を移動するための移動機構を備えた載置台に保持されている。
レーザ光L2、L3は、このような加工対象の波長吸収特性などに応じて切り替えて使い分けられるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
Examples of the
Although not particularly illustrated, the
The laser beams L 2 and L 3 are switched and used in accordance with the wavelength absorption characteristics of the processing target.
レーザ加工装置100の概略構成は、レーザ発振器1(レーザ光源)、傾斜ステージ4(回動機構)、マイクロミラーアレイ7(空間変調素子)、傾斜ステージ5(回動機構)、照射光学系20(変調光照射光学系)、および制御部16からなる。
The schematic configuration of the
レーザ発振器1は、複数の波長を有するレーザ光をパルス発振し、略平行光束として出射するレーザ光源である。本実施形態では、基本波長λ1=1.064μmのYAGレーザを用い、第2、第3高調波(それぞれ波長λ2=532nm、λ3=354.7nm)を切り替えて、それぞれレーザ光L2、L3として、同一光路上に出射できるようになっている。
レーザ光L2、L3の光束径は、後述するマイクロミラーアレイ7の基準反射面7aを十分覆うことができる大きさとされる。そのため、特に図示しないが、レーザ発振器1は、必要に応じてビームエキスパンダなどの光学系や光束径を規制する絞りなどを適宜備えている。
The laser oscillator 1 is a laser light source that pulsates laser light having a plurality of wavelengths and emits it as a substantially parallel light beam. In the present embodiment, a YAG laser having a fundamental wavelength λ 1 = 1.064 μm is used, and the second and third harmonics (wavelength λ 2 = 532 nm and λ 3 = 354.7 nm, respectively) are switched, and the laser light L 2 is respectively switched. , L 3 can be emitted on the same optical path.
The beam diameters of the laser beams L 2 and L 3 are set to a size that can sufficiently cover a
傾斜ステージ4は、レーザ発振器1を、レーザ光L2(L3)の光軸上に設けられた回動中心4Cを中心として回動可能に支持する回動機構である。例えば、ゴニオステージなどを採用することができる。回動方向は、必要に応じて1軸回りでもよいし、2軸回りでもよい。そして、例えば、ステッピングモータで駆動される送りねじ機構などからなるステージ駆動部4aを備え、後述する制御部16により制御信号に応じて回動動作が制御される。
The tilt stage 4 is a rotation mechanism that supports the laser oscillator 1 so as to be rotatable about a
レーザ発振器1から出射されるレーザ光L2(L3)の光路上には、レーザ光L2(L3)の光量を調整する光減衰器3と、レーザ光L2(L3)の断面強度分布を均一化する均一化光学系としてホモジナイザ2が設けられている。
ホモジナイザ2は、例えば、フライアイレンズ、回折素子、非球面レンズや、カレイド型ロッドを用いたものなどの種々の構成が知られているので、必要に応じてどの構成を採用してもよい。
The optical path of the laser beam L 2 emitted from the laser oscillator 1 (L 3) includes an optical attenuator 3 for adjusting the amount of the laser beam L 2 (L 3), the cross section of the laser beam L 2 (L 3) A homogenizer 2 is provided as a homogenizing optical system for homogenizing the intensity distribution.
Since the homogenizer 2 is known to have various configurations such as a fly-eye lens, a diffraction element, an aspheric lens, and a kaleido rod, any configuration may be adopted as necessary.
