JPH04351280A - 薄膜精密加工用のyagレーザ加工機 - Google Patents
薄膜精密加工用のyagレーザ加工機Info
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- JPH04351280A JPH04351280A JP2414117A JP41411790A JPH04351280A JP H04351280 A JPH04351280 A JP H04351280A JP 2414117 A JP2414117 A JP 2414117A JP 41411790 A JP41411790 A JP 41411790A JP H04351280 A JPH04351280 A JP H04351280A
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- Japan
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- laser beam
- oscillator
- optical system
- yag laser
- processing machine
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- Pending
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 23
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lenses (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、YAGレーザ加工機
に関し、殊に、例えばプリント基板製造工程や半導体製
造工程で微細なパターンを直接的に描画するような加工
に好適な薄膜精密加工用のYAGレーザ加工機に関する
。
に関し、殊に、例えばプリント基板製造工程や半導体製
造工程で微細なパターンを直接的に描画するような加工
に好適な薄膜精密加工用のYAGレーザ加工機に関する
。
【0002】
【従来の技術】YAGレーザは、発振波長が1.06μ
mという比較的短波長であり、また高平均出力を得易く
、しかも装置が比較的コンパクトである等の特徴を有し
ており、小物加工や微細加工の分野に多く用いられてい
る。 しかし、微細加工と言っても従来可能であった微細加工
は、例えば、半導体の製造分野に例をとると、ICパッ
ケージのマーキング加工や、リペア、つまりICの製造
工程で用いられるフォトマスクの欠陥修正加工のような
もので、必ずしもその能力や特性を十分に活かした利用
とは言えないものであった。
mという比較的短波長であり、また高平均出力を得易く
、しかも装置が比較的コンパクトである等の特徴を有し
ており、小物加工や微細加工の分野に多く用いられてい
る。 しかし、微細加工と言っても従来可能であった微細加工
は、例えば、半導体の製造分野に例をとると、ICパッ
ケージのマーキング加工や、リペア、つまりICの製造
工程で用いられるフォトマスクの欠陥修正加工のような
もので、必ずしもその能力や特性を十分に活かした利用
とは言えないものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、当発明者は、
YAGレーザの特性を十分に活かしてより高精度な微細
加工を可能とし、例えば高実装密度のプリント基板の製
造工程や半導体製造工程で用いるフォトマスクにパター
ンを直接的に描画するようなより加工価値の高い加工を
可能とするYAGレーザ加工機の開発を進めて来た。こ
のような高精度な微細加工の実現においてもっとも問題
になるのは、如何に効率よくビーム径を細くして被加工
物に照射されるビームスポットの径を小さくし且つ精密
にするかであり、また、得られた細いビームを如何に安
定した条件、つまり装置の振動や加工速度の変化による
加工のバラツキや、発振器の発振状態のバラツキ等が少
なくて常に一定した条件で加工できるようにするかであ
る。すなわち、この発明は、前記の如き諸課題を解決す
ることによりなされたもので、薄膜精密加工用のYAG
レーザ加工機の提供を目的としている。
YAGレーザの特性を十分に活かしてより高精度な微細
加工を可能とし、例えば高実装密度のプリント基板の製
造工程や半導体製造工程で用いるフォトマスクにパター
ンを直接的に描画するようなより加工価値の高い加工を
可能とするYAGレーザ加工機の開発を進めて来た。こ
のような高精度な微細加工の実現においてもっとも問題
になるのは、如何に効率よくビーム径を細くして被加工
物に照射されるビームスポットの径を小さくし且つ精密
にするかであり、また、得られた細いビームを如何に安
定した条件、つまり装置の振動や加工速度の変化による
加工のバラツキや、発振器の発振状態のバラツキ等が少
なくて常に一定した条件で加工できるようにするかであ
る。すなわち、この発明は、前記の如き諸課題を解決す
ることによりなされたもので、薄膜精密加工用のYAG
レーザ加工機の提供を目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明による薄膜精密
