JPH07185863A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
- Publication number
- JPH07185863A JPH07185863A JP5335034A JP33503493A JPH07185863A JP H07185863 A JPH07185863 A JP H07185863A JP 5335034 A JP5335034 A JP 5335034A JP 33503493 A JP33503493 A JP 33503493A JP H07185863 A JPH07185863 A JP H07185863A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- variable
- variable field
- intensity distribution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 強度分布がほぼ均一な加工ビーム、又は強度
分布がガウス分布状の加工ビームの何れでも被加工物に
照射できるレーザ加工装置を提供する。 【構成】 レーザ光源１からのレーザビームＬＢをビー
ムエクスパンダ１１を介して可変視野絞り４Ａに導き、
可変視野絞り４Ａを通過したレーザビームを、リレーレ
ンズ５、可変開口絞り６Ａ及び対物レンズ７を介して、
加工ビームＬＢ４として被加工物８上に照射する。加工
ビームの強度分布をほぼ一定にするには、ビームエクス
パンダ１１の倍率を高めて可変視野絞り４Ａ、及び可変
開口絞り６Ａを調整し、加工ビームの強度分布をガウス
分布状にするには、ビームエクスパンダ１１の倍率を小
さくして、可変開口絞り６Ａを調整する。
分布がガウス分布状の加工ビームの何れでも被加工物に
照射できるレーザ加工装置を提供する。 【構成】 レーザ光源１からのレーザビームＬＢをビー
ムエクスパンダ１１を介して可変視野絞り４Ａに導き、
可変視野絞り４Ａを通過したレーザビームを、リレーレ
ンズ５、可変開口絞り６Ａ及び対物レンズ７を介して、
加工ビームＬＢ４として被加工物８上に照射する。加工
ビームの強度分布をほぼ一定にするには、ビームエクス
パンダ１１の倍率を高めて可変視野絞り４Ａ、及び可変
開口絞り６Ａを調整し、加工ビームの強度分布をガウス
分布状にするには、ビームエクスパンダ１１の倍率を小
さくして、可変開口絞り６Ａを調整する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザビームを
集光して所定のパターンの切断又は溶接等を行うリペア
装置等に適用して好適なレーザ加工装置に関する。
集光して所定のパターンの切断又は溶接等を行うリペア
装置等に適用して好適なレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体素子の所定のパターンを切
断若しくは溶接する際に使用されるリペア装置、又はレ
ーザビームを用いるアニール装置等においては、所定の
大きさに集光したレーザビームが加工対象物に照射され
る。この際に、レーザ光源から射出されるビームの強度
分布は一般に、中心部が強く、周辺部が弱いガウス分布
を呈している。しかし、より高精度な加工を行う為、従
来よりその様なガウス分布を持った光束から、均一な光
強度分布を得るための機構が設けられている。
断若しくは溶接する際に使用されるリペア装置、又はレ
ーザビームを用いるアニール装置等においては、所定の
大きさに集光したレーザビームが加工対象物に照射され
る。この際に、レーザ光源から射出されるビームの強度
分布は一般に、中心部が強く、周辺部が弱いガウス分布
を呈している。しかし、より高精度な加工を行う為、従
来よりその様なガウス分布を持った光束から、均一な光
強度分布を得るための機構が設けられている。
【０００３】図４は、従来のこの種のレーザ加工装置を
示し、この図４において、レーザ光源１から射出された
レーザビームＬＢが、凸レンズ２及び３よりなるビーム
エクスパンダにより断面形状が拡大されて、レーザビー
ムＬＢ１としてビーム成形手段としての矩形開口を有す
る可変視野絞り４に入射する。この可変視野絞り４を通
過したレーザビームＬＢ１が、リレーレンズ５、可変開
口絞り６及び対物レンズ７を介して、加工ビームＬＢ２
として被加工物８上に照射されている。この場合、リレ
ーレンズ５の後側焦点面と、対物レンズ７の入射瞳面と
が一致する様に配置され、その入射瞳面上に可変開口絞
り６が設置されている。
示し、この図４において、レーザ光源１から射出された
レーザビームＬＢが、凸レンズ２及び３よりなるビーム
エクスパンダにより断面形状が拡大されて、レーザビー
ムＬＢ１としてビーム成形手段としての矩形開口を有す
る可変視野絞り４に入射する。この可変視野絞り４を通
過したレーザビームＬＢ１が、リレーレンズ５、可変開
口絞り６及び対物レンズ７を介して、加工ビームＬＢ２
として被加工物８上に照射されている。この場合、リレ
ーレンズ５の後側焦点面と、対物レンズ７の入射瞳面と
が一致する様に配置され、その入射瞳面上に可変開口絞
り６が設置されている。
【０００４】図４の従来例においては、可変視野絞り４
の配置面は被加工物８の表面と共役であり、被加工物８
上での加工ビームＬＢ２の照射領域の大きさを変える際
には、可変視野絞り４の開口部の幅を変えていた。ま
た、この際に可変開口絞り６の開口径を調整して、加工
ビームＬＢ２の強度分布を均一化していた。
の配置面は被加工物８の表面と共役であり、被加工物８
上での加工ビームＬＢ２の照射領域の大きさを変える際
には、可変視野絞り４の開口部の幅を変えていた。ま
た、この際に可変開口絞り６の開口径を調整して、加工
ビームＬＢ２の強度分布を均一化していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
レーザ加工装置では、可変視野絞り４により被加工物８
上での加工ビームの照射領域の大きさを設定し、可変開
口絞り６により被加工物８上での加工ビームの強度分布