マイクロミラーアレイ7は、図2に示すように、傾斜角が0°の状態の時、基準反射面7a上に整列し、制御信号に応じて、所定方向に傾斜可能な複数の微小ミラー7b(偏向要素)が多数、縦横方向の格子状などに規則正しく配置されたものである。例えば、16μm角の微小ミラー7bを800×600個、矩形状の領域に配置したDMD(Digital Micro mirror Device)などの素子を採用することができる。
各微小ミラー7bは、制御信号に応じて静電電界を発生する駆動部(不図示)により、オン状態とオフ状態との2つの傾斜角、例えば、±12°に傾斜されるようになっている。
そのため、マイクロミラーアレイ7は、一定の入射角で入射されたレーザ光L2(L3)をオン状態の微小ミラー7bにより反射して制御信号に応じた断面形状の変調光LMを形成し、オフ状態の微小ミラー7bで反射された光を変調光LMの光路と異なる光路(図5の破線矢印参照)に反射することにより、レーザ光L2(L3)の空間変調を行うことができるものである。
As shown in FIG. 2, when the tilt angle is 0 °, the
Each
Therefore, the
例えば、図2には、微小ミラー7bが基準反射面7aから図示反時計回りに傾斜角φON=12°だけ傾斜されたオン状態の微小ミラー7bが示されている。符号Nは、基準反射面7aの法線を示す。基準反射面7aに対して角度θiで入射したレーザ光L2(L3)は小型ミラー7bで反射されて、正反射方向Rに反射される。ただし、図2は、見やすさのために、同一角度であっても角度をずらして描いている。
一方、このような等ピッチに配列され同一方向に傾斜された複数の微小ミラー7bはレーザ光L2(L3)に対して回折格子として作用する。そのため、レーザ光L2(L3)は、その波長と微小ミラー7bの配列ピッチとに応じて回折される。
そのため、回折次数に対応する各回折方向の光強度が強められ、それらの間の方向では、回折効率が下がって光強度が低下する。図2に、法線Nから角度θDだけ傾斜した回折方向Dは、これら回折方向のうちレーザ光L2、L3に共通する回折方向を図示したものである。
For example, FIG. 2 shows an on-
On the other hand, the plurality of
Therefore, the light intensity in each diffraction direction corresponding to the diffraction order is increased, and in the direction between them, the diffraction efficiency decreases and the light intensity decreases. 2, the diffraction direction D which is inclined by an angle theta D from the normal N, illustrates the diffraction direction common to the laser light L 2, L 3 of these diffraction direction.
傾斜ステージ5は、マイクロミラーアレイ7を、基準反射面7aの略中心に位置する回動中心5Cを中心として回動可能に支持する回動機構である。例えば、ゴニオステージなどを採用することができる。回動方向は、必要に応じて1軸回りでもよいし、2軸まわりでもよい。そして、例えば、ステッピングモータで駆動される送りねじ機構などからなるステージ駆動部5aを備え、後述する制御部16により制御信号に応じて回動動作が制御される。
回動中心5Cと傾斜ステージ4の回動中心4Cは略一致される。
The tilt stage 5 is a rotation mechanism that supports the
The
照射光学系20は、図1に示すように、光軸202が回動中心4C、5Cを通るように配置された結像レンズ11、対物レンズ14が、基準反射面7aと被加工物15とが略共役となるように設けられた結像光学系である。例えば、顕微鏡などの光学系が採用することができる。
対物レンズ14は像側が無限遠設計とされ、結像レンズ11と対物レンズ14との間では、レーザ光L2(L3)が略平行光となっている。
この略平行光の光路上に、光源13から出射された照明光Lobの一部を反射し一部を透過させ変調光LMを透過する半透鏡12が設けられている。そのため、照明光Lobは変調光LMと同一光路上に導かれ、被加工物15を照明できるようになっている。
照明光Lobの波長は、後述するCCD10により撮像できる光であれば、どのような波長であってもよく、例えば可視光の波長領域に設定することができる。
半透鏡12は、例えばハーフミラーやそのような波長特性を有するコーティングが施された反射板、プリズムなどの光分岐素子を採用することができる。
As shown in FIG. 1, the irradiation
The
This on the optical path of the substantially parallel light,
The wavelength of the illumination light L ob may be any wavelength as long as it can be imaged by the
The
また、結像レンズ11とマイクロミラーアレイ7との間の光路には、変調光LMを透過し、被加工物15で反射された照明光Lobを反射する半透鏡8が設けられている。そのため、被加工物15により照明光Lobが反射されて半透鏡8に戻ると、光路が分岐されるようになっている。半透鏡8は、半透鏡12と同様の構成を採用することができる。
半透鏡8により分岐された光路上には、被加工物15上の画像を撮像するためのCCD10が、被加工物15の表面と略共役となる位置に配置されている。
Further, in the optical path between the imaging lens 11 and the
On the optical path branched by the
制御部16は、レーザ加工装置100の全体制御を行うもので、操作入力を行うための操作部17、CCD10、操作部17からの操作入力やCCD10から送出される画像信号を表示するためのモニタ9が接続されている。
また、少なくとも制御対象であるレーザ発振器1、マイクロミラーアレイ7、ステージ駆動部4a、5aと電気的に接続され、それぞれに対して、それらの動作を制御する制御信号を送出できるようになっている。
レーザ発振器1に対しては、操作部17の操作入力に基づいて、レーザ光L2、L3のいずれかを選択して点灯または消灯させる制御信号を送出する。
また、マイクロミラーアレイ7に対しては、CCD10により撮像された被加工物15の画像取り込んで画像処理し加工すべき領域を検出することにより、変調光LMの照射領域を加工すべき領域に一致させるべく各微小ミラー7bのオン状態とオフ状態とを制御する制御信号を送出する。
The
In addition, it is electrically connected to at least the laser oscillator 1, the
To the laser oscillator 1, based on an operation input from the
Further, with respect to the
また、ステージ駆動部4a、5aに対しては、操作部17により設定されたレーザ光の波長に応じて、回折方向D(図2参照)を算出し、回折方向Dが光軸202に一致するように傾斜ステージ4、5の少なくともいずれかを回動するような制御信号を送出する。すなわち、制御部16は、回動機構を駆動する回動機構制御部を構成している。
For the
ここで、回折方向Dの設定方法について説明する。
図3は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の空間変調素子から出射される回折光の回動制御後の回折方向について説明するための角度分布図である。図4は、本発明の実施形態に係るレーザ加工方法の光軸設定の一例について説明するための模式的な光路説明図である。
Here, a method for setting the diffraction direction D will be described.
