JP6355496B2 - レーザ加工装置及びパルスレーザビームの出力方法 - Google Patents
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Description
ザ加工装置に適用されるパルスレーザビームの出力方法を提供することである。
一対の放電電極を含み、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
入力される励振指令信号のデューティサイクルに応じてスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを切り替えることにより、高周波電圧を前記放電電極に印加するレーザ電源と、
デューティサイクル情報を含む励振パターン指令信号、及びパルスレーザビームの出力タイミングを指令するパルス出力タイミング信号が入力されると、前記励振パターン指令信号に含まれる前記デューティサイクル情報に基づいて、前記レーザ電源に前記励振指令信号を与えるレーザ制御装置と、
前記パルス出力タイミング信号、及び前記励振パターン指令信号を前記レーザ制御装置に与える加工機制御装置と
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ発振器から出力された前記パルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物に導光する光学系と
を有し、
前記加工機制御装置は、前記励振パターン指令信号に含まれる前記デューティサイクル情報を変化させる機能を持つレーザ加工装置が提供される。
一対の放電電極を含み、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
入力される励振指令信号のデューティサイクルに応じてスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを切り替えることにより、高周波電圧を前記放電電極に印加するレーザ電源と、
デューティサイクル情報が入力されると、入力された前記デューティサイクル情報に基づいて、前記レーザ電源に前記励振指令信号を与える制御装置と、
前記制御装置に前記デューティサイクル情報を入力する入力装置と、
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ発振器から出力された前記パルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物に導光する光学系と
を有するレーザ加工装置が提供される。
ガスレーザ発振器の放電電極に、スイッチング素子を含むHブリッジ回路を通してパルス的に高周波電圧を印加することにより、プラズマを励起させてパルスレーザビームを出力する方法であって、
前記Hブリッジ回路の前記スイッチング素子のオンオフ周期に対するオン状態の時間の比を、レーザパルスごとに変化させることにより、前記レーザパルスのパルス幅内平均パワーを変化させるパルスレーザビームの出力方法が提供される。
23が配置された位置におけるビームスポットの位置を安定化させる。非球面レンズ23は、パルスレーザビームLpのビームプロファイルを変化させる。例えば、ガウシアン形状のビームプロファイルを、トップフラット形状のビームプロファイルに変化させる。
グ素子14aとをオン状態に切り替えた後、オフ状態に戻し、その後、一方のブリッジアーム14Aの低電位側のスイッチング素子14aと、他方のブリッジアーム14Bの高電位側のスイッチング素子14aとをオン状態に切り替えた後、オフ状態に戻す手順を繰り返すことにより、放電電極12に高周波電圧が印加される。
T1/T2で表される。
ッチング周波数fsを変化させることによっても、パルス幅内平均パワーWaを変化させることができる。
11 レーザ電源
12 放電電極
13 直流電源
14 高周波電源
14a スイッチング素子
14A、14B ブリッジアーム
14C 変圧器
15 レーザ制御装置
20 光検出器
21 部分反射鏡
22 スポット位置安定化光学系
23 非球面レンズ
24 コリメートレンズ
25 マスク
26 フィールドレンズ
27 折り返しミラー
28 ビーム走査器
29 fθレンズ
30 ステージ
31 加工対象物
35 加工機制御装置
36 入力装置
40 送風機
42 放電空間
43 導電部材
44 セラミック部材
46 熱交換器
50 レーザチャンバ
51 端子
52 チャンバ内電流路
55 チャンバ外電流路
Cv 制御値
Dcc デューティサイクル
Dv 検出値
Ec 励振指令信号
Ep 励振パターン指令信号
Ie 放電電流
Lp パルスレーザビーム
Pt パルス出力タイミング信号
Ve 高周波電圧
Wa パルス幅内平均パワー
fr 共振周波数
fs スイッチング周波数
Claims (9)
- 一対の放電電極を含み、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
入力される励振指令信号のデューティサイクルに応じてスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを切り替えることにより、高周波電圧を前記放電電極に印加するレーザ電源と、
デューティサイクル情報を含む励振パターン指令信号、及びパルスレーザビームの出力タイミングを指令するパルス出力タイミング信号が入力されると、前記励振パターン指令信号に含まれる前記デューティサイクル情報に基づいて、前記レーザ電源に前記励振指令信号を与えるレーザ制御装置と、
前記パルス出力タイミング信号、及び前記励振パターン指令信号を前記レーザ制御装置に与える加工機制御装置と
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ発振器から出力された前記パルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物に導光する光学系と
を有し、
前記加工機制御装置は、前記励振パターン指令信号に含まれる前記デューティサイクル情報を変化させる機能を持つレーザ加工装置。 - さらに、
前記加工機制御装置に前記デューティサイクル情報を入力する入力装置を有し、
前記加工機制御装置は、前記入力装置を通して入力された前記デューティサイクル情報に基づいて、前記励振パターン指令信号を前記レーザ電源に与える請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 前記加工機制御装置は、前記パルス出力タイミング信号の出力ごとに、前記励振パターン指令信号を変化させる請求項1または2に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ発振器は、炭酸ガスレーザ発振器である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ電源は、
2本のブリッジアームを含むHブリッジ回路と、
前記Hブリッジ回路に直流電圧を印加する直流電源と
を含み、
前記ブリッジアームの各々は、相互に直列に接続された2つのスイッチング素子を含み、
一対の前記放電電極は、それぞれ2本の前記ブリッジアームの中間点に接続されており、
前記励振指令信号は、前記Hブリッジ回路の前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。 - 前記励振パターン指令信号に、さらに前記Hブリッジ回路のスイッチングを行うスイッチング周波数情報が含まれており、
前記レーザ制御装置は、前記励振パターン指令信号に含まれている前記デューティサイクル情報及び前記スイッチング周波数情報に基づいて、前記レーザ電源に前記励振指令信号を与える請求項5に記載のレーザ加工装置。 - 一対の放電電極を含み、パルスレーザビームを出力するレーザ発振器と、
入力される励振指令信号のデューティサイクルに応じてスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを切り替えることにより、高周波電圧を前記放電電極に印加するレーザ電源と、
デューティサイクル情報が入力されると、入力された前記デューティサイクル情報に基づいて、前記レーザ電源に前記励振指令信号を与える制御装置と、
前記制御装置に前記デューティサイクル情報を入力する入力装置と、
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ発振器から出力された前記パルスレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物に導光する光学系と
を有するレーザ加工装置。 - ガスレーザ発振器の放電電極に、スイッチング素子を含むHブリッジ回路を通してパルス的に高周波電圧を印加することにより、プラズマを励起させてパルスレーザビームを出力する方法であって、
前記Hブリッジ回路の前記スイッチング素子のオンオフ周期に対するオン状態の時間の比を、レーザパルスごとに変化させることにより、前記レーザパルスのパルス幅内平均パワーを変化させるパルスレーザビームの出力方法。 - さらに、前記Hブリッジ回路のスイッチング周波数を、前記レーザパルスごとに変化させることにより、前記レーザパルスのパルス幅内平均パワーを変化させる請求項8に記載のパルスレーザビームの出力方法。
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