を均一化していた。しかしながら、被加工物の種類によ
っては、加工ビームの強度分布を均一ではなく、敢えて
中心部が強い分布にしたい場合がある。
レーザ加工装置では、可変視野絞り４により被加工物８
上での加工ビームの照射領域の大きさを設定し、可変開
口絞り６により被加工物８上での加工ビームの強度分布
を均一化していた。しかしながら、被加工物の種類によ
っては、加工ビームの強度分布を均一ではなく、敢えて
中心部が強い分布にしたい場合がある。
【０００６】例えば、保護膜の厚い半導体のヒューズを
切断したいような場合には、中心部が強いガウス分布を
呈した加工ビームを切断箇所に照射することが望まし
い。以下では、中心部の強度分布が強く、周辺に向かう
に従って次第に強度が低下する光強度分布をガウス分布
状と呼ぶ。この場合、従来の加工ビームの強度分布をほ
ぼ均一化したレーザ加工装置では、その加工ビームをガ
ウス分布状にすることはできなかった。
切断したいような場合には、中心部が強いガウス分布を
呈した加工ビームを切断箇所に照射することが望まし
い。以下では、中心部の強度分布が強く、周辺に向かう
に従って次第に強度が低下する光強度分布をガウス分布
状と呼ぶ。この場合、従来の加工ビームの強度分布をほ
ぼ均一化したレーザ加工装置では、その加工ビームをガ
ウス分布状にすることはできなかった。
【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、強度分布がほぼ
均一な加工ビームと、強度分布がガウス分布状を呈する
加工ビームとの何れでも選択して被加工物に照射できる
レーザ加工装置を提供することを目的とする。
均一な加工ビームと、強度分布がガウス分布状を呈する
加工ビームとの何れでも選択して被加工物に照射できる
レーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ加工
装置は、例えば図１及び図２に示すように、レーザビー
ムを所定形状に絞って被加工面上に照射するレーザ加工
装置において、レーザ光源（１）と、このレーザ光源
（１）から射出されるレーザビーム（ＬＢ）の断面形状
を可変倍率で伸縮するビーム径変換光学系（１１，１
７）と、このビーム径変換光学系から射出されるレーザ
ビームの一部の領域を遮光する可変視野絞り（４Ａ）
と、この可変視野絞りの開口部を通過したレーザビーム
を所定の絞り面上に集光する集光光学系（５）と、その
所定の絞り面上でレーザビームの一部の領域を遮光する
可変開口絞り（６Ａ）と、この可変開口絞りの開口部を
通過したレーザビームをほぼ平行光束にして被加工面
（８）上に照射する対物レンズ（７）とを有し、そのビ
ーム径変換光学系の倍率に応じて、可変視野絞り（４
Ａ）、及び可変開口絞り（６Ａ）を介して被加工面
（８）上でのレーザビームの照射領域を設定するもので
ある。
装置は、例えば図１及び図２に示すように、レーザビー
ムを所定形状に絞って被加工面上に照射するレーザ加工
装置において、レーザ光源（１）と、このレーザ光源
（１）から射出されるレーザビーム（ＬＢ）の断面形状
を可変倍率で伸縮するビーム径変換光学系（１１，１
７）と、このビーム径変換光学系から射出されるレーザ
ビームの一部の領域を遮光する可変視野絞り（４Ａ）
と、この可変視野絞りの開口部を通過したレーザビーム
を所定の絞り面上に集光する集光光学系（５）と、その
所定の絞り面上でレーザビームの一部の領域を遮光する
可変開口絞り（６Ａ）と、この可変開口絞りの開口部を
通過したレーザビームをほぼ平行光束にして被加工面
（８）上に照射する対物レンズ（７）とを有し、そのビ
ーム径変換光学系の倍率に応じて、可変視野絞り（４
Ａ）、及び可変開口絞り（６Ａ）を介して被加工面
（８）上でのレーザビームの照射領域を設定するもので
ある。
【０００９】この場合、そのビーム径変換光学系とし
て、互いに倍率が異なる複数の固定倍率のビーム径変換
光学系（１１，１７）を切り換え自在に設けるようにし
てもよい。
て、互いに倍率が異なる複数の固定倍率のビーム径変換
光学系（１１，１７）を切り換え自在に設けるようにし
てもよい。
【００１０】
【作用】斯かる本発明によれば、レーザ光源（１）から
は強度分布がガウス分布を呈するレーザビーム（ＬＢ）
が射出される。先ず、被加工面（８）上にほぼ一定の強
度分布の加工ビームを照射したい場合には、例えば図１
に示すように、そのビーム径変換光学系として倍率の大
きな方を使用する。これにより拡大されたレーザビーム
（ＬＢ３）が射出されるので、可変視野絞り（４Ａ）を
介してそのレーザビーム（ＬＢ３）の裾の部分を遮光
し、強度分布がほぼ一定（平坦）な部分のレーザビーム
を集光光学系（５）に導く。この場合、可変視野絞り
（４Ａ）の配置面と被加工面（８）とはほぼ共役である
ため、被加工面（８）上での加工ビーム（ＬＢ４）の強
度分布もほぼ一定となる。
は強度分布がガウス分布を呈するレーザビーム（ＬＢ）
が射出される。先ず、被加工面（８）上にほぼ一定の強
度分布の加工ビームを照射したい場合には、例えば図１
に示すように、そのビーム径変換光学系として倍率の大
きな方を使用する。これにより拡大されたレーザビーム
（ＬＢ３）が射出されるので、可変視野絞り（４Ａ）を
介してそのレーザビーム（ＬＢ３）の裾の部分を遮光
し、強度分布がほぼ一定（平坦）な部分のレーザビーム
を集光光学系（５）に導く。この場合、可変視野絞り
（４Ａ）の配置面と被加工面（８）とはほぼ共役である
ため、被加工面（８）上での加工ビーム（ＬＢ４）の強
度分布もほぼ一定となる。
【００１１】次に、被加工面（８）上での加工ビームの
強度分布をガウス分布状にしたい場合には、例えば図２
に示すように、そのビーム径変換光学系として倍率の小
さい方を使用し、可変視野絞り（４Ａ）ではそのビーム
径変換光学系から射出されるレーザビーム（ＬＢ５）を
ほとんどそのまま通過させる。従って、ほぼガウス分布
のレーザビームが集光光学系（５）に導かれる。この場
合、可変開口絞り（６Ａ）の開口径を調整すると、被加
工面（８）上には強度分布がガウス分布状で、且つ照射