FIG. 3 is an angle distribution diagram for explaining the diffraction direction after rotation control of the diffracted light emitted from the spatial modulation element of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic optical path explanatory diagram for explaining an example of optical axis setting of the laser processing method according to the embodiment of the present invention.
マイクロミラーアレイ7は、四角い反射面を有する微小ミラー7bが縦横の格子状に配列されているため、回折光は2次元的に分布する。レーザ発振器1、マイクロミラーアレイ7、照射光学系20の配置関係によっては、図7に示すように、(α0,β0)に位置する照射光学系20の光軸202に対して、各回折方向は無関係に分布する。ここで、丸印は波長λ2のレーザ光L2の回折方向、×印は波長λ3のレーザ光L3の回折方向をそれぞれ示す。符号203は、照射光学系20の後側角開口を示す。
また、レーザ光L2、L3は、基本波長λ1の高調波であるので、波長λ2、λ3の比が、正確な整数比3:2となっている。そのため、mx、myを整数とすると、レーザ光L2の回折次数(2・mx,2・my)次、レーザ光L3の回折次数(3・mx,3・my)次のそれぞれの回折方向が一致するものである。
In the
Further, since the laser beams L 2 and L 3 are harmonics of the fundamental wavelength λ 1 , the ratio of the wavelengths λ 2 and λ 3 is an accurate integer ratio 3: 2. Therefore, m x, when the m y an integer, the diffraction order of the laser beam L 2 (2 · m x, 2 · m y) Next, the diffraction order of the laser beam L 3 (3 · m x, 3 · m y) The following diffraction directions coincide with each other.
この場合、例えば、波長λ3では、光軸202近傍の回折方向206の回折光が略入射されるから、回折効率の高い光が入射される。一方、波長λ2に切り替えると、照射光学系20に入射される光は3種類の回折方向207に分散し、それぞれ回折効率の低い光となるため、入射光量は低下する。
そこで、本実施形態では、傾斜ステージ4、5の少なくともいずれかを駆動して、回折方向を回動し、図3のような状態とする。すなわち、(α0,β0)の位置に、回折方向が共通する回折次数に対応した回折方向204、205を移動させる。
In this case, for example, at the wavelength λ 3 , diffracted light in the
Therefore, in the present embodiment, at least one of the tilt stages 4 and 5 is driven to rotate the diffraction direction so that the state shown in FIG. 3 is obtained. That is, the
以下、このような回折方向の位置関係について光路を含む断面で説明する。ただし、簡単のため、図4に示す1次元の回折モデルを用いて説明する。
マイクロミラーアレイ601に、YAGレーザの基本波、第2高調波、第3高調波が、入射光602として入射角θiで入射される場合、各回折光の回折角θdは、次式の回折条件で表される。
sinθd−sinθi=p・λi/T (2)
ただし、pは回折の次数、λiは入射光602の波長、Tはマイクロミラーアレイ601の配列ピッチである。
基本波、第2高調波、第3高調波のそれぞれの0次回折光610、620、630は、式(2)で、p=0の場合であり、マイクロミラーアレイ601の微小ミラーが基準反射面に整列した場合の正反射光である。
pが0でないとき、回折角θdが等しくなる条件は、式(2)より、p・λiが一定となることである。
λ2=λ1/2、λ3=λ1/3であるから、図4に示すように、波長λ1の1次回折光611(p=1)に回折方向が一致するのは、波長λ2の第2高調波では、2次回折光622(p=2)であり、波長λ3の第3高調波では、3次回折光633(p=3)である。一般に、基本波長のm次回折光の回折方向に、第u高調波の(u・m)次回折光の回折方向が一致する。
そして、第2高調波の1次回折光621、第3高調波の1次回折光631、2次回折光632は、それぞれ異なる回折方向に回折される。
Hereinafter, the positional relationship in the diffraction direction will be described using a cross section including the optical path. However, for simplicity, description will be made using a one-dimensional diffraction model shown in FIG.