加工用のYAGレーザ加工機は、発振器から発振された
レーザビームを、複数のレンズからなる光学系で導き、
光学系の先端にある集光レンズによりスポット状に集光
させて被加工物に照射するようにしてなり、しかも、光
学系を形成するレンズの間に、レーザビームの外周部分
を遮断してそのビーム径を細くするための絞り手段が設
けられている。これによれば、絞り手段でレーザビーム
の外周部分を遮断することによりビーム径が細くされて
いるが、これは、レーザビームの外周部分がエネルギ分
布からみてこの部分を捨てても薄膜加工の場合には実用
上余り加工エネルギ効率に影響しないという知見に基づ
くものである。また、このようにしてビーム径を細くす
ることにより、レーザビームの外周部分に含まれるラン
ダムなピークを持つ不良成分を除去でき、ビームスポッ
トをより精密なものにできる。さらに、絞り手段を光学
系のレンズの間に設けるようにしているが、このような
構成とすることにより、レーザビームによる絞り手段の
損傷を避けることができる。すなわち、光学系のレンズ
の間で拡大されたレーザビームは拡大率に応じてそのエ
ネルギ密度が低下するので拡大状態のレーザビームであ
れば絞り手段が損傷を受けずに済むということである。
加工用のYAGレーザ加工機は、発振器から発振された
レーザビームを、複数のレンズからなる光学系で導き、
光学系の先端にある集光レンズによりスポット状に集光
させて被加工物に照射するようにしてなり、しかも、光
学系を形成するレンズの間に、レーザビームの外周部分
を遮断してそのビーム径を細くするための絞り手段が設
けられている。これによれば、絞り手段でレーザビーム
の外周部分を遮断することによりビーム径が細くされて
いるが、これは、レーザビームの外周部分がエネルギ分
布からみてこの部分を捨てても薄膜加工の場合には実用
上余り加工エネルギ効率に影響しないという知見に基づ
くものである。また、このようにしてビーム径を細くす
ることにより、レーザビームの外周部分に含まれるラン
ダムなピークを持つ不良成分を除去でき、ビームスポッ
トをより精密なものにできる。さらに、絞り手段を光学
系のレンズの間に設けるようにしているが、このような
構成とすることにより、レーザビームによる絞り手段の
損傷を避けることができる。すなわち、光学系のレンズ
の間で拡大されたレーザビームは拡大率に応じてそのエ
ネルギ密度が低下するので拡大状態のレーザビームであ
れば絞り手段が損傷を受けずに済むということである。
【0005】また、この発明による薄膜精密加工用のY
AGレーザ加工機は、QスイッチによりQスイッチ発振
を行うようにした発振器を備える一方で、被加工物への
レーザビーム照射のON・OFF制御を行うためのシャ
ッタ手段が発振器の外に設けたられている。したがって
、レーザビーム照射のON・OFF制御は発振器外のシ
ャッタ手段にて行うことができ、加工作業中に発振器の
停止・起動を行わなくとも済む。これにより、精密加工
をより安定的に行えるようになる。すなわち、Qスイッ
チ発振は一般に連続的に発振させている時には安定的な
発振が得られるが、使い始めの起動や途中で発振を止め
た後の起動の初期に出力が不安定化するという性質を持
っており、この僅かな出力の不安定化でも薄膜の精密加
工には少なからざる影響を及ぼすが、本加工機によれば
加工中に発振器の停止・起動を行わずに済み、起動初期
の出力不安定化の影響を避けることができる。
AGレーザ加工機は、QスイッチによりQスイッチ発振
を行うようにした発振器を備える一方で、被加工物への
レーザビーム照射のON・OFF制御を行うためのシャ
ッタ手段が発振器の外に設けたられている。したがって
、レーザビーム照射のON・OFF制御は発振器外のシ
ャッタ手段にて行うことができ、加工作業中に発振器の
停止・起動を行わなくとも済む。これにより、精密加工
をより安定的に行えるようになる。すなわち、Qスイッ
チ発振は一般に連続的に発振させている時には安定的な
発振が得られるが、使い始めの起動や途中で発振を止め
た後の起動の初期に出力が不安定化するという性質を持
っており、この僅かな出力の不安定化でも薄膜の精密加
工には少なからざる影響を及ぼすが、本加工機によれば
加工中に発振器の停止・起動を行わずに済み、起動初期
の出力不安定化の影響を避けることができる。
【0006】また、この発明による薄膜精密加工用のY
AGレーザ加工機は、発振器から発振されたレーザビー
ムを高調波にする高調波化手段が設けられている。この
ようにレーザビームを高調波化して用いることにより、
ビームスポット径のより一層の微細化が実現でき、この
高調波によるビームスポット径の微細化は、薄膜の加工
について1.06μmの基本波長の場合に比べ飛躍的な
変化をもたらす。すなわち、径を機械的に小さくできる
ことは当然として、高調波化により得られるエネルギの
高密度化が薄膜の加工に対し思いがけない適性を持って
おり、基本波長の場合では生じ易いドロスの発生を全く
見ないような精密な加工が可能となる。
AGレーザ加工機は、発振器から発振されたレーザビー
ムを高調波にする高調波化手段が設けられている。この
