JPH07284976A - 光加工装置 - Google Patents
光加工装置Info
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- JPH07284976A JPH07284976A JP6104285A JP10428594A JPH07284976A JP H07284976 A JPH07284976 A JP H07284976A JP 6104285 A JP6104285 A JP 6104285A JP 10428594 A JP10428594 A JP 10428594A JP H07284976 A JPH07284976 A JP H07284976A
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- mask
- lens
- light
- light source
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光を用いた孔開け、切断、溶接などの加工を
行なう装置、特にレーザ光を用いて行うレーザ加工装置
を目的とする。 【構成】光源と、この光源から発射される光を通過させ
るスポット状の孔を設けたマスクと、このマスクの孔を
通過した光を集光する一以上のレンズと、このレンズの
前方（光源側）、後方（加工面側）、前方および後方の
いずれか一以上の位置に、該スポット状の孔を光が通過
した際に発生した回折光および散乱光をトラップする開
口部を有する一以上のトラップ用のマスクを設けてある
光加工装置である。光源としてはレーザ光源、特にエキ
シマレーザ光源が加工装置として望ましい。
行なう装置、特にレーザ光を用いて行うレーザ加工装置
を目的とする。 【構成】光源と、この光源から発射される光を通過させ
るスポット状の孔を設けたマスクと、このマスクの孔を
通過した光を集光する一以上のレンズと、このレンズの
前方（光源側）、後方（加工面側）、前方および後方の
いずれか一以上の位置に、該スポット状の孔を光が通過
した際に発生した回折光および散乱光をトラップする開
口部を有する一以上のトラップ用のマスクを設けてある
光加工装置である。光源としてはレーザ光源、特にエキ
シマレーザ光源が加工装置として望ましい。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、光を用いた孔開け、切
断、溶接などの加工を行う装置、特にレーザー光を用い
て行うレーザー加工装置に関する。
断、溶接などの加工を行う装置、特にレーザー光を用い
て行うレーザー加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光を用いた加工装置には、炭酸ガスレー
ザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー加工装置など
がある。従来、これらの加工装置で加工を行う場合、例
えば溶接、切断等においては、10ｍｍ〜10μｍ直径のビ
ームを利用しているため、切断の幅も10ｍｍ〜30μｍ程
度である（例えば 桜井 彪、「レーザー」パワー社、
第104 頁）。しかし、これらのレーザー加工において
は、加工面の品質、加工の精度に対する要求はますます
厳しくなっている。特に、加工面上に各種形状の微細な
加工をする場合が多くなっており、ミクロンオーダーあ
るいはサブミクロンオーダーの加工が要求されており、
従来の装置では加工が困難になっている。
ザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー加工装置など
がある。従来、これらの加工装置で加工を行う場合、例
えば溶接、切断等においては、10ｍｍ〜10μｍ直径のビ
ームを利用しているため、切断の幅も10ｍｍ〜30μｍ程
度である（例えば 桜井 彪、「レーザー」パワー社、
第104 頁）。しかし、これらのレーザー加工において
は、加工面の品質、加工の精度に対する要求はますます
厳しくなっている。特に、加工面上に各種形状の微細な
加工をする場合が多くなっており、ミクロンオーダーあ
るいはサブミクロンオーダーの加工が要求されており、
従来の装置では加工が困難になっている。
【０００３】レーザーによる微細加工には、マスクイメ
ージ法とコンタクトマスク法が主流であるが、パターン
が微細になるにつれマスクイメージ法が有利とされてい
る。マスクイメージ法で微細加工を行う場合には、使用
する光源の波長に比例して、波長の数百倍の精度を持つ
マスクを用いることが多く、この場合には光の回折の影
響が無視できないほど大きくなっており、回折の影響で