When the fundamental wave, the second harmonic wave, and the third harmonic wave of the YAG laser are incident on the
sin θ d −sin θ i = p · λ i / T (2)
Here, p is the diffraction order, λ i is the wavelength of the
The 0th-order diffracted
When p is not 0, the condition that the diffraction angles θ d are equal is that p · λ i is constant from equation (2).
λ 2 = λ 1/2, since it is λ 3 = λ 1/3, as shown in FIG. 4, the diffraction direction is equal to the wavelength lambda 1 of the first-order diffracted light 611 (p = 1), the wavelength lambda the second harmonic of 2, a second-order diffracted light 622 (p = 2), the third harmonic of the wavelength lambda 3, is a 3-order diffracted light 633 (p = 3). In general, the diffraction direction of the u-th harmonic (u · m) -order diffracted light coincides with the diffraction direction of the fundamental-order m-th order diffracted light.
The second harmonic first-order diffracted light 621 and the third harmonic first-order diffracted light 631, second-order diffracted light 632 are diffracted in different diffraction directions.
例えば、マイクロミラーアレイ601の微小ミラーの配列ピッチが、T=16μmのとき、入射角θi=23.8°で波長532nmの第2高調波を入射すると12(=2×6)次回折光の回折角は、θd=0.2°となる。また、同じ入射角θiで波長354.7nmの第3高調波を入射すると、その18(=3×6)次回折光の回折角が、θd=0.2°となって、両者が一致する。
そこで、光軸202に回折方向Dが一致するように、傾斜ステージ5を回動し、そのときの基準反射面7aに対して、レーザ光L2、L3の入射角が上記のθiとなるように傾斜ステージ4を回動する。このようにすることにより、YAGレーザの波長を切り替えても、マイクロミラーアレイ601以降の光学系に対する入射条件が変わらず、かつレーザ光量の利用効率を最大にできるものである。
なお、小型ミラー7bの傾斜角φONが異なるマイクロミラーアレイ7を用いる場合でも、同様にして光利用効率を最大にする入射角θiが算出されるから、それに合わせて傾斜ステージ4、5を回動させることができる。そのため、傾斜角φONは、12°とは限定されない。
For example, when the arrangement pitch of the micromirrors of the
Therefore, the tilt stage 5 is rotated so that the diffraction direction D coincides with the
Even when the
以上は、回折次数が1次元の例で説明したが、回折次数が2次元となる一般の場合でも同様である。すなわち、第u高調波は、mx、myを整数として、(u・mx,u・my)次回折光の回折方向がすべて正確に一致するので、その回折方向と入射角とに合わせて傾斜ステージ4、5を回動することで、回折効率を最大にすることができる。
図1は、そのような状態を図示している。回折光121は、図3の回折方向204(205)に対応しており、回折光120、122は、その他の回折方向に対応している。
The above has been described with an example in which the diffraction order is one-dimensional, but the same applies to a general case where the diffraction order is two-dimensional. That is, the u harmonic, m x, a m y is an integer, (u · m x, u · m y) since the diffraction direction of the diffracted light are all exactly match, fit the incident angle and the diffracted direction By rotating the tilt stages 4 and 5, the diffraction efficiency can be maximized.
FIG. 1 illustrates such a state. The diffracted
なお、回折方向Dは、2次元の入射角θiの関数であるから、角度調整の自由度は、2自由度あれば足りる。したがって、傾斜ステージ4、5がそれぞれ2軸回りに回動する場合は、いずれか一方のみを回動するだけで上記調整を行うことができる。また、傾斜ステージ4、5を独立な方向の1軸回りに回動するようにしてもよい。 Note that since the diffraction direction D is a function of the two-dimensional incident angle θ i , the degree of freedom for angle adjustment is only two degrees. Therefore, when the tilt stages 4 and 5 are each rotated about two axes, the adjustment can be performed by rotating only one of them. Further, the tilt stages 4 and 5 may be rotated around one axis in an independent direction.