領域の大きさが変化する加工ビームが照射される。
強度分布をガウス分布状にしたい場合には、例えば図２
に示すように、そのビーム径変換光学系として倍率の小
さい方を使用し、可変視野絞り（４Ａ）ではそのビーム
径変換光学系から射出されるレーザビーム（ＬＢ５）を
ほとんどそのまま通過させる。従って、ほぼガウス分布
のレーザビームが集光光学系（５）に導かれる。この場
合、可変開口絞り（６Ａ）の開口径を調整すると、被加
工面（８）上には強度分布がガウス分布状で、且つ照射
領域の大きさが変化する加工ビームが照射される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明によるレーザ加工装置の第１実
施例につき図１を参照して説明する。図１は本実施例の
レーザ加工装置を示し、この図１において、レーザ光源
１としては、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ光源、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザ光源、又はアルゴンレーザ光源等が使用され、レー
ザ光源１がＮｄ：ＹＬＦレーザ光源である場合、レーザ
光源１からのレーザビームＬＢとして、例えば波長１０
４７ｎｍのレーザビームが使用される。レーザ光源１か
ら射出されたレーザビームＬＢは、断面での強度分布が
ガウス分布を呈する平行光束として、焦点距離ｆ1 の第
１レンズ１１ａ、及び焦点距離ｆ2(ｆ2 ＞ｆ1)の第２レ
ンズ１１ｂよりなるビームエクスパンダ１１に入射す
る。
施例につき図１を参照して説明する。図１は本実施例の
レーザ加工装置を示し、この図１において、レーザ光源
１としては、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ光源、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザ光源、又はアルゴンレーザ光源等が使用され、レー
ザ光源１がＮｄ：ＹＬＦレーザ光源である場合、レーザ
光源１からのレーザビームＬＢとして、例えば波長１０
４７ｎｍのレーザビームが使用される。レーザ光源１か
ら射出されたレーザビームＬＢは、断面での強度分布が
ガウス分布を呈する平行光束として、焦点距離ｆ1 の第
１レンズ１１ａ、及び焦点距離ｆ2(ｆ2 ＞ｆ1)の第２レ
ンズ１１ｂよりなるビームエクスパンダ１１に入射す
る。
【００１３】レーザ光源１から射出されたレーザビーム
ＬＢのビーム径の最も小さい位置、即ちビームウェスト
位置１２は、第１レンズ１１ａの前側焦点位置にあり、
第１レンズ１１ａと第２レンズ１１ｂとの間隔は（ｆ1+
ｆ2)であり、ビームエクスパンダ１１はアフォーカル系
をなしている。従って、ビームエクスパンダ１１から射
出されるレーザビームＬＢ３の、第２レンズ１１ｂの後
側焦点位置（ビームウェスト位置）におけるビーム径
は、入射するレーザビームＬＢのビームウェスト位置１
２におけるビーム径と比べてｆ2/ｆ1 に拡大される。
ＬＢのビーム径の最も小さい位置、即ちビームウェスト
位置１２は、第１レンズ１１ａの前側焦点位置にあり、
第１レンズ１１ａと第２レンズ１１ｂとの間隔は（ｆ1+
ｆ2)であり、ビームエクスパンダ１１はアフォーカル系
をなしている。従って、ビームエクスパンダ１１から射
出されるレーザビームＬＢ３の、第２レンズ１１ｂの後
側焦点位置（ビームウェスト位置）におけるビーム径
は、入射するレーザビームＬＢのビームウェスト位置１
２におけるビーム径と比べてｆ2/ｆ1 に拡大される。
【００１４】また、第２レンズ１１ｂの後側焦点位置に
可変視野絞り４Ａが配置され、ビームエクスパンダ１１
から射出されたレーザビームＬＢ３の周辺部の光が可変
視野絞り４Ａにより遮光される。可変視野絞り４Ａを通
過したレーザビームはリレーレンズ５によりその後側焦
点面上の可変開口絞り６Ａ上に集光される。リレーレン
ズ５の後側焦点面が対物レンズ７の入射瞳面となってお
り、可変開口絞り６Ａを通過したレーザビームが、対物
レンズ７を介してほぼ平行な加工ビームＬＢ４として、
対物レンズ７の後側焦点面上に位置する被加工物８の加
工面に照射される。即ち、対物レンズ７から射出される
加工ビームＬＢ４のビームウェスト位置が、被加工物８
の加工面上に設定されている。また、可変視野絞り４Ａ
の配置面は被加工物８の加工面と共役であり、可変視野
絞り４Ａの開口の像が被加工物８上に投影されると共
に、可変開口絞り６Ａの開口径により対物レンズ７の開
口数ＮＡ（対物レンズ７から射出される加工ビームＬＢ
４の開口数ＮＡ）が決定される。
可変視野絞り４Ａが配置され、ビームエクスパンダ１１
から射出されたレーザビームＬＢ３の周辺部の光が可変
視野絞り４Ａにより遮光される。可変視野絞り４Ａを通
過したレーザビームはリレーレンズ５によりその後側焦
点面上の可変開口絞り６Ａ上に集光される。リレーレン
ズ５の後側焦点面が対物レンズ７の入射瞳面となってお
り、可変開口絞り６Ａを通過したレーザビームが、対物
レンズ７を介してほぼ平行な加工ビームＬＢ４として、
対物レンズ７の後側焦点面上に位置する被加工物８の加
工面に照射される。即ち、対物レンズ７から射出される
加工ビームＬＢ４のビームウェスト位置が、被加工物８
の加工面上に設定されている。また、可変視野絞り４Ａ
の配置面は被加工物８の加工面と共役であり、可変視野
絞り４Ａの開口の像が被加工物８上に投影されると共
に、可変開口絞り６Ａの開口径により対物レンズ７の開
口数ＮＡ（対物レンズ７から射出される加工ビームＬＢ
４の開口数ＮＡ）が決定される。
【００１５】可変視野絞り４Ａ及び可変開口絞り６Ａと
しては、虹彩絞り、又は複数の異なる開口が形成された
ターレット板等が用いられる。可変視野絞り４Ａ、及び
可変開口絞り６Ａには、それぞれ開口径を切り換えるた
めの駆動部１３及び１４を装着する。例えばオペレータ
がキーボード等の入力部１６を介して制御部１５に被加
工物８の種類等の情報を入力すると、それに応じて制御
部１５が、駆動部１３及び１４を介してそれぞれ可変視
野絞り４Ａ及び可変開口絞り６Ａの開口径を調整する。