加工に際し、好ましくない光を発生するため、加工の精
度を著しく損ねることが問題となっている。
ージ法とコンタクトマスク法が主流であるが、パターン
が微細になるにつれマスクイメージ法が有利とされてい
る。マスクイメージ法で微細加工を行う場合には、使用
する光源の波長に比例して、波長の数百倍の精度を持つ
マスクを用いることが多く、この場合には光の回折の影
響が無視できないほど大きくなっており、回折の影響で
加工に際し、好ましくない光を発生するため、加工の精
度を著しく損ねることが問題となっている。
【０００４】この点を図４により説明する。図４ではレ
ーザー光が左側から右側に発射されており、レーザー光
はまずマスク上に設けられた所定形状の開口部を通過
し、更にレンズを通過し加工面上に集光される。本来レ
ーザー光はコヒーレント性が高く、光源から細いビーム
を発射すればそれを直ちに利用しているのが現状である
が、微細な加工を行うためにはレーザー光をレンズによ
り集光し、細いビームとしてこれを利用する場合が多く
なっている。この場合マスクの所定形状の開口部を通過
したレーザー光は、孔の周辺から回折光あるいは散乱光
が発射されるためにレンズ面上では光の強度分布が図４
（ａ）に示すように回折光も合わせてレンズ面に到達す
る。
ーザー光が左側から右側に発射されており、レーザー光
はまずマスク上に設けられた所定形状の開口部を通過
し、更にレンズを通過し加工面上に集光される。本来レ
ーザー光はコヒーレント性が高く、光源から細いビーム
を発射すればそれを直ちに利用しているのが現状である
が、微細な加工を行うためにはレーザー光をレンズによ
り集光し、細いビームとしてこれを利用する場合が多く
なっている。この場合マスクの所定形状の開口部を通過
したレーザー光は、孔の周辺から回折光あるいは散乱光
が発射されるためにレンズ面上では光の強度分布が図４
（ａ）に示すように回折光も合わせてレンズ面に到達す
る。
【０００５】従って、加工面上には図４（ｂ）に示すよ
うに回折光あるいは散乱光に基づくノイズが発生し、そ
のため加工面の加工精度が劣る。従って、結果として加
工面にシャープさが見られない。特に、レーザー光を利
用し加工面に１μ程度の細い加工を行おうとする場合に
おいては、このノイズに伴う影響は避けることができな
い。従って、加工パターンの精度を下げる結果となって
いる。
うに回折光あるいは散乱光に基づくノイズが発生し、そ
のため加工面の加工精度が劣る。従って、結果として加
工面にシャープさが見られない。特に、レーザー光を利
用し加工面に１μ程度の細い加工を行おうとする場合に
おいては、このノイズに伴う影響は避けることができな
い。従って、加工パターンの精度を下げる結果となって
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明におい
ては加工面に対してノイズがなく、例えば加工幅が５μ
ｍ以下の微細で、かつ、シャープな加工ができる種々の
形状のレーザー光を集光させる装置を目的とする。
ては加工面に対してノイズがなく、例えば加工幅が５μ
ｍ以下の微細で、かつ、シャープな加工ができる種々の
形状のレーザー光を集光させる装置を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者らは、加工面上に
ノイズを伴うレーザー光が発生する原因について鋭意研
究した結果、このノイズはマスク面上の所定形状の開口
部周辺から発生する散乱光または回折光によるものであ
ることを見出し、更に、これらの回折光または散乱光は
レンズの前方または後方に回折光および散乱光をトラッ
プするためのトラップ用マスクを設定することにより解
決することができることを見出し、以下の発明をするに
至った。従来、カメラにおいても絞りは利用されている
が、この場合には主に光の明度を調節するために利用さ
れているにすぎない。しかし、本発明におけるトラップ
用マスクは、光を集光した際に生ずる焦点のノイズを排
除する目的を有する点で目的が異なる。
ノイズを伴うレーザー光が発生する原因について鋭意研
究した結果、このノイズはマスク面上の所定形状の開口
部周辺から発生する散乱光または回折光によるものであ
ることを見出し、更に、これらの回折光または散乱光は
レンズの前方または後方に回折光および散乱光をトラッ
プするためのトラップ用マスクを設定することにより解
決することができることを見出し、以下の発明をするに
至った。従来、カメラにおいても絞りは利用されている
が、この場合には主に光の明度を調節するために利用さ
れているにすぎない。しかし、本発明におけるトラップ