次に、本実施形態に係るレーザ加工装置100の動作について説明する。
図5は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の初期状態について説明するための模式説明図である。
レーザ加工装置100の初期状態では、図5に示すように、傾斜ステージ4、5が回動の基準位置に設定され、レーザ発振器1、マイクロミラーアレイ7の位置関係が最適化されていない。そのため、一般には、その状態でレーザ光L2(L3)を照射すると、回折光120、121、122などがいずれも光軸202からずれ、図3(a)に示すように照射光学系20に入射する光が、複数の回折光に分散される結果、被加工物15に照射される光強度が低下してしまう。
Next, the operation of the
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram for explaining an initial state of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
In the initial state of the
そこで、レーザ光を照射する前に、傾斜ステージ4、5の回動位置を最適化するための初期設定動作を行う。
すなわち、出射可能なレーザ光の波長λ2、λ3に対して、共通する回折方向Dと光軸202とを一致させるレーザ発振器1、マイクロミラーアレイ7の位置関係を上記の回折方向の設定方法に基づいて制御部16により算出し、傾斜ステージ4、5の回動位置に対応する制御信号が傾斜ステージ4、5に送出される。
Therefore, an initial setting operation for optimizing the rotation positions of the tilt stages 4 and 5 is performed before the laser beam is irradiated.
That is, the positional relationship between the laser oscillator 1 and the
次に、レーザ加工装置100を用いて、レーザ加工を行うための加工パターンデータを作成する。そのために、光源13から照明光Lobを出射し、半透鏡12で反射して対物レンズ14を通して被加工物15上を照明する。
照明光Lobの反射光は、対物レンズ14、半透鏡12、結像レンズ11をそれぞれ透過して半透鏡8で反射され、CCD10により撮像される。そして、照明光Lobによる被加工物15の表面の画像が画像信号150Aとして制御部16に送出される。
制御部16は、この画像信号150Aを画像データに変換して、モニタ9に表示する。そして、操作者がモニタ9の画像を観察し操作部17を通じて加工すべき欠陥部や切断部を指定したり、制御部16により画像データを画像処理して欠陥部や切断部を自動抽出したりして、それら欠陥部や切断部の画像データに対応した加工パターンデータ151を作成する。
この加工パターンデータ151は、レーザ光の照射領域を、マイクロミラーアレイ7の各微小ミラー7bのオン状態に対応させる制御データである。
Next, using the
The reflected light of the illumination light L ob the
The
The
次に、操作者は、操作部17から、レーザ加工に用いる波長、例えばλ2を選択し、加工開始を指示する操作入力を行い、レーザ加工工程を開始する。
レーザ加工工程では、制御部16から、レーザ発振器1に対してレーザ光L2を発振する制御信号を送出するとともに、マイクロミラーアレイ7に対して、加工パターンデータ151を送出する。
レーザ光L2は、光減衰器3により光強度が調整され、ホモジナイザ2により断面方向の光強度分布が均一化され、マイクロミラーアレイ7の基準反射面7aに対して一定の入射角θiで入射する。
Next, the operator selects a wavelength to be used for laser processing, for example, λ 2 from the
In the laser processing step, the
The light intensity of the laser light L 2 is adjusted by the light attenuator 3, the light intensity distribution in the cross-sectional direction is made uniform by the homogenizer 2, and the laser light L 2 is incident at a constant incident angle θ i with respect to the
マイクロミラーアレイ7では、各微小ミラー7bが加工パターンデータ151応じてオン状態とオフ状態とに傾斜角が制御されているため、レーザ光L2のうち、オン状態の微小ミラー7bに入射した部分のみが正反射方向R(図2参照)に反射される。
このとき、オン状態の微小ミラー7bが集まった領域では、回折が起こり、回折次数に応じた方向に回折される。本実施形態では、回折方向Dと正反射方向Rとが一致されているため、回折効率が最大となる状態で光強度が低下することなく、出射角θo(図2参照)の方向に反射され、半透鏡8を透過する。
そして、回折方向Dに一致するように光軸202を配置した結像レンズ11に入射し、対物レンズ14により被加工物15上に結像される。したがって、被加工物15上の加工パターンデータ151に対応した領域に変調光LMが照射される。そのため。加工パターンデータ151に対応する領域が変調光LMによりレーザ加工される。
一方、オフ状態の微小ミラー7bで反射された光は、結像レンズ11に入射しない方向に反射されるので、被加工物15に到達しない。
In the
At this time, diffraction occurs in the region where the on-
Then, the light enters the imaging lens 11 in which the
On the other hand, the light reflected by the
このように、レーザ加工装置100では、被加工物15の画像から、レーザ加工する領域の加工パターンを作成し、その加工パターンに一致した領域を1ショットのレーザ光を照射することにより加工できるものである。
そして、操作部17から、加工に用いるレーザ光の波長を切り替える操作入力を行い、制御部16によりレーザ光の波長を切り替える制御信号をレーザ発振器1に送出することにより、波長を切り替えてレーザ加工を行うことができる。例えば、レーザ光L2に代えてレーザ光L3を選択して、上記と同様にレーザ加工工程を実行することができる。