ようにレーザビームを高調波化して用いることにより、
ビームスポット径のより一層の微細化が実現でき、この
高調波によるビームスポット径の微細化は、薄膜の加工
について1.06μmの基本波長の場合に比べ飛躍的な
変化をもたらす。すなわち、径を機械的に小さくできる
ことは当然として、高調波化により得られるエネルギの
高密度化が薄膜の加工に対し思いがけない適性を持って
おり、基本波長の場合では生じ易いドロスの発生を全く
見ないような精密な加工が可能となる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この実
施例によるYAGレーザ加工機1は、図2に示すように
、発振器2、高調波化手段3、及び光学系4を備えると
共に、図1に示すように、光学系4内に絞り手段5、及
びシャッタ手段6を備えている。発振器2は、YAGロ
ッド10、前後一対の反射ミラー11、11、Qスイッ
チ12、及びアパーチャ13を備え、Qスイッチ12の
操作によりQスイッチ発振を行えるようになっており、
また、発振されるレーザビームBのビーム径がアパーチ
ャ13により一定の径となるようになっている。ここで
、一定の径とは、発振器2から発振可能な範囲で出来る
だけ絞った径のことで、この例では1.3 mmとなる
ようにされている。
施例によるYAGレーザ加工機1は、図2に示すように
、発振器2、高調波化手段3、及び光学系4を備えると
共に、図1に示すように、光学系4内に絞り手段5、及
びシャッタ手段6を備えている。発振器2は、YAGロ
ッド10、前後一対の反射ミラー11、11、Qスイッ
チ12、及びアパーチャ13を備え、Qスイッチ12の
操作によりQスイッチ発振を行えるようになっており、
また、発振されるレーザビームBのビーム径がアパーチ
ャ13により一定の径となるようになっている。ここで
、一定の径とは、発振器2から発振可能な範囲で出来る
だけ絞った径のことで、この例では1.3 mmとなる
ようにされている。
【0008】高調波化手段3は、発振器2から波長1.
06μmで発振されたレーザビームBを高調波化するた
めのもので、この例では第2高調波(波長532nm)
が得られるものを用いている。光学系4は、発振器2か
らのレーザビームBの平行性をより高めるための平行化
用光学系14、及び平行化用光学系14から出たレーザ
ビームBをスポット状に集光させて被加工物Mに照射す
るための集光レンズ15、それに平行化用光学系14と
集光レンズ15との間で光路を90°変化させるために
設けられた反射ミラー16により形成されている。平行
化用光学系14は、図1に示すように、入射側から順に
拡大用凹レンズ17、平行化用凸レンズ18、縮小用凸
レンズ19、及び平行化用凹レンズ20を配列してなっ
ている。そして、ここを通るレーザビームBは、拡大用
凹レンズ17で所定倍率、この例では5倍に拡大された
状態で平行化用凸レンズ18で平行化され、それから縮
小用凸レンズ19で1/5に縮小された後、平行化用凹
レンズ20で平行化されることにより、より高い平行度
が得られるようになっている。
06μmで発振されたレーザビームBを高調波化するた
めのもので、この例では第2高調波(波長532nm)
が得られるものを用いている。光学系4は、発振器2か
らのレーザビームBの平行性をより高めるための平行化
用光学系14、及び平行化用光学系14から出たレーザ
ビームBをスポット状に集光させて被加工物Mに照射す
るための集光レンズ15、それに平行化用光学系14と
集光レンズ15との間で光路を90°変化させるために
設けられた反射ミラー16により形成されている。平行
化用光学系14は、図1に示すように、入射側から順に
拡大用凹レンズ17、平行化用凸レンズ18、縮小用凸
レンズ19、及び平行化用凹レンズ20を配列してなっ
ている。そして、ここを通るレーザビームBは、拡大用
凹レンズ17で所定倍率、この例では5倍に拡大された
状態で平行化用凸レンズ18で平行化され、それから縮
小用凸レンズ19で1/5に縮小された後、平行化用凹
レンズ20で平行化されることにより、より高い平行度
が得られるようになっている。
【0009】絞り手段5は、1.3 mmの径で発振器
2から発振されたレーザビームBの径をより細くして集
光レンズ15によるスポットのスポット径をより小さく
するためのもので、必要な縮細度に応じた例えば1mm
の径の通孔21を有する板状体として形成され、通孔2
1の中心が光路の中心に来るようにして平行化用凸レン
ズ18と縮小用凸レンズ19との間に配されており、通
孔21以外の部分についてレーザビームBを遮断できる
ようになっている。尚、この絞り手段5は、通孔21の
径の異なるものと交換することにより縮細度を変えるこ
とができるようになっている。したがって、絞り手段5
が介在させられた平行化用光学系14を通過するレーザ
ビームBは、平行化用凸レンズ18と縮小用凸レンズ1
9との間で絞り手段5によりその径が機械的に絞られる
と共に、外周部分における不良成分が除去され、この不
良成分が除去されてより精密化された例えば1mm径の
状態で縮小用凸レンズ19に入り、最終的には0.2
mm径となって集光レンズ15に入ることになる。この