用マスクは、光を集光した際に生ずる焦点のノイズを排
除する目的を有する点で目的が異なる。
【０００８】（１）請求項１の発明は、下記の部材を備
えたことを特徴とする光加工装置である。 （ａ）光源と、（ｂ）前記光源から発射される光を通過
させる所定形状の開口部を設けたマスクと、（ｃ）前記
マスクの所定形状の開口部を通過した光を集光する一以
上のレンズと、（ｄ）前記レンズの前方（光源側）、後
方（加工面側）、前方（光源側）および後方（加工面
側）のいずれか一以上の位置に前記所定形状の開口部を
光が通過した際に発生した回折光および散乱光をトラッ
プする開口部を有する一以上のトラップ用マスクを、下
式の範囲の位置に設けてある。 −（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）／１０＜Ｌ3 ＜Ｌ2 −０．３Ｆ ここで、Ｌ3 ：前記レンズの主点と前記トラップ用マス
クとの距離（前記トラップ用マスクが前記レンズの前方
（光源側）にあるときは負の値とする）、Ｌ1 ：前記マ
スクと前記レンズとの距離、Ｌ2 ：前記レンズと加工面
との距離、Ｆ：前記レンズの焦点距離とする。
えたことを特徴とする光加工装置である。 （ａ）光源と、（ｂ）前記光源から発射される光を通過
させる所定形状の開口部を設けたマスクと、（ｃ）前記
マスクの所定形状の開口部を通過した光を集光する一以
上のレンズと、（ｄ）前記レンズの前方（光源側）、後
方（加工面側）、前方（光源側）および後方（加工面
側）のいずれか一以上の位置に前記所定形状の開口部を
光が通過した際に発生した回折光および散乱光をトラッ
プする開口部を有する一以上のトラップ用マスクを、下
式の範囲の位置に設けてある。 −（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）／１０＜Ｌ3 ＜Ｌ2 −０．３Ｆ ここで、Ｌ3 ：前記レンズの主点と前記トラップ用マス
クとの距離（前記トラップ用マスクが前記レンズの前方
（光源側）にあるときは負の値とする）、Ｌ1 ：前記マ
スクと前記レンズとの距離、Ｌ2 ：前記レンズと加工面
との距離、Ｆ：前記レンズの焦点距離とする。
【０００９】（２）請求項２の発明は、前記一のレンズ
の半径をａとし、前記一のトラップ用マスクの開口径を
ｄ3 とすると、 ０．２＜ｄ3 ／２ａ＜０．９５ である請求項１記載の光加工装置である。
の半径をａとし、前記一のトラップ用マスクの開口径を
ｄ3 とすると、 ０．２＜ｄ3 ／２ａ＜０．９５ である請求項１記載の光加工装置である。
【００１０】
【作用】本発明における作用を図１を用いて以下説明す
る。光源からの光を制限するマスクの所定形状の開口部
は、加工面上で所望する光の形状に対応する形状とす
る。各種の加工態様を考慮すると、開口部の所定形状は
次のような態様がある。 直径10μｍの円形 幅200 μｍ，長さ２ｍｍの長方形 幅10μｍ、長さ３ｍｍのスリットを、10μｍ間隔で
２〜５本平行に配列した形状 幅10μｍ、一辺の長さが３ｍｍであるＬ字型の形状 外径10μｍの円に内接する星形、正方形、三角形等
の形状 以上の態様があるが、これらに限定されるものではな
い。要は、加工面で所望する光の形状に対した開口部を
有するマスクであればよい。また、このマスクは、トラ
ップ用マスクと同様、例えばステンレス鋼等の金属板で
作成することができる。
る。光源からの光を制限するマスクの所定形状の開口部
は、加工面上で所望する光の形状に対応する形状とす
る。各種の加工態様を考慮すると、開口部の所定形状は
次のような態様がある。 直径10μｍの円形 幅200 μｍ，長さ２ｍｍの長方形 幅10μｍ、長さ３ｍｍのスリットを、10μｍ間隔で
２〜５本平行に配列した形状 幅10μｍ、一辺の長さが３ｍｍであるＬ字型の形状 外径10μｍの円に内接する星形、正方形、三角形等
の形状 以上の態様があるが、これらに限定されるものではな
い。要は、加工面で所望する光の形状に対した開口部を
有するマスクであればよい。また、このマスクは、トラ
ップ用マスクと同様、例えばステンレス鋼等の金属板で
作成することができる。
【００１１】本発明においては、加工面における光の大
きさは、例えば円形の場合は直径ｄ2 は約５μｍ以下程
度の大きさで、微細加工に適した形状であればよい。次
に、用いる集光レンズを考えると、レンズの倍率が約10
倍程度のものであれば、比較的容易に、かつ、安価に入
手できる。そこで一例として、倍率が10倍のレンズを用
いると、マスク面に設けるべきスポット状の孔の直径ｄ
1 は、加工面上のビーム径を１μｍとするとレンズの倍
率から例えば10μｍとなる。加工面上のビームの径を約