その際、レーザ光L3は、波長が異なるため、レーザ光L2と異なった回折パターンで回折されるが、オン状態の微小ミラー7bの正反射方向Rと一致される回折方向Dが波長λ2、λ3で共通のため、レーザ光L3の場合にも、オン状態の微小ミラー7bにより回折方向Dに向けて最も回折効率が高い状態で出射される。
そのため、波長の違いに基づく回折方向の変化に応じて、例えば照射光学系20の設置位置を移動するといった手間をかけることなく、単にレーザ発振器1に波長の切り替えを指示するのみで、異なる波長によるレーザ加工を同様な回折効率で実現することができる。
Thus, in the
Then, an operation input for switching the wavelength of the laser beam used for processing is performed from the
At this time, since the laser beam L 3 has a different wavelength, it is diffracted by a diffraction pattern different from that of the laser beam L 2 , but the diffraction direction D coincident with the regular reflection direction R of the on-
Therefore, according to the change of the diffraction direction based on the difference in wavelength, for example, without instructing to move the installation position of the irradiation
また、本実施形態によれば、傾斜ステージ4、5を備えるので、マイクロミラーアレイ7の微小ミラー7bの傾斜角が一定であっても、回折効率の高い光を照射光学系20に入射させることができる。そのため、微小ミラー7bの傾斜角を変えた特注品などを用いることなく、標準的な製品により装置を構成することができるので、簡素かつ安価な装置とすることができるという利点がある。
In addition, according to the present embodiment, since the tilt stages 4 and 5 are provided, even when the tilt angle of the
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図6は、本発明の実施形態の変形例のレーザ加工装置の概略構成について説明するための模式的説明図である。
本変形例のレーザ加工装置110は、上記実施形態のレーザ加工装置100の傾斜ステージ5を削除し、マイクロミラーアレイ7をレーザ発振器1に対して相対的な位置関係を固定した変調光発生部30に一体化し、変調光発生部30を傾斜ステージ4により回動可能に保持したものである。マイクロミラーアレイ7の位置は、レーザ光L2、L3の光軸が、基準反射面7aの略中心に一定入射角で入射する位置とされる。
以下、上記実施形態と異なる点を中心に簡単に説明する。
Next, a modification of this embodiment will be described.
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram for explaining a schematic configuration of a laser processing apparatus according to a modification of the embodiment of the present invention.
In the
The following briefly describes the differences from the above embodiment.
本変形例の構成によれば、上記実施形態において、傾斜ステージ4、5を同期して回動する場合に相当する。傾斜ステージ4が2軸方向に回動できるようになっているため、回折方向Dと光軸202を一致させることができる。
この場合、傾斜ステージ5を削除できるので、簡素な構成となり安価な装置を構成できるという利点がある。
According to the configuration of this modified example, this corresponds to the case where the tilt stages 4 and 5 are rotated in synchronization in the above embodiment. Since the tilt stage 4 can be rotated in the biaxial direction, the diffraction direction D and the
In this case, since the tilt stage 5 can be deleted, there is an advantage that an inexpensive apparatus can be configured with a simple configuration.
なお、上記の説明では、レーザ光が、2つの高調波からなる場合の例で説明したが、高調波の数は、3つ以上でもよい。その場合、それぞれに共通する回折方向は以下のようにして設定することができる。
すなわち、複数の高調波を、n個(n≧3)の第uk高調波(ukは互いに異なる整数、k=1,2,…,n)とするとき、これら複数の波長に共通する回折方向として、回折次数が、(uk・mx,uk・my)次(ただし、mx,myは整数)である方向に設定すればよい。
In the above description, the example in which the laser beam is composed of two harmonics has been described, but the number of harmonics may be three or more. In that case, the diffraction direction common to each can be set as follows.
That is, a plurality of harmonics, the u k harmonic of n (n ≧ 3) (u k are different from each other integers, k = 1, 2, ..., n) when the common to the plurality of wavelengths as a diffraction direction of diffraction orders, (u k · m x, u k · m y) follows (where, m x, m y are integers) may be set in a direction that is.
