JP5346690B2 - レーザ照射装置 - Google Patents
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Description
図1、図2及び図3Aは、本発明の一実施の形態に係るレーザ照射装置1を示す斜視図、正面図及び右側面図である。
図4は、レーザ照射装置1を備えるレーザ加工装置100を示す概略構成図である。なお、図4は概略構成図であるため、他の図面と位置関係が一致しない部分もある。
本実施の形態に係るレーザ照射装置1は、例えば、図4に示すレーザ加工装置100の一部として配置され、被加工物にレーザ光を照射する。
各微小ミラー2aは、揺動軸Rの傾斜角度が0°のOFF状態のときマイクロミラーアレイ2の基準面M上に縦横方向の格子状に規則正しく配置され、制御信号に応じてON状態となったときに所定方向に傾斜可能となっている。マイクロミラーアレイ2としては、例えば、16μm角の微小ミラーを矩形状の開口領域に配置したDMD(Digital Micromirror Device)などの素子を採用することができる。
なお、加工用光源としては、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101を用いる。本実施の形態に用いられるレーザ光源101は、例えば基本波長λ1=1.064μmのYAGレーザを用い、第2、第3、第4高調波(それぞれ波長λ2=532nm、λ3=355nm、λ4=266nm)を出射可能としている。
揺動部5bは、ゴニオステージ4が取り付けられる下部プレート5cと、この下部プレート5cの両側を支える側部プレート5d,5eとを有し、正面視において略U字状を呈する。側部プレート5d,5eは、上端において揺動支持部5a,5aにより揺動可能に支持されている。
ミラー105は、マイクロミラーアレイ2により空間変調されたレーザ光L2を鉛直下方向から水平方向に偏向させる。
レーザ加工装置100を用いてレーザ加工を行うには、図4に示すように、まず、載置台201上に、被加工物として基板202を載置する。
まず、観察用光源109を点灯させ、観察用光L5を発生させる。観察用光L5は、一部がハーフミラー108で反射され、この反射光が対物レンズ106bで集光されて被加工面202a上の加工可能領域を照明する。
マイクロミラーアレイ2は、微小ミラー2aが規則的に配列されているため、変調光であるレーザ光L2の光強度分布は、微小ミラー2aによる回折現象によって決定される。
例えば、図7Cに示すように、マイクロミラーアレイ2により短波長のレーザ光L1´´が入射すると、フラウンホーファー回折光70は図7Aの場合と変わらないが、N次回折光71は、波長の変化に応じて、マイクロミラーアレイ2の反射面の正反射方向に0次回折光e0が発生し、図7Aの高次回折光と異なる回折方向に、N次回折光eN(ただし、N=1,2,…)が発生する。したがって、目的の強度を有するN次回折光を第2の回動機構5の回動により投影光学系106に導くようにする。
更には、レーザ光源101の発振波長に応じてレーザ光L1の波長変化による光利用効率の変化を抑制することができる。更にまた、マイクロミラーアレイ2の製造バラツキなどによる微小ミラー2aのオン状態の傾斜角のバラツキがあっても、各マイクロミラーアレイ2に、傾斜角に応じたレーザ光L1の入射角θ0を調整し、光利用効率が良好になるように調整することができる。
本実施の形態では、第2の回動機構5は、マイクロミラーアレイ2、レーザ照射部3及び第1の回動機構4を一体的に回動させるため、入射角θ0を固定した状態でN次回折光のうち所望の回折光を一回の操作で簡単に設定できる。
2 マイクロミラーアレイ
2a 微小ミラー
3 レーザ照射部
3a 鏡筒
3b ミラー
3c 光ファイバ取付部
4 ゴニオステージ(第1の回動機構)
5 第2の回動機構
5a 揺動支持部
5b 揺動部
5c 下部プレート
5c−1 貫通孔
5d,5e 側部プレート
6 ゴニオステージマウント
6a 貫通孔
7 支柱
8 マイクロミラーマウント
9 ベース部
9a 貫通孔
100 レーザ加工装置
101 レーザ光源
102 結合レンズ
103 光ファイバ
104 制御部
105 ミラー
106 投影光学系
106a 結像レンズ
106b 対物レンズ
107,108 ハーフミラー
109 観察用光源
110 集光レンズ
111 観察用結像レンズ
112 撮像素子
201 載置部
202 基板
202a 被加工面
Claims (6)
- レーザ光を偏向させる複数の偏向要素が配列された空間変調素子と、
該空間変調素子に対し前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記空間変調素子及び前記レーザ照射部のうちいずれか一方を回動させる第1の回動機構と、
前記空間変調素子及び前記レーザ照射部の両方を一体的に回動させる第2の回動機構と、
を備えることを特徴とするレーザ照射装置。 - 前記第1の回動機構は、前記空間変調素子及び前記レーザ照射部のうちいずれか一方を回動させることで、前記レーザ照射部により照射されたレーザ光の前記空間変調素子に対する入射角を可変とすることを特徴とする請求項1記載のレーザ照射装置。
- 前記第2の回動機構は、前記空間変調素子、前記レーザ照射部及び前記第1の回動機構を一体的に回動させることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のレーザ照射装置。
- 前記第1の回動機構の回動中心軸及び前記第2の回動機構の回動中心軸は、前記空間変調素子に照射されたレーザ光の光軸と前記空間変調素子との交点を通ることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項記載のレーザ照射装置。
- 前記第1の回動機構の回動中心軸と前記第2の回動機構の回動中心軸とは、互いに同一であることを特徴とする請求項4記載のレーザ照射装置。
- 前記レーザ照射部は、レーザ光源により発せられたレーザ光を前記空間変調素子へ偏向させる光路偏向部を有し、
前記第1の回動機構は、前記空間変調素子、及び、前記レーザ照射部の少なくとも前記光路偏向部、のうちいずれか一方を回動させる、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項記載のレーザ照射装置。
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