１／10にする場合においては、マスクとレンズ間の距離
Ｌ1 を例えば400 ｍｍとすれば、レンズと加工面との距
離Ｌ2 を40ｍｍにする。倍率はＬ1 ／Ｌ2 だからであ
る。次にレンズの選択であるが、このレンズはレーザー
光などの波長の短い光を屈折するために石英、あるいは
ＣａＦ2 のレンズが望ましい。
きさは、例えば円形の場合は直径ｄ2 は約５μｍ以下程
度の大きさで、微細加工に適した形状であればよい。次
に、用いる集光レンズを考えると、レンズの倍率が約10
倍程度のものであれば、比較的容易に、かつ、安価に入
手できる。そこで一例として、倍率が10倍のレンズを用
いると、マスク面に設けるべきスポット状の孔の直径ｄ
1 は、加工面上のビーム径を１μｍとするとレンズの倍
率から例えば10μｍとなる。加工面上のビームの径を約
１／10にする場合においては、マスクとレンズ間の距離
Ｌ1 を例えば400 ｍｍとすれば、レンズと加工面との距
離Ｌ2 を40ｍｍにする。倍率はＬ1 ／Ｌ2 だからであ
る。次にレンズの選択であるが、このレンズはレーザー
光などの波長の短い光を屈折するために石英、あるいは
ＣａＦ2 のレンズが望ましい。
【００１２】レンズの直径はレーザーのビーム径が10μ
ｍであるので、１例として50ｍｍとする。このような位
置関係においてはＬ1 ：Ｌ2 が１０：１であるから
ｄ1 ：ｄ2 は同じく１０：１となり10μｍのスポット状
のビームは１μｍ直径の絞られることになる。ここでＬ
2 の距離について述べるとレンズの焦点距離をＦとする
ならば、Ｌ2 は３×Ｆ以下であることが望ましく、２×
Ｆ以下であることがより望ましい。この理由は、倍率が
より向上するからである。
ｍであるので、１例として50ｍｍとする。このような位
置関係においてはＬ1 ：Ｌ2 が１０：１であるから
ｄ1 ：ｄ2 は同じく１０：１となり10μｍのスポット状
のビームは１μｍ直径の絞られることになる。ここでＬ
2 の距離について述べるとレンズの焦点距離をＦとする
ならば、Ｌ2 は３×Ｆ以下であることが望ましく、２×
Ｆ以下であることがより望ましい。この理由は、倍率が
より向上するからである。
【００１３】次に、トラップ用マスクの開口径ｄ3 であ
るが、これについては次ぎのように設けることが必要と
なる。即ち、レンズの解像度は0.61×λ×Ｆ／ａである
（レーリーの限界）。ここでａはレンズの半径（円形レ
ンズの場合）であるが、トラップ用マスクの開口径がｄ
3 であるので、Ｌ3 が十分小さい範囲ではａの代わりに
ｄ3 ／２を代入することがでる。λを波長とすると、加
工面上のビームの直径ｄ2 は、ｄ2 ＝0.61×λ×Ｆ×２
／ｄ3 である。この式から、ｄ3 を小さくすると、ｄ2
が大きくなりすぎるので、適度なトラップ用マスクの開
口径ｄ3 を選択する必要がある。さらに、、上記式か
ら、ビーム直径（ｄ2 ）を小さくするためにはレンズの
焦点距離（Ｆ）をあまり大きくできないことも明らかで
ある。
るが、これについては次ぎのように設けることが必要と
なる。即ち、レンズの解像度は0.61×λ×Ｆ／ａである
（レーリーの限界）。ここでａはレンズの半径（円形レ
ンズの場合）であるが、トラップ用マスクの開口径がｄ
3 であるので、Ｌ3 が十分小さい範囲ではａの代わりに
ｄ3 ／２を代入することがでる。λを波長とすると、加
工面上のビームの直径ｄ2 は、ｄ2 ＝0.61×λ×Ｆ×２
／ｄ3 である。この式から、ｄ3 を小さくすると、ｄ2
が大きくなりすぎるので、適度なトラップ用マスクの開
口径ｄ3 を選択する必要がある。さらに、、上記式か
ら、ビーム直径（ｄ2 ）を小さくするためにはレンズの
焦点距離（Ｆ）をあまり大きくできないことも明らかで
ある。
【００１４】次に、レンズの直径２ａとトラップ用マス
クの開口径ｄ3 との関係であるが、一般にレンズの外周
部の屈折特性はよくないので、 ０．２＜ ｄ3 ／２ａ＜０．９５ 程度の範囲とするが望ましい。なお、ｄ3 ／２ａの最適
値は、レンズ毎に収差の出方が異なるため、そのレンズ
の結像特性を判断して決めればよい。
クの開口径ｄ3 との関係であるが、一般にレンズの外周
部の屈折特性はよくないので、 ０．２＜ ｄ3 ／２ａ＜０．９５ 程度の範囲とするが望ましい。なお、ｄ3 ／２ａの最適
値は、レンズ毎に収差の出方が異なるため、そのレンズ
の結像特性を判断して決めればよい。
【００１５】次に、トラップ用マスクの位置であるが、
基本的にはトラップ用マスクの位置は、光源近くのマス
ク若しくは加工面よりもレンズに接近していることが望
ましい。この理由は光源若しくは加工面に近い場所では
光が絞られておりトラップ用マスクの開口径を小さく、