これにより、被加工物８上の加工ビームの強度分布の形
状、及び照射領域の大きさが調整される。
しては、虹彩絞り、又は複数の異なる開口が形成された
ターレット板等が用いられる。可変視野絞り４Ａ、及び
可変開口絞り６Ａには、それぞれ開口径を切り換えるた
めの駆動部１３及び１４を装着する。例えばオペレータ
がキーボード等の入力部１６を介して制御部１５に被加
工物８の種類等の情報を入力すると、それに応じて制御
部１５が、駆動部１３及び１４を介してそれぞれ可変視
野絞り４Ａ及び可変開口絞り６Ａの開口径を調整する。
これにより、被加工物８上の加工ビームの強度分布の形
状、及び照射領域の大きさが調整される。
【００１６】また、本実施例のビームエクスパンダ１１
は、図２に示すように倍率の小さなビームエクスパンダ
１７と交換できるようになっている。ビームエクスパン
ダ１７は、焦点距離ｆ3(ｆ3 ＞ｆ1)の第１レンズ１７
ａ、及び焦点距離ｆ4(ｆ4 ＜ｆ 2)の第２レンズ１７ｂを
間隔（ｆ3+ｆ4)だけ開けて配置したアフォーカル系であ
り、（ｆ1+ｆ2)＝（ｆ3+ｆ4)が成立している。そして、
ビームエクスパンダ１７をビームエクスパンダ１１の代
わりにレーザ光源１の後に配置するときには、第１レン
ズ１７ａの前側焦点位置がビームウェスト位置１２と一
致するように配置する。これにより、ビームエクスパン
ダ１７から射出されるレーザビームＬＢ５の可変視野絞
り４Ａ上、即ちビームウェスト位置でのビーム径は入射
するレーザビームＬＢのビームウェスト位置１２でのビ
ーム径のｆ4/ｆ3 倍に伸縮され、ビームエクスパンダ１
７の倍率ｆ4/ｆ3 は、ビームエクスパンダ１１の倍率ｆ
2/ｆ 1 より小さく設定されている。
は、図２に示すように倍率の小さなビームエクスパンダ
１７と交換できるようになっている。ビームエクスパン
ダ１７は、焦点距離ｆ3(ｆ3 ＞ｆ1)の第１レンズ１７
ａ、及び焦点距離ｆ4(ｆ4 ＜ｆ 2)の第２レンズ１７ｂを
間隔（ｆ3+ｆ4)だけ開けて配置したアフォーカル系であ
り、（ｆ1+ｆ2)＝（ｆ3+ｆ4)が成立している。そして、
ビームエクスパンダ１７をビームエクスパンダ１１の代
わりにレーザ光源１の後に配置するときには、第１レン
ズ１７ａの前側焦点位置がビームウェスト位置１２と一
致するように配置する。これにより、ビームエクスパン
ダ１７から射出されるレーザビームＬＢ５の可変視野絞
り４Ａ上、即ちビームウェスト位置でのビーム径は入射
するレーザビームＬＢのビームウェスト位置１２でのビ
ーム径のｆ4/ｆ3 倍に伸縮され、ビームエクスパンダ１
７の倍率ｆ4/ｆ3 は、ビームエクスパンダ１１の倍率ｆ
2/ｆ 1 より小さく設定されている。
【００１７】次に、本実施例の動作につき説明する。先
ず、被加工物８上の加工ビームの強度分布をほぼ一定
（平坦）にする場合を考える。この場合には、図１に示
すように、倍率の大きなビームエクスパンダ１１を装着
する。そして、ビームエクスパンダ１１から射出された
レーザビームＬＢ３の周辺部を可変視野絞り４Ａにより
遮光することにより、強度分布が平坦な部分を取り出
し、可変視野絞り４Ａを通過したレーザビームを、リレ
ーレンズ５、可変開口絞り６Ａ及び対物レンズ７を介し
て加工ビームＬＢ４として被加工物８上に照射する。こ
の際に、可変視野絞り４Ａの開口の大きさを変えること
により、被加工物８上での加工ビームＬＢ４の照射領域
の大きさが変えられる。
ず、被加工物８上の加工ビームの強度分布をほぼ一定
（平坦）にする場合を考える。この場合には、図１に示
すように、倍率の大きなビームエクスパンダ１１を装着
する。そして、ビームエクスパンダ１１から射出された
レーザビームＬＢ３の周辺部を可変視野絞り４Ａにより
遮光することにより、強度分布が平坦な部分を取り出
し、可変視野絞り４Ａを通過したレーザビームを、リレ
ーレンズ５、可変開口絞り６Ａ及び対物レンズ７を介し
て加工ビームＬＢ４として被加工物８上に照射する。こ
の際に、可変視野絞り４Ａの開口の大きさを変えること
により、被加工物８上での加工ビームＬＢ４の照射領域
の大きさが変えられる。
【００１８】また、レーザビームＬＢ３が可変視野絞り
４Ａを通過した際に生じる回折現象と、対物レンズ７の
開口数（可変視野絞り６Ａの開口径）とにより、被加工
物８上での加工ビームＬＢ４の強度分布が決定されるの
で、強度分布が均一になるように可変開口絞り６Ａの開
口部の大きさが調整される。一方、被加工物８上の加工
ビームの強度分布をガウス分布状とする場合には、図２
に示すように、倍率の小さなビームエクスパンダ１７を
装着する。ビームエクスパンダ１７の倍率ｆ4/ｆ3 は、
可変視野絞り４Ａ及び可変開口絞り６Ａを取り外したと
きの被加工物８上での加工ビームＬＢ６のビーム径が、
加工時に要求される数種類の値の内の最小値となるよう
な倍率に設定される。
４Ａを通過した際に生じる回折現象と、対物レンズ７の
開口数（可変視野絞り６Ａの開口径）とにより、被加工
物８上での加工ビームＬＢ４の強度分布が決定されるの
で、強度分布が均一になるように可変開口絞り６Ａの開
口部の大きさが調整される。一方、被加工物８上の加工
ビームの強度分布をガウス分布状とする場合には、図２
に示すように、倍率の小さなビームエクスパンダ１７を
装着する。ビームエクスパンダ１７の倍率ｆ4/ｆ3 は、
可変視野絞り４Ａ及び可変開口絞り６Ａを取り外したと
きの被加工物８上での加工ビームＬＢ６のビーム径が、
加工時に要求される数種類の値の内の最小値となるよう
な倍率に設定される。
【００１９】また、可変視野絞り４Ａの開口の大きさ
を、ビームエクスパンダ１７から射出されるレーザビー
ムＬＢ５の周辺部の光束をほとんど遮光しないように大
きくする。ビームウェスト位置１２は、可変視野絞り４
Ａの配置面と共役であるため、可変視野絞り４Ａを通過
した直後のレーザビームの強度分布はほぼガウス分布の
ままである。可変視野絞り４Ａを通過したレーザビーム
のリレーレンズ５によるフーリエ変換像が、可変開口絞
り６Ａ上に形成されるが、ここでの強度分布もほぼガウ
ス分布である。このフーリエ変換像は対物レンズ７によ