結果、従来のものに較べ格段に細くなった約2〜5μm
というスポット径が得られ、例えば、4メガビットクラ
スの半導体の製造で用いるフォトマスクにパターンを直
接的に描画するような加工、さらには半導体の基材にパ
ターンを直接的に描画するような加工も可能となってい
る。尚、図中に絞り手段5を用いなかった場合のレーザ
ビームBの状態を2点鎖線で示してある。
2から発振されたレーザビームBの径をより細くして集
光レンズ15によるスポットのスポット径をより小さく
するためのもので、必要な縮細度に応じた例えば1mm
の径の通孔21を有する板状体として形成され、通孔2
1の中心が光路の中心に来るようにして平行化用凸レン
ズ18と縮小用凸レンズ19との間に配されており、通
孔21以外の部分についてレーザビームBを遮断できる
ようになっている。尚、この絞り手段5は、通孔21の
径の異なるものと交換することにより縮細度を変えるこ
とができるようになっている。したがって、絞り手段5
が介在させられた平行化用光学系14を通過するレーザ
ビームBは、平行化用凸レンズ18と縮小用凸レンズ1
9との間で絞り手段5によりその径が機械的に絞られる
と共に、外周部分における不良成分が除去され、この不
良成分が除去されてより精密化された例えば1mm径の
状態で縮小用凸レンズ19に入り、最終的には0.2
mm径となって集光レンズ15に入ることになる。この
結果、従来のものに較べ格段に細くなった約2〜5μm
というスポット径が得られ、例えば、4メガビットクラ
スの半導体の製造で用いるフォトマスクにパターンを直
接的に描画するような加工、さらには半導体の基材にパ
ターンを直接的に描画するような加工も可能となってい
る。尚、図中に絞り手段5を用いなかった場合のレーザ
ビームBの状態を2点鎖線で示してある。
【0010】シャッタ手段6は、絞り手段5と同じく、
平行化用凸レンズ18と縮小用凸レンズ19との間に配
されている。このシャッタ手段6は、レーザビームBの
被加工物Mへの照射のON・OFF制御を行うためのも
ので、このように発振器2の外に設けシャッタ手段6で
レーザビーム照射のON・OFF制御を行うことにより
、精密加工をより安定的に行えるようになる。すなわち
、このようなシャッタ手段6を用いることにより、加工
中に発振器の停止・起動を行わずに済み、起動初期の出
力不安定化の影響を避けることができる。尚、シャッタ
手段6の細かな構造については、従来より知られている
ものを適宜に利用できるので、その説明を省略している
。
平行化用凸レンズ18と縮小用凸レンズ19との間に配
されている。このシャッタ手段6は、レーザビームBの
被加工物Mへの照射のON・OFF制御を行うためのも
ので、このように発振器2の外に設けシャッタ手段6で
レーザビーム照射のON・OFF制御を行うことにより
、精密加工をより安定的に行えるようになる。すなわち
、このようなシャッタ手段6を用いることにより、加工
中に発振器の停止・起動を行わずに済み、起動初期の出
力不安定化の影響を避けることができる。尚、シャッタ
手段6の細かな構造については、従来より知られている
ものを適宜に利用できるので、その説明を省略している
。
【0011】ここで、絞り手段5及びシャッタ手段6を
平行化用凸レンズ18と縮小用凸レンズ19との間に配
したのは、レーザビームBによる絞り手段5及びシャッ
タ手段6の損傷を避けるためである。すなわち、平行化
用凸レンズ18と縮小用凸レンズ19との間では前述の
ようにレーザビームBが5倍に拡大されており、そのエ
ネルギが1/5となっているので、ここに設ければ、絞
り手段5及びシャッタ手段6を損傷させずに済む。
平行化用凸レンズ18と縮小用凸レンズ19との間に配
したのは、レーザビームBによる絞り手段5及びシャッ
タ手段6の損傷を避けるためである。すなわち、平行化
用凸レンズ18と縮小用凸レンズ19との間では前述の
ようにレーザビームBが5倍に拡大されており、そのエ
ネルギが1/5となっているので、ここに設ければ、絞
り手段5及びシャッタ手段6を損傷させずに済む。
【0012】
【発明の効果】この発明によるYAGレーザ加工機は、
以上説明してきた如く、絞り手段によりレーザビームの
外周部分を遮断することによりビーム径を細くし且つよ
り精密なものとし、あるいは、レーザビーム照射のON
・OFF制御は発振器の外に設けシャッタ手段にて行う
ことによりレーザビーム出力を安定化させ、あるいは、
高調波化手段を設けてレーザビームを高調波化させるよ
うにしているので、従来のYAGレーザ加工機に較べ格
段に精密な加工を高精度で行える。
以上説明してきた如く、絞り手段によりレーザビームの
外周部分を遮断することによりビーム径を細くし且つよ
り精密なものとし、あるいは、レーザビーム照射のON
・OFF制御は発振器の外に設けシャッタ手段にて行う
ことによりレーザビーム出力を安定化させ、あるいは、
高調波化手段を設けてレーザビームを高調波化させるよ
うにしているので、従来のYAGレーザ加工機に較べ格
段に精密な加工を高精度で行える。
【図1】平行化用光学系と絞り手段及びシャッタ手段と
の関係を示す概略構成図である。
の関係を示す概略構成図である。
【図2】この発明によるYAGレーザ加工機の概略構成
図である。
図である。
1 YAGレーザ加工機
2 発振器
3 高調波化手段
4 光学系
5 絞り手段
6 シャッタ手段
12 Qスイッチ
15 集光レンズ
Claims (4)
- 【請求項1】 発振器から発振されたレーザビームを
、複数のレンズからなる光学系で導き、光学系の先端に
ある集光レンズによりスポット状に集光させて被加工物
に照射するようにしてなるYAGレーザ加工機に於いて
、光学系を形成するレンズの間に、レーザビームの外周
部分を遮断してそのビーム径を細くするための絞り手段
を設けたことを特徴とする薄膜精密加工用のYAGレー
ザ加工機。 - 【請求項2】 Qスイッチが設けられており、このQ
スイッチによりQスイッチ発振を行うようにした発振器
を備えるYAGレーザ加工機に於いて、被加工物へのレ
ーザビーム照射のON・OFF制御を行うシャッタ手段
を発振器の外に設けたことを特徴とする薄膜精密加工用
のYAGレーザ加工機。 - 【請求項3】 発振器から発振されたレーザビームを
高調波にする高調波化手段を設けた薄膜精密加工用のY
AGレーザ加工機。 - 【請求項4】 Qスイッチ発振の発振器から発振され
たレーザビームを、複数のレンズからなる光学系で導き
、光学系の先端にある集光レンズによりスポット状に集
光させて被加工物に照射するようにしてなるYAGレー
ザ加工機に於いて、光学系を形成するレンズの間に、レ
ーザビームの外周部分を遮断してそのビーム径を細くす
るための絞り手段を設けると共に、発振器の外に、レー
ザビーム照射のON・OFF制御を行うシャッタ手段を
設け、さらに、レーザビームを高調波にする高調波化手
段を設けたことを特徴とする薄膜精密加工用のYAGレ
ーザ加工機。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2414117A JPH04351280A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 薄膜精密加工用のyagレーザ加工機 |
DE69102995T DE69102995T2 (de) | 1990-07-31 | 1991-07-30 | Yag-laserbearbeitungsmaschine zur bearbeitung von dünnschichten. |
KR1019920700512A KR100235340B1 (ko) | 1990-07-31 | 1991-07-30 | 박막 정밀 가공용 야그(yag) 레이저 가공기 |
PCT/JP1991/001018 WO1992002331A1 (en) | 1990-07-31 | 1991-07-30 | Yag laser working machine for precision working of thin film |
EP91913128A EP0513359B1 (en) | 1990-07-31 | 1991-07-30 | Yag laser working machine for precision working of thin film |
US07/838,723 US5227607A (en) | 1990-07-31 | 1992-03-12 | Yag laser working machine for precision working of thin-film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2414117A JPH04351280A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 薄膜精密加工用のyagレーザ加工機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04351280A true JPH04351280A (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=18522644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2414117A Pending JPH04351280A (ja) | 1990-07-31 | 1990-12-26 | 薄膜精密加工用のyagレーザ加工機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04351280A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO1998022252A1 (fr) * | 1996-11-20 | 1998-05-28 | Ibiden Co., Ltd. | Appareil d'usinage laser, et procede et dispositif de fabrication d'une carte imprimee multicouche |
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