また、上記の説明では、レーザ光が基本波長の高調波により複数の波長を備える例について説明したが、複数の波長は高調波に限定されない。例えば、別々の光源から出射される複数の波長のレーザ光であってもよい。
複数の波長は、正確な整数比であることが好ましいが、回折効率の変化が許容範囲であれば、略整数比であってもよい。この場合、それぞれに共通する回折方向は存在しないが、互いに近い回折方向が存在する。したがって、これら互いに近い回折方向の1つもしくは、それらの平均的な回折方向に照射光学系の光軸を一致させることにより、整数比の場合と略同様の作用効果を備えるものである。
略整数比の程度は、回折方向の一致度合によって設定する。例えば、mx、myが大きくなると、整数比のずれに比例して回折方向がずれるので、より厳密な整数比に近づけることが好ましい。一方、mx、myが比較的小さければ、厳密な整数比からのずれていても、回折方向としてのずれ量が小さくなり、良好な回折効率を得ることができる。回折方向のずれ量は、少なくとも照射光学系20の後側角開口よりも小さく設定することが好ましい。
In the above description, an example in which laser light has a plurality of wavelengths by harmonics of the fundamental wavelength has been described. However, the plurality of wavelengths is not limited to harmonics. For example, laser beams having a plurality of wavelengths emitted from different light sources may be used.
The plurality of wavelengths is preferably an exact integer ratio, but may be an approximately integer ratio as long as the change in diffraction efficiency is within an allowable range. In this case, there is no common diffraction direction, but there are diffraction directions close to each other. Accordingly, by making the optical axis of the irradiation optical system coincide with one of these diffraction directions close to each other or the average diffraction direction thereof, the same effects as those in the case of the integer ratio are provided.
The degree of the substantially integer ratio is set according to the degree of coincidence of the diffraction directions. For example, m x, when m y increases, the diffraction direction in proportion to the deviation of the integer ratio is shifted, it is preferable to approach a more exact integer ratio. On the other hand, m x, if m y is relatively small, be offset from exact integer ratio, the amount of deviation of the diffraction direction is reduced, it is possible to obtain good diffraction efficiency. The amount of deviation in the diffraction direction is preferably set to be smaller than at least the rear side angular aperture of the irradiation
この場合、複数のレーザ光源の波長を、n個(n≧2)のλuk(ukは互いに異なる整数、k=1,2,…,n)とするとき、一定波長λに対して、λukが、略(λ/uk)であるように設定し、各波長光に共通する回折方向として、回折次数が、(uk・mx,uk・my)次(ただし、mx,myは整数)の回折方向に設定するようにする。
例えば、窒素レーザ(波長λ2=337.1nm)と、YAGレーザの第2高調波(λ3=532nm)とを用いることにより、2つの波長比λ2:λ3が、略整数比5:8となるように構成することができる。
In this case, when the wavelengths of the plurality of laser light sources are n (n ≧ 2) λ uk (u k is an integer different from each other, k = 1, 2,..., N), lambda uk is set to be substantially (lambda / u k), as a diffraction direction common to the wavelength, diffraction orders, (u k · m x, u k · m y) follows (where, m x, m y is to set the direction of diffraction of the integer).
For example, by using a nitrogen laser (wavelength λ 2 = 337.1 nm) and a second harmonic of a YAG laser (λ 3 = 532 nm), the two wavelength ratios λ 2 : λ 3 are approximately an integer ratio 5: It can be configured to be 8.
また、上記の説明では、高調波として、第2、第3高調波の2つのを用いた例で説明したが、必要に応じて、3つ以上の高調波を用いてもよい。また、高調波の次数はとびとびに選択してもよい。
その場合、複数の高調波を、n個(n≧2)の第uk高調波(ukは互いに異なる整数、k=1,2,…,n)とするとき、複数の波長に共通する回折方向として、それぞれの回折次数が、(uk・mx,uk・my)次(ただし、mx,myは整数)である方向に設定すればよい。
In the above description, the example using two of the second and third harmonics as the harmonic has been described, but three or more harmonics may be used as necessary. Further, the order of harmonics may be selected at random.
In that case, a plurality of harmonics, the u k harmonic of n (n ≧ 2) (u k is different integers, k = 1, 2, ..., n) to the time, common to a plurality of wavelengths as a diffraction direction, each of the diffraction orders, (u k · m x, u k · m y) follows (where, m x, m y are integers) may be set in a direction that is.