り更に逆フーリエ変換され、被加工物８上にビームウェ
スト位置１２でのレーザビームＬＢの像が形成される。
被加工物８上での加工ビームＬＢ６の強度分布は、分布
曲線１８で示すようにガウス分布状である。
を、ビームエクスパンダ１７から射出されるレーザビー
ムＬＢ５の周辺部の光束をほとんど遮光しないように大
きくする。ビームウェスト位置１２は、可変視野絞り４
Ａの配置面と共役であるため、可変視野絞り４Ａを通過
した直後のレーザビームの強度分布はほぼガウス分布の
ままである。可変視野絞り４Ａを通過したレーザビーム
のリレーレンズ５によるフーリエ変換像が、可変開口絞
り６Ａ上に形成されるが、ここでの強度分布もほぼガウ
ス分布である。このフーリエ変換像は対物レンズ７によ
り更に逆フーリエ変換され、被加工物８上にビームウェ
スト位置１２でのレーザビームＬＢの像が形成される。
被加工物８上での加工ビームＬＢ６の強度分布は、分布
曲線１８で示すようにガウス分布状である。
【００２０】この際に、可変開口絞り６Ａの開口の大き
さを調整して、リレーレンズ５の後側焦点面上のフーリ
エ変換像の周辺部を除去すると、対物レンズ７で更に逆
フーリエ変換したときに、被加工物８上での加工ビーム
ＬＢ６の大きさが、フーリエ変換像の周辺部を除去しな
かったときより大きくなる。従って、可変開口絞り６Ａ
の開口径を小さくすることにより、被加工物８上でガウ
ス分布状の加工ビームＬＢ６の照射領域を大きくできる
（但し、光量は低下する）。
さを調整して、リレーレンズ５の後側焦点面上のフーリ
エ変換像の周辺部を除去すると、対物レンズ７で更に逆
フーリエ変換したときに、被加工物８上での加工ビーム
ＬＢ６の大きさが、フーリエ変換像の周辺部を除去しな
かったときより大きくなる。従って、可変開口絞り６Ａ
の開口径を小さくすることにより、被加工物８上でガウ
ス分布状の加工ビームＬＢ６の照射領域を大きくできる
（但し、光量は低下する）。
【００２１】即ち、図２の場合には、可変開口絞り６Ａ
の開口部の大きさを、リレーレンズ５によるフーリエ変
換像の周辺部を除去することのないように十分な大きさ
に拡げたときの、被加工物８上での加工ビーム径が、所
望の加工ビーム径の内の最小値になるようにビームエク
スパンダ１７の倍率を決めておく。そして、それより加
工ビーム径を大きくするには、可変開口絞り６Ａの開口
径を小さくすればよい。
の開口部の大きさを、リレーレンズ５によるフーリエ変
換像の周辺部を除去することのないように十分な大きさ
に拡げたときの、被加工物８上での加工ビーム径が、所
望の加工ビーム径の内の最小値になるようにビームエク
スパンダ１７の倍率を決めておく。そして、それより加
工ビーム径を大きくするには、可変開口絞り６Ａの開口
径を小さくすればよい。
【００２２】次に、図３を参照して本発明の第２実施例
につき説明する。図３において、図１に対応する部分に
は同一符号を付してその詳細説明を省略する。図３は、
本実施例のレーザ加工装置を示し、この図３において、
レーザ光源１から射出されたレーザビームＬＢは、退避
可能なミラー１９に反射されて、レンズ２１ａ及び２１
ｂよりなるビームエクスパンダ２１に入射し、ビームエ
クスパンダ２１から射出されたレーザビームＬＢ７が、
ミラー２２で反射された後、退避可能なミラー２３によ
り反射されて可変視野絞り４Ａに入射する。
につき説明する。図３において、図１に対応する部分に
は同一符号を付してその詳細説明を省略する。図３は、
本実施例のレーザ加工装置を示し、この図３において、
レーザ光源１から射出されたレーザビームＬＢは、退避
可能なミラー１９に反射されて、レンズ２１ａ及び２１
ｂよりなるビームエクスパンダ２１に入射し、ビームエ
クスパンダ２１から射出されたレーザビームＬＢ７が、
ミラー２２で反射された後、退避可能なミラー２３によ
り反射されて可変視野絞り４Ａに入射する。
【００２３】本実施例では、ミラー１９及び２３は、そ
れぞれモータ２０及び２４によりレーザビームの光路か
ら退避できるように支持されている。そして、ミラー１
９及び２３が退避された場合には、レーザ光源１から射
出されたレーザビームＬＢは、ミラー２５により反射さ
れた後、レンズ２６ａ及び２６ｂよりなるビームエクス
パンダ２６を介してレーザビームＬＢ８として可変視野
絞り４Ａに入射する。
れぞれモータ２０及び２４によりレーザビームの光路か
ら退避できるように支持されている。そして、ミラー１
９及び２３が退避された場合には、レーザ光源１から射
出されたレーザビームＬＢは、ミラー２５により反射さ
れた後、レンズ２６ａ及び２６ｂよりなるビームエクス
パンダ２６を介してレーザビームＬＢ８として可変視野
絞り４Ａに入射する。
【００２４】本実施例においても、ビームエクスパンダ
２１及び２６はそれぞれアフォーカス系をなし、ビーム
エクスパンダ２１の倍率はビームエクスパンダ２６の倍
率より大きく設定されている。また、ミラー１９及び２
３をレーザビームの光路に設置した状態では、レーザ光
源１から射出されたレーザビームＬＢのビームウェスト
位置１２は、レンズ２１ａの前側焦点位置にあり、可変
視野絞り４Ａの設置面は、レンズ２１ｂの後側焦点位置
にある。同様に、ミラー１９及び２３を退避させた状態
では、ビームウェスト位置１２は、レンズ２６ａの前側
焦点位置にあり、可変視野絞り４Ａの設置面は、レンズ
２６ｂの後側焦点位置にある。その他の構成は図１と同
じである。
２１及び２６はそれぞれアフォーカス系をなし、ビーム
エクスパンダ２１の倍率はビームエクスパンダ２６の倍
率より大きく設定されている。また、ミラー１９及び２
３をレーザビームの光路に設置した状態では、レーザ光
源１から射出されたレーザビームＬＢのビームウェスト
位置１２は、レンズ２１ａの前側焦点位置にあり、可変
視野絞り４Ａの設置面は、レンズ２１ｂの後側焦点位置
にある。同様に、ミラー１９及び２３を退避させた状態
では、ビームウェスト位置１２は、レンズ２６ａの前側
焦点位置にあり、可変視野絞り４Ａの設置面は、レンズ
２６ｂの後側焦点位置にある。その他の構成は図１と同
じである。