かつ、精度の高い寸法としなければならないからであ
る。このことはレンズに近くトラップ用マスクを配置す
る程トラップ用マスクの開口径を大きく出来ることを意
味する。
基本的にはトラップ用マスクの位置は、光源近くのマス
ク若しくは加工面よりもレンズに接近していることが望
ましい。この理由は光源若しくは加工面に近い場所では
光が絞られておりトラップ用マスクの開口径を小さく、
かつ、精度の高い寸法としなければならないからであ
る。このことはレンズに近くトラップ用マスクを配置す
る程トラップ用マスクの開口径を大きく出来ることを意
味する。
【００１６】トラップ用マスクの最適位置であるが、レ
ンズの位置（主点の位置）との関係では、トラップ用マ
スクとレンズの位置との距離をＬ3 とし、レンズの前方
（図１では左側）にある時は負の値をとると決めると、
下記の場合が望ましい。 マスクとレンズの距離を
Ｌ1 、レンズと加工面との距離をＬ2 、レンズの焦点距
離をＦとすると、 −（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）／１０＜Ｌ3 である場合が望ましい。この理由はトラップ用マスクが
レンズの前方にある場合は、トラップ用マスクはなるべ
くレンズに近いほうがマスクのスポット状の孔により発
生したノイズをトラップし易いからであり、−（Ｌ1 ＋
Ｌ2 ）／１０≧Ｌ3 である場合には像面にノイズが出易
いという不都合がある。
ンズの位置（主点の位置）との関係では、トラップ用マ
スクとレンズの位置との距離をＬ3 とし、レンズの前方
（図１では左側）にある時は負の値をとると決めると、
下記の場合が望ましい。 マスクとレンズの距離を
Ｌ1 、レンズと加工面との距離をＬ2 、レンズの焦点距
離をＦとすると、 −（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）／１０＜Ｌ3 である場合が望ましい。この理由はトラップ用マスクが
レンズの前方にある場合は、トラップ用マスクはなるべ
くレンズに近いほうがマスクのスポット状の孔により発
生したノイズをトラップし易いからであり、−（Ｌ1 ＋
Ｌ2 ）／１０≧Ｌ3 である場合には像面にノイズが出易
いという不都合がある。
【００１７】次に、トラップ用マスクがレンズの後方に
ある時は、 Ｌ2 −Ｌ3 ＞０．３Ｆ である場合が望ましい。この理由はトラップ用マスクが
レンズの後方にある場合は、トラップ用マスクはなるべ
くレンズに近いほうがマスクのスポット状の孔により発
生したノイズをトラップし易いからであり、Ｌ2 −Ｌ3
≦０．３Ｆである場合には光軸を合わせ難いというとい
う不都合がある。従って、Ｌ3 の位置は下式の範囲が望
ましい。 −（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）／１０＜Ｌ3 ＜Ｌ2 −０．３Ｆ
ある時は、 Ｌ2 −Ｌ3 ＞０．３Ｆ である場合が望ましい。この理由はトラップ用マスクが
レンズの後方にある場合は、トラップ用マスクはなるべ
くレンズに近いほうがマスクのスポット状の孔により発
生したノイズをトラップし易いからであり、Ｌ2 −Ｌ3
≦０．３Ｆである場合には光軸を合わせ難いというとい
う不都合がある。従って、Ｌ3 の位置は下式の範囲が望
ましい。 −（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）／１０＜Ｌ3 ＜Ｌ2 −０．３Ｆ
【００１８】
【実施例】光源として炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザ
ー、エキシマレーザー、その他紫外線などが考えられる
が以下においてはエキシマレーザーを用いた実施例につ
いて述べる。エキシマレーザーの波長は、0.19〜0.30μ
ｍであるので５μｍ幅以下の加工を行う場合には望まし
い。
ー、エキシマレーザー、その他紫外線などが考えられる
が以下においてはエキシマレーザーを用いた実施例につ
いて述べる。エキシマレーザーの波長は、0.19〜0.30μ
ｍであるので５μｍ幅以下の加工を行う場合には望まし
い。
【００１９】実施例１ トラップ用のマスクを有する光学系において実験を行っ
た。実験装置の配置を図１に示す。マスク面上のスポッ
ト状の孔直径ｄ1 ＝10μｍ、トラップ用マスクの開口径
ｄ3 ＝20ｍｍ、Ｌ1 ＝400 ｍｍ、Ｌ2 ＝40ｍｍ、ｄ2 ＝
１μｍの条件で実験を行った。トラップ用マスクの位置
Ｌ3 は±10〜40ｍｍとした。トラップ用マスクの材質
は、例えばＳＵＳ３０４，アウミニュウムの表面を黒色
に着色したもの等が使用できる。レーザー光はまずマス
クにあたりスポット状の孔を通過するが、この際、スポ
ット状の孔の周辺から回折光が発生する。この回折光を
そのままレンズにより絞ると、本来得られるべき像の外
側にノイズが発生するので、この不必要な光をカットす
るためレンズの前方において、所定の開口径を有するト
ラップ用マスクを設ける。
た。実験装置の配置を図１に示す。マスク面上のスポッ
ト状の孔直径ｄ1 ＝10μｍ、トラップ用マスクの開口径
ｄ3 ＝20ｍｍ、Ｌ1 ＝400 ｍｍ、Ｌ2 ＝40ｍｍ、ｄ2 ＝
１μｍの条件で実験を行った。トラップ用マスクの位置
Ｌ3 は±10〜40ｍｍとした。トラップ用マスクの材質
は、例えばＳＵＳ３０４，アウミニュウムの表面を黒色
に着色したもの等が使用できる。レーザー光はまずマス
クにあたりスポット状の孔を通過するが、この際、スポ
ット状の孔の周辺から回折光が発生する。この回折光を
そのままレンズにより絞ると、本来得られるべき像の外
側にノイズが発生するので、この不必要な光をカットす
るためレンズの前方において、所定の開口径を有するト
ラップ用マスクを設ける。
【００２０】レンズは１枚のように記載してあるが、実
際には１枚または複数のレンズを組合せたものであって
もよい。ただし、10枚以上を組合せたものはコスト高に
なるので望ましくない。このトラップ用マスクにより、
不必要な光がカットされるため、図１に見られるように
加工面では図４に現れたようなノイズがなく、マスクに
設けられた孔と同様なシャープな映像が加工面上に現れ
た。通常、マスクイメージ法では、縮小率を１倍以下に
とり、多くの場合、１／３倍以下にとるためトラップ用
のマスクは加工面に近くなる。トラップ用マスクは加工
面に近いためトラップ用マスクが発生する回折パターン
は問題とならない。
際には１枚または複数のレンズを組合せたものであって
もよい。ただし、10枚以上を組合せたものはコスト高に
なるので望ましくない。このトラップ用マスクにより、
不必要な光がカットされるため、図１に見られるように
加工面では図４に現れたようなノイズがなく、マスクに
設けられた孔と同様なシャープな映像が加工面上に現れ
た。通常、マスクイメージ法では、縮小率を１倍以下に
とり、多くの場合、１／３倍以下にとるためトラップ用
のマスクは加工面に近くなる。トラップ用マスクは加工
面に近いためトラップ用マスクが発生する回折パターン
は問題とならない。
【００２１】従来からあるコリメーター内に絞りを置く
方式は、絞りから加工面までの距離が長いので回折パタ
ーンが出易く、そのためトラップ用マスクが発生する回
折パターンの影響が加工面に出る欠点があった。この
点、本発明の方式ではトラップ用のマスクが発生する回
折パターンの影響は事実上無視できる程度になってお
り、ノイズのない良質の像が得られている。また、低エ
ネルギーのノイズ像がスポット状の像の外側に存在しな
いため加工速度を上げた際、レーザーのエネルギー密度
を上げた場合でも、ノイズ成分のエネルギー密度が加工
物のシュレッシュホールド（加工に必要な最小エネルギ
ー値）を超えることがないため、ノイズのない良質な加
工像が得られている。また、レンズの枚数が少ない場合
はレンズの収差が大きいが本発明のトラップ用マスクを
用いると十分に精度の高い微細加工ができる。また、ト
ラップ用マスクの位置は、レンズに可能な限り近接した
位置がよい。
方式は、絞りから加工面までの距離が長いので回折パタ
ーンが出易く、そのためトラップ用マスクが発生する回
折パターンの影響が加工面に出る欠点があった。この
点、本発明の方式ではトラップ用のマスクが発生する回
折パターンの影響は事実上無視できる程度になってお
り、ノイズのない良質の像が得られている。また、低エ
ネルギーのノイズ像がスポット状の像の外側に存在しな
いため加工速度を上げた際、レーザーのエネルギー密度
を上げた場合でも、ノイズ成分のエネルギー密度が加工
物のシュレッシュホールド（加工に必要な最小エネルギ
ー値）を超えることがないため、ノイズのない良質な加
工像が得られている。また、レンズの枚数が少ない場合
はレンズの収差が大きいが本発明のトラップ用マスクを
用いると十分に精度の高い微細加工ができる。また、ト
ラップ用マスクの位置は、レンズに可能な限り近接した
位置がよい。
【００２２】実施例２ 図２に示すようにレンズを２個用い、その中間にトラッ
プ用マスクを配置したその他の条件は実施例１と同様で
ある。レーザー光はマスクにあたり、スポット部を通過
するが、この際、回折パターンを発生する。この回折パ
ターンをそのままレンズに絞ると本来得られるべき像の
外側にノイズが発生する。不必要なノイズをカットをす
るためこの例ではトラップ用マスクをレンズの中間に配
置している。このトラップ用マスクの効果により不必要
な光がカットされるため、加工面では、ノイズが現れな
かった。トラップ用マスクの位置は、後方（加工面側）
レンズに近い位置が望ましい。前方（光源側）レンズに
近い位置では、トラップ用マスクで発生する回折パター
ンが加工面上にノイズとして結像するためである。
プ用マスクを配置したその他の条件は実施例１と同様で
ある。レーザー光はマスクにあたり、スポット部を通過
するが、この際、回折パターンを発生する。この回折パ
ターンをそのままレンズに絞ると本来得られるべき像の
外側にノイズが発生する。不必要なノイズをカットをす
るためこの例ではトラップ用マスクをレンズの中間に配
置している。このトラップ用マスクの効果により不必要
な光がカットされるため、加工面では、ノイズが現れな
かった。トラップ用マスクの位置は、後方（加工面側）
レンズに近い位置が望ましい。前方（光源側）レンズに
近い位置では、トラップ用マスクで発生する回折パター
ンが加工面上にノイズとして結像するためである。
【００２３】実施例３ 図３に示すとおり、レンズの後方側にトラップ用マスク
を設けた場合である。その他の条件は実施例１と同様に
した。レーザー光はまずマスクにあたり、スポット部を
通過するが、この際、回折パターンを発生する。この回
折パターンをそのままレンズにより絞ると本来得られる
べき像の外側にノイズを発生するので、不必要な光をカ
ットするため、この実施例ではトラップ用マスクをレン
ズの後方に配置した。このトラップ用マスクの効果によ
り、不必要な光をカットされるため、加工面ではノイズ
が現れなかった。この場合、トラップ用マスクの位置
は、加工面に近くなると、既にビームが絞られているた
めマスクの形状の精度を高めることが要求されるので、
レンズに比較的近い位置が望ましい。
を設けた場合である。その他の条件は実施例１と同様に
した。レーザー光はまずマスクにあたり、スポット部を
通過するが、この際、回折パターンを発生する。この回
折パターンをそのままレンズにより絞ると本来得られる
べき像の外側にノイズを発生するので、不必要な光をカ
ットするため、この実施例ではトラップ用マスクをレン
ズの後方に配置した。このトラップ用マスクの効果によ
り、不必要な光をカットされるため、加工面ではノイズ
が現れなかった。この場合、トラップ用マスクの位置
は、加工面に近くなると、既にビームが絞られているた
めマスクの形状の精度を高めることが要求されるので、
レンズに比較的近い位置が望ましい。
【００２４】上記図１、図２、図３の実施例を比較する
と図１〜図３の順序にトラップ用マスクは高い精度を要
求されるとともに、光軸に対して高い精度で設置する必
要があるが、トラップ用マスクから発生する回折パター
ンの影響はいずれもないことが判った。
と図１〜図３の順序にトラップ用マスクは高い精度を要
求されるとともに、光軸に対して高い精度で設置する必
要があるが、トラップ用マスクから発生する回折パター
ンの影響はいずれもないことが判った。
【００２５】
【発明の効果】本発明に係る装置を用いると、光加工、
特にレーザー加工において精度の高い加工ビームを得る
ことができ、このため微細な加工ができ、例えば、半導
体ウェーハーに線状の加工を行う場合、あるいはポリイ
ミドの加工、その他金属面に対するマーキング等を行う
ことができ、産業上の利用分野は著しく大きいものがあ
る。
特にレーザー加工において精度の高い加工ビームを得る
ことができ、このため微細な加工ができ、例えば、半導
体ウェーハーに線状の加工を行う場合、あるいはポリイ
ミドの加工、その他金属面に対するマーキング等を行う
ことができ、産業上の利用分野は著しく大きいものがあ
る。
【図１】本発明に係る装置において、レンズ前方にトラ
ップ用マスクを配置した例を示す図である。
ップ用マスクを配置した例を示す図である。
【図２】本発明に係る装置において、２枚のレンズ中間
にトラップ用マスクを配置した例を示す図である。
にトラップ用マスクを配置した例を示す図である。
【図３】本発明に係る装置において、レンズの後方にト
ラップ用マスクを配置した例を示す図である。
ラップ用マスクを配置した例を示す図である。
【図４】トラップ用マスクを設けない場合における光の
ノイズ発生状況を示す図である。
ノイズ発生状況を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 下記の部材を備えたことを特徴とする光
加工装置。 （ａ）光源と、（ｂ）前記光源から発射される光を通過
させる所定形状の開口部を設けたマスクと、（ｃ）前記
マスクの所定形状の開口部を通過した光を集光する一以
上のレンズと、（ｄ）前記レンズの前方（光源側）、後
方（加工面側）、前方（光源側）および後方（加工面
側）のいずれかの位置に前記マスクの所定形状の開口部
を光が通過した際に発生した回折光および散乱光をトラ
ップする開口部を有する一以上のトラップ用マスクを、
下式の範囲の位置に設けてある。 −（Ｌ1 ＋Ｌ2 ）／１０＜Ｌ3 ＜Ｌ2 −０．３Ｆ ここで、Ｌ3 ：前記レンズの主点と前記トラップ用マス
クとの距離（前記トラップ用マスクが前記レンズの前方
（光源側）にあるときは負の値とする）、Ｌ1 ：前記マ
スクと前記レンズとの距離、Ｌ2 ：前記レンズと加工面
との距離、Ｆ：前記レンズの焦点距離とする。 - 【請求項２】 前記一のレンズの半径をａとし、前記一
のトラップ用マスクの開口径をｄ3 とすると、 ０．２＜ｄ3 ／２ａ＜０．９５ である請求項１記載の光加工装置。 【０００１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104285A JPH07284976A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 光加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104285A JPH07284976A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 光加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07284976A true JPH07284976A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=14376666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6104285A Pending JPH07284976A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 光加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07284976A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6201213B1 (en) | 1996-10-01 | 2001-03-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and device for machining a wiring board utilizing light shielding of a laser beam to select a machined tapering |
| US8243372B2 (en) | 2008-05-22 | 2012-08-14 | Fujitsu Limited | Optical apparatus and optical transmission apparatus |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP6104285A patent/JPH07284976A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6201213B1 (en) | 1996-10-01 | 2001-03-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and device for machining a wiring board utilizing light shielding of a laser beam to select a machined tapering |
| US6420676B2 (en) | 1996-10-01 | 2002-07-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for machining wiring board with laser beam and device for same |
| US8243372B2 (en) | 2008-05-22 | 2012-08-14 | Fujitsu Limited | Optical apparatus and optical transmission apparatus |
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