また、上記の説明では、複数の波長のすべてに共通するかまたは略一致する回折方向と照射光学系の光軸とを合わせる例で説明したが、加工条件によっては、複数の波長の一部しか用いない場合がある。その場合、回動機構制御部が加工に使用する波長に応じて、それらの回折方向が略一致する方向を算出し、照射光学系の光軸とを合わせるべく制御信号を送出するようにしてもよい。
また、加工に用いる波長が1種類のみであってもよく、その場合は、適宜の回折方向と照射光学系の光軸とを合わせることができる。
In the above description, the example in which the diffraction direction that is common to or substantially coincides with all of the plurality of wavelengths and the optical axis of the irradiation optical system are matched is described. However, depending on the processing conditions, only a part of the plurality of wavelengths is used. It may not be used. In that case, depending on the wavelength used for processing by the rotation mechanism control unit, a direction in which the diffraction directions thereof substantially coincide with each other is calculated, and a control signal may be sent to match the optical axis of the irradiation optical system. Good.
Further, only one type of wavelength may be used for processing, and in that case, an appropriate diffraction direction and the optical axis of the irradiation optical system can be matched.
また、上記の説明では、回動機構制御部が回動機構の回動位置を算出して制御信号を送出するとして説明したが、レーザ光源のすべてのレーザ光の波長あるいはそれらの組合せに応じて、予め位置関係を算出しておき、算出結果を例えばデータテーブルなどとして記憶しておいてもよい。 In the above description, the rotation mechanism control unit calculates the rotation position of the rotation mechanism and sends a control signal. However, depending on the wavelength of all laser beams of the laser light source or a combination thereof, The positional relationship may be calculated in advance, and the calculation result may be stored as a data table, for example.
1 レーザ発振器(レーザ光源)
4、5 傾斜ステージ(回動機構)
4a、5a ステージ駆動部
7、601 マイクロミラーアレイ(空間変調素子)
7a 基準反射面
7b 微小ミラー(偏向要素)
11 結像レンズ
14 対物レンズ
15 被加工物
16 制御部
20 照射光学系(変調光照射光学系)
100、110 レーザ加工装置
150A 画像信号
151 加工パターンデータ
202 光軸(変調光照射光学系の光軸)
203 後側角開口
610、620、630 0次回折光
611、621、631 1次回折光
622、632 2次回折光
633 3次回折光
L2、L3 レーザ光
LM 変調光
N 法線
1 Laser oscillator (laser light source)
4, 5 Inclined stage (rotating mechanism)
4a,
7a
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
100, 110
203
Claims (5)
前記レーザ光を空間変調するため、少なくとも2方向に偏向可能な複数の偏向要素が規則的に配列された空間変調素子と、
前記レーザ光が前記空間変調素子で反射されて形成される変調光を被加工物に照射する変調光照射光学系と、
前記変調光照射光学系の光軸に対し、前記空間変調素子へ入射する前記レーザ光の入射光軸の傾きと前記空間変調素子の傾きとを可変する回動機構とを備え、
該回動機構により、前記変調光照射光学系に入射する前記変調光の、前記空間変調素子に対する出射角を可変としたことを特徴とするレーザ加工装置。 A laser light source for generating laser light;
In order to spatially modulate the laser beam, a spatial modulation element in which a plurality of deflection elements that can be deflected in at least two directions are regularly arranged;
A modulated light irradiation optical system for irradiating a workpiece with modulated light formed by reflecting the laser light by the spatial modulation element;
A rotation mechanism that varies the inclination of the incident optical axis of the laser light incident on the spatial modulation element and the inclination of the spatial modulation element with respect to the optical axis of the modulated light irradiation optical system;
A laser processing apparatus characterized in that an output angle of the modulated light incident on the modulated light irradiation optical system with respect to the spatial modulation element is variable by the rotating mechanism.
前記空間変調素子に対する前記レーザ光源の傾きを変えるように回動する機構を備えることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。 The turning mechanism is
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a mechanism that rotates to change an inclination of the laser light source with respect to the spatial modulation element.
前記回動機構制御部が、前記それぞれのレーザ光の波長に共通する回折方向に、前記変調光照射光学系の光軸を略一致させるようにしたことを特徴とする請求項3に記載のレーザ加工装置。 The laser light source is generated so that two or more different wavelengths of laser light can be switched,
4. The laser according to claim 3, wherein the rotation mechanism control unit substantially matches an optical axis of the modulated light irradiation optical system with a diffraction direction common to the wavelength of each of the laser beams. Processing equipment.
前記複数の偏向要素として、傾斜角を切り替えて前記レーザ光を少なくとも2方向に偏向する複数の微小ミラーを備えるマイクロミラーアレイであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のレーザ加工装置。 The spatial modulation element is
5. The laser according to claim 1, wherein the laser is a micromirror array including a plurality of micromirrors that switch the tilt angle and deflect the laser light in at least two directions as the plurality of deflection elements. Processing equipment.
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