【００２５】本実施例において、被加工物８上での加工
ビームの強度分布をほぼ一定（平坦）にするには、ミラ
ー１９及び２３をレーザビームの光路上に設置してビー
ムエクスパンダ２１を使用する。そして、可変視野絞り
４Ａを介して被加工物８上での加工ビームの照射領域の
大きさを調整すると共に、可変開口絞り６Ａを介してそ
の加工ビームの強度分布を平坦にする。一方、被加工物
８上での加工ビームの強度分布をガウス分布状とするに
は、ミラー１９及び２３を退避させて、ビームエクスパ
ンダ２６を使用する。そして、可変視野絞り４Ａの開口
を大きくした状態で、可変開口絞り６Ａの開口の大きさ
を変えて、その加工ビームの照射領域の大きさを変え
る。本実施例によれば、ビームエクスパンダを交換する
代わりに、ミラー１９及び２３を動かすだけで、実質的
にビームエクスパンダの交換が行われるため、被加工物
８上での加工ビームの強度分布の形状の切り換えを高速
に行うことができる。
ビームの強度分布をほぼ一定（平坦）にするには、ミラ
ー１９及び２３をレーザビームの光路上に設置してビー
ムエクスパンダ２１を使用する。そして、可変視野絞り
４Ａを介して被加工物８上での加工ビームの照射領域の
大きさを調整すると共に、可変開口絞り６Ａを介してそ
の加工ビームの強度分布を平坦にする。一方、被加工物
８上での加工ビームの強度分布をガウス分布状とするに
は、ミラー１９及び２３を退避させて、ビームエクスパ
ンダ２６を使用する。そして、可変視野絞り４Ａの開口
を大きくした状態で、可変開口絞り６Ａの開口の大きさ
を変えて、その加工ビームの照射領域の大きさを変え
る。本実施例によれば、ビームエクスパンダを交換する
代わりに、ミラー１９及び２３を動かすだけで、実質的
にビームエクスパンダの交換が行われるため、被加工物
８上での加工ビームの強度分布の形状の切り換えを高速
に行うことができる。
【００２６】なお、例えば図１の実施例では、ビームエ
クスパンダ１１を別のビームエクスパンダと交換するよ
うにしているが、ビームエクスパンダ１１をズームレン
ズとしてもよい。但し、このズームレンズは、倍率を切
り換えるのみならず、ビームウェスト位置１２と可変視
野絞り４Ａの配置面とを共役に保つ必要がある。ズーム
レンズを使用することにより、レーザ加工装置を小型化
できると共に、被加工物８上での加工ビームの強度分布
の形状、及び照射領域の大きさをきめ細かに調整でき
る。
クスパンダ１１を別のビームエクスパンダと交換するよ
うにしているが、ビームエクスパンダ１１をズームレン
ズとしてもよい。但し、このズームレンズは、倍率を切
り換えるのみならず、ビームウェスト位置１２と可変視
野絞り４Ａの配置面とを共役に保つ必要がある。ズーム
レンズを使用することにより、レーザ加工装置を小型化
できると共に、被加工物８上での加工ビームの強度分布
の形状、及び照射領域の大きさをきめ細かに調整でき
る。
【００２７】なお、本発明は上述実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る
ことは勿論である。
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る
ことは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、ビーム径変換光学系の
倍率を適宜選択し、その倍率に応じて可変視野絞り、及
び可変開口絞りの開口の大きさを調整することにより、
被加工面におけるレーザビームの強度分布をほぼ均一、
又はガウス分布状の何れにも設定でき、且つその被加工
面上でのレーザビームの照射領域の大きさを変えること
ができる利点がある。
倍率を適宜選択し、その倍率に応じて可変視野絞り、及
び可変開口絞りの開口の大きさを調整することにより、
被加工面におけるレーザビームの強度分布をほぼ均一、
又はガウス分布状の何れにも設定でき、且つその被加工
面上でのレーザビームの照射領域の大きさを変えること
ができる利点がある。
【００２９】また、ビーム径変換光学系として、倍率が
異なる複数の固定倍率のものを切り換え自在に設けた場
合には、簡単な構成で被加工面におけるレーザビームの
強度分布をほぼ均一、又はガウス分布状の何れにも設定
できる。
異なる複数の固定倍率のものを切り換え自在に設けた場
合には、簡単な構成で被加工面におけるレーザビームの
強度分布をほぼ均一、又はガウス分布状の何れにも設定
できる。
【図１】本発明によるレーザ加工装置の第１実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】図１のビームエクスパンダ１１を別のビームエ
クスパンダ１７で交換した状態を示す構成図である。
クスパンダ１７で交換した状態を示す構成図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【図４】従来のレーザ加工装置を示す構成図である。
１ レーザ光源 ＬＢ レーザビーム ４Ａ 可変視野絞り ５ リレーレンズ ６Ａ 可変開口絞り ７ 対物レンズ ８ 被加工物 ＬＢ４，ＬＢ６ 加工ビーム １１，１７ ビームエクスパンダ １２ ビームウェスト位置 ２１，２６ ビームエクスパンダ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 27/09
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザビームを所定形状に絞って被加工
面上に照射するレーザ加工装置において、 レーザ光源と、 前記レーザ光源から射出されるレーザビームの断面形状
を可変倍率で伸縮するビーム径変換光学系と、 該ビーム径変換光学系から射出されるレーザビームの一
部の領域を遮光する可変視野絞りと、 該可変視野絞りの開口部を通過したレーザビームを所定
の絞り面上に集光する集光光学系と、 前記所定の絞り面上でレーザビームの一部の領域を遮光
する可変開口絞りと、 該可変開口絞りの開口部を通過したレーザビームをほぼ
平行光束にして被加工面上に照射する対物レンズと、を
有し、 前記ビーム径変換光学系の倍率に応じて、前記可変視野
絞り及び前記可変開口絞りを介して前記被加工面上での
前記レーザビームの照射領域を設定することを特徴とす
るレーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記ビーム径変換光学系として、互いに
倍率が異なる複数の固定倍率のビーム径変換光学系を切
り換え自在に設けたことを特徴とする請求項１記載のレ
ーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5335034A JPH07185863A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5335034A JPH07185863A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07185863A true JPH07185863A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18284004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5335034A Withdrawn JPH07185863A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07185863A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002066778A (ja) * | 2000-08-18 | 2002-03-05 | Ntn Corp | 欠陥修正方法および欠陥修正装置 |
| JP2009288321A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Olympus Corp | 顕微鏡 |
| JP2014091133A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザ溶断装置および加工方法 |
| JP2016032100A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | ウルトラテック インク | 高性能線形成光学システム及び方法 |
| JP2016105470A (ja) * | 2014-11-24 | 2016-06-09 | ウルトラテック インク | 欠陥アニーリング及びドーパント活性化のための高性能線形成光学システム及び方法 |
| CN110146991A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-08-20 | 珠海达明科技有限公司 | 一种激光光斑整形光学系统 |
| JPWO2018203362A1 (ja) * | 2017-05-01 | 2020-03-12 | 株式会社ニコン | 加工装置及び加工方法 |
| CN114355616A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-15 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 用于深槽微加工的保形锐边平顶飞秒激光整形方法与装置 |
| CN114406450A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种激光加工中高均匀紧聚焦长光针的调控装置与方法 |
| CN114799491A (zh) * | 2021-01-28 | 2022-07-29 | 普雷茨特两合公司 | 具有用于增大激光束的扫描场的光圈的激光加工头 |
| CN110146991B (en) * | 2019-04-18 | 2024-07-09 | 珠海市运泰利自动化设备有限公司 | Laser spot shaping optical system |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5335034A patent/JPH07185863A/ja not_active Withdrawn
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100831882B1 (ko) * | 2000-08-18 | 2008-05-23 | 엔티엔 가부시키가이샤 | 결함 수정 장치 |
| JP2002066778A (ja) * | 2000-08-18 | 2002-03-05 | Ntn Corp | 欠陥修正方法および欠陥修正装置 |
| JP2009288321A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Olympus Corp | 顕微鏡 |
| US8294984B2 (en) | 2008-05-27 | 2012-10-23 | Olympus Corporation | Microscope |
| JP2014091133A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザ溶断装置および加工方法 |
| JP2016032100A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | ウルトラテック インク | 高性能線形成光学システム及び方法 |
| JP2016105470A (ja) * | 2014-11-24 | 2016-06-09 | ウルトラテック インク | 欠陥アニーリング及びドーパント活性化のための高性能線形成光学システム及び方法 |
| US9613815B2 (en) | 2014-11-24 | 2017-04-04 | Ultratech, Inc. | High-efficiency line-forming optical systems and methods for defect annealing and dopant activation |
| US11691217B2 (en) | 2017-05-01 | 2023-07-04 | Nikon Corporation | Laser processing device with optical device for changing cross-sectional intensity distribution of a beam at a pupil plane |
| JPWO2018203362A1 (ja) * | 2017-05-01 | 2020-03-12 | 株式会社ニコン | 加工装置及び加工方法 |
| CN110146991A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-08-20 | 珠海达明科技有限公司 | 一种激光光斑整形光学系统 |
| CN110146991B (en) * | 2019-04-18 | 2024-07-09 | 珠海市运泰利自动化设备有限公司 | Laser spot shaping optical system |
| CN114799491A (zh) * | 2021-01-28 | 2022-07-29 | 普雷茨特两合公司 | 具有用于增大激光束的扫描场的光圈的激光加工头 |
| CN114355616A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-15 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 用于深槽微加工的保形锐边平顶飞秒激光整形方法与装置 |
| CN114355616B (zh) * | 2022-01-14 | 2023-09-19 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 用于深槽微加工的保形锐边平顶飞秒激光整形方法与装置 |
| CN114406450A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种激光加工中高均匀紧聚焦长光针的调控装置与方法 |
| CN114406450B (zh) * | 2022-01-25 | 2023-11-07 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种激光加工中高均匀紧聚焦长光针的调控装置与方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4749840A (en) | Intense laser irradiation using reflective optics | |
| US6285002B1 (en) | Three dimensional micro machining with a modulated ultra-short laser pulse | |
| US6951627B2 (en) | Method of drilling holes with precision laser micromachining | |
| KR101968348B1 (ko) | 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 | |
| US7880117B2 (en) | Method and apparatus of drilling high density submicron cavities using parallel laser beams | |
| JP4322359B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH07185863A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH04270082A (ja) | マーキングシステム | |
| JP3292058B2 (ja) | レーザ光による配線基板の加工方法及びその装置 | |
| WO2007011604A1 (en) | Method of suppressing distortion of a working laser beam of a laser link processing system | |
| JP4610201B2 (ja) | レーザ照射装置 | |
| US7812280B2 (en) | Method and apparatus for laser micromachining a conical surface | |
| JP2785666B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JPH07185862A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH01186293A (ja) | レーザ溶接方法 | |
| JPH06234092A (ja) | レーザー加工装置 | |
| JPH0290119A (ja) | レーザ描画機の集光光学装置 | |
| JPH08240787A (ja) | 照明装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 | |
| JP5241129B2 (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JPH09159572A (ja) | 光学装置 | |
| JP2002316289A (ja) | レーザ加工装置 | |
| KR102035020B1 (ko) | 미세 패턴 정밀 가공 장치 | |
| JP2006320938A (ja) | レーザ加工方法及び装置 | |
| KR0170230B1 (ko) | 레이저 마킹 장치 | |
| JPH0623578A (ja) | レーザ加工装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |