JPH08132266A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
- Publication number
- JPH08132266A JPH08132266A JP6276201A JP27620194A JPH08132266A JP H08132266 A JPH08132266 A JP H08132266A JP 6276201 A JP6276201 A JP 6276201A JP 27620194 A JP27620194 A JP 27620194A JP H08132266 A JPH08132266 A JP H08132266A
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- JP
- Japan
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- laser beam
- laser
- stage
- workpiece
- spot
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザビームを用いて被加工物を加工するレ
ーザ加工装置において、被加工物上で照射位置を高速に
走査する。 【構成】 レーザ光源１から集光レンズ７に入射するレ
ーザビームＬＢの入射角を連続的に変化させることがで
きるガルバノメータスキャナ６を集光レンズ７の前に設
け、被加工物８が載置されるＸＹステージ９の移動とガ
ルバノメータスキャナ６によるＸ方向への１次元の走査
とにより被加工物８上で照射位置を２次元的に走査し、
照射位置が加工点に達したときにレーザ光源１を発光さ
せて被加工物８をレーザビームＬＢで加工する。
ーザ加工装置において、被加工物上で照射位置を高速に
走査する。 【構成】 レーザ光源１から集光レンズ７に入射するレ
ーザビームＬＢの入射角を連続的に変化させることがで
きるガルバノメータスキャナ６を集光レンズ７の前に設
け、被加工物８が載置されるＸＹステージ９の移動とガ
ルバノメータスキャナ６によるＸ方向への１次元の走査
とにより被加工物８上で照射位置を２次元的に走査し、
照射位置が加工点に達したときにレーザ光源１を発光さ
せて被加工物８をレーザビームＬＢで加工する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームを用いて
被加工物を加工するレーザ加工装置に関し、特にレーザ
ビームを集光して半導体デバイス等のパターンの切断を
行うリペア装置等に適用して好適なものである。
被加工物を加工するレーザ加工装置に関し、特にレーザ
ビームを集光して半導体デバイス等のパターンの切断を
行うリペア装置等に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体デバイスの所定のパター
ンを切断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のレーザ加工装置において
は、所定の大きさに集光されるレーザビームが被加工物
に照射される。そのレーザビームは被加工物上の任意の
加工点に対して高速に移動する必要がある。
ンを切断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のレーザ加工装置において
は、所定の大きさに集光されるレーザビームが被加工物
に照射される。そのレーザビームは被加工物上の任意の
加工点に対して高速に移動する必要がある。
【０００３】図４は、従来のレーザ加工装置の一例の概
略構成を示し、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はＮＤフィルタ等からなる光
量調整部２で光量が調節され、ダイクロイックミラー３
に入射する。レーザビームＬＢはダイクロイックミラー
３で反射され、その反射ビームは集光レンズ７に入射す
る。集光レンズ７にて集光されたレーザビームＬＢは被
加工物８上にスポット照射される。
略構成を示し、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はＮＤフィルタ等からなる光
量調整部２で光量が調節され、ダイクロイックミラー３
に入射する。レーザビームＬＢはダイクロイックミラー
３で反射され、その反射ビームは集光レンズ７に入射す
る。集光レンズ７にて集光されたレーザビームＬＢは被
加工物８上にスポット照射される。
【０００４】被加工物８が載置されるＸＹステージ９
は、制御系１２により加工位置データに基づき駆動され
る。ＸＹステージ９の位置は不図示のレーザ干渉計を介
して常に制御系１２でモニターされ、被加工物８が所定
の位置に来たとき、制御系１２からのトリガー信号によ
りレーザ光源１からレーザビームＬＢが被加工物８に照
射される。これにより、被加工物８上の所定のパターン
の切断が行われる。
は、制御系１２により加工位置データに基づき駆動され
る。ＸＹステージ９の位置は不図示のレーザ干渉計を介
して常に制御系１２でモニターされ、被加工物８が所定
の位置に来たとき、制御系１２からのトリガー信号によ
りレーザ光源１からレーザビームＬＢが被加工物８に照
射される。これにより、被加工物８上の所定のパターン
の切断が行われる。
【０００５】被加工物８に照射されるレーザビームＬＢ
の光量は、ＸＹステージ９上の光量検出器１１を介して
制御系１２でモニターされる。加工が行われる前に、被
加工物８に対して適正光量となるように光量調整部２で
レーザビームＬＢの光量が調整される。また、ハロゲン
ランプ等の光源１３からの加工点観察用の照明光ＡＬ
は、一部がハーフミラー１４に反射され、反射された照
明光ＡＬはダイクロイックミラー３を透過して集光レン
ズ７に入射し、集光レンズ７で集光された照明光ＡＬは
被加工物８上に照射される。被加工物８で反射された照
明光ＡＬは、集光レンズ７及びダイクロイックミラー３
を透過してハーフミラー１４に戻り、ハーフミラー１４
を透過した照明光ＡＬが２次元ＣＣＤよりなる撮像素子
１５に入射する。照明光ＡＬのもとで、被加工物８上の
照明領域内の像が、集光レンズ７を介して撮像素子１５
上に結像される。撮像素子１５からの撮像信号に基づい
て被加工物８の像がテレビモニタ１６に映し出され、そ
の像により加工点付近の様子等が観察できるようになっ
ている。
の光量は、ＸＹステージ９上の光量検出器１１を介して
制御系１２でモニターされる。加工が行われる前に、被
加工物８に対して適正光量となるように光量調整部２で
レーザビームＬＢの光量が調整される。また、ハロゲン
ランプ等の光源１３からの加工点観察用の照明光ＡＬ
は、一部がハーフミラー１４に反射され、反射された照
明光ＡＬはダイクロイックミラー３を透過して集光レン
ズ７に入射し、集光レンズ７で集光された照明光ＡＬは
被加工物８上に照射される。被加工物８で反射された照
明光ＡＬは、集光レンズ７及びダイクロイックミラー３
を透過してハーフミラー１４に戻り、ハーフミラー１４
を透過した照明光ＡＬが２次元ＣＣＤよりなる撮像素子
１５に入射する。照明光ＡＬのもとで、被加工物８上の
照明領域内の像が、集光レンズ７を介して撮像素子１５
上に結像される。撮像素子１５からの撮像信号に基づい
て被加工物８の像がテレビモニタ１６に映し出され、そ
の像により加工点付近の様子等が観察できるようになっ
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の技
術においては、レーザビームＬＢの照射位置は集光レン
ズ７の照明領域内の一定の位置に固定されていた。その
ため、被加工物８上でレーザビームＬＢの照射位置を移
動させるために、被加工物８が載置されるＸＹステージ
９を駆動することにより被加工物８を所定の位置に移動
させていた。その位置決め後に、光源１を発光させて被
加工物８の加工を行っていた。しかしながら、被加工物
８が載置されるＸＹステージ９は重量負荷が大きく、高
速で駆動できないため、加工時間が長くなるという不都
合があった。
術においては、レーザビームＬＢの照射位置は集光レン
ズ７の照明領域内の一定の位置に固定されていた。その
ため、被加工物８上でレーザビームＬＢの照射位置を移
動させるために、被加工物８が載置されるＸＹステージ
９を駆動することにより被加工物８を所定の位置に移動
させていた。その位置決め後に、光源１を発光させて被
加工物８の加工を行っていた。しかしながら、被加工物
８が載置されるＸＹステージ９は重量負荷が大きく、高
速で駆動できないため、加工時間が長くなるという不都
合があった。
【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、高速に被加工物
をレーザビームで加工できるレーザ加工装置を提供する
ことを目的とする。
をレーザビームで加工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、レーザビーム（ＬＢ）を発生する光源（１）
と、そのレーザビーム（ＬＢ）を被加工物（８）上に集
光する集光レンズ（７）と、その被加工物（８）を２次
元的に位置決めするステージ（９）と、を有するレーザ
加工装置において、その光源（１）とその集光レンズ
（７）との間に、そのレーザビーム（ＬＢ）のその集光
レンズ（７）に対する入射角を変化させる走査手段
（６）を設け、そのステージ（９）の移動及びその走査
手段（６）による走査とを組み合わせて、その被加工物
（８）上でそのレーザビーム（ＬＢ）の集光スポットの
位置を２次元的に制御するものである。
装置は、レーザビーム（ＬＢ）を発生する光源（１）
と、そのレーザビーム（ＬＢ）を被加工物（８）上に集
光する集光レンズ（７）と、その被加工物（８）を２次
元的に位置決めするステージ（９）と、を有するレーザ
加工装置において、その光源（１）とその集光レンズ
（７）との間に、そのレーザビーム（ＬＢ）のその集光
レンズ（７）に対する入射角を変化させる走査手段
（６）を設け、そのステージ（９）の移動及びその走査
手段（６）による走査とを組み合わせて、その被加工物
（８）上でそのレーザビーム（ＬＢ）の集光スポットの
位置を２次元的に制御するものである。
【０００９】この場合、その走査手段の一例は、ガルバ
ノメータスキャナ（６）である。また、その走査手段
（６）によるそのレーザビーム（ＬＢ）の入射角の変化
量と、そのレーザビーム（ＬＢ）のその被加工物（８）
上での集光スポットの位置との関係を求めるビーム位置
検出手段（９，１０，１７，１８）を有することが好ま
しい。
ノメータスキャナ（６）である。また、その走査手段
（６）によるそのレーザビーム（ＬＢ）の入射角の変化
量と、そのレーザビーム（ＬＢ）のその被加工物（８）
上での集光スポットの位置との関係を求めるビーム位置
検出手段（９，１０，１７，１８）を有することが好ま
しい。
【００１０】
【作用】斯かる本発明のレーザ加工装置によれば、走査
手段（６）により集光レンズ（７）に入射するレーザビ
ーム（ＬＢ）の入射角が変化すると、集光レンズ（７）
から射出されるレーザビームの位置（像高）が変化す
る。そこで、ステージ（９）の移動と走査手段（６）に
よる走査とを組み合わせて集光スポットの２次元的な位
置が制御される。従って、駆動負荷が小さく、高速で走
査することができるレーザビーム（ＬＢ）の走査手段
（６）が組み合わされているため、駆動負荷が大きいス
テージ（９）だけの移動による従来の走査方法に比べて
高速に集光スポットの位置を変えることができ、加工速
度が向上する。また、例えば走査手段（６）による走査
を１次元の走査に限定した場合には、走査手段（６）及
びステージ（９）の制御が容易である。
手段（６）により集光レンズ（７）に入射するレーザビ
ーム（ＬＢ）の入射角が変化すると、集光レンズ（７）
から射出されるレーザビームの位置（像高）が変化す
る。そこで、ステージ（９）の移動と走査手段（６）に
よる走査とを組み合わせて集光スポットの２次元的な位
置が制御される。従って、駆動負荷が小さく、高速で走
査することができるレーザビーム（ＬＢ）の走査手段
（６）が組み合わされているため、駆動負荷が大きいス
テージ（９）だけの移動による従来の走査方法に比べて
高速に集光スポットの位置を変えることができ、加工速
度が向上する。また、例えば走査手段（６）による走査
を１次元の走査に限定した場合には、走査手段（６）及
びステージ（９）の制御が容易である。
【００１１】また、走査手段が、ガルバノメータスキャ
ナ（６）である場合には、集光レンズ（７）に対する入
射角はガルバノメータスキャナ（６）の回転角に対応し
て変化し、射出されるレーザビームが１次元的に走査さ
れる。従って、構造的に簡単であるばかりでなく、ステ
ージ（９）と組み合わせたときの制御が容易である。ま
た、走査手段（６）によるレーザビーム（ＬＢ）の入射
角の変化量と、レーザビーム（ＬＢ）の被加工物（８）
上での集光スポットの位置との関係を求めるビーム位置
検出手段（９，１０，１７，１８）を有する場合には、
そのビーム位置検出手段により求めた関係に基づきレー
ザビーム（ＬＢ）の入射角の変化量を制御することによ
り被加工物（８）上での集光スポットの位置を正確に制
御できる。
ナ（６）である場合には、集光レンズ（７）に対する入
射角はガルバノメータスキャナ（６）の回転角に対応し
て変化し、射出されるレーザビームが１次元的に走査さ
れる。従って、構造的に簡単であるばかりでなく、ステ
ージ（９）と組み合わせたときの制御が容易である。ま
た、走査手段（６）によるレーザビーム（ＬＢ）の入射
角の変化量と、レーザビーム（ＬＢ）の被加工物（８）
上での集光スポットの位置との関係を求めるビーム位置
検出手段（９，１０，１７，１８）を有する場合には、
そのビーム位置検出手段により求めた関係に基づきレー
ザビーム（ＬＢ）の入射角の変化量を制御することによ
り被加工物（８）上での集光スポットの位置を正確に制
御できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明によるレーザ加工装置の一実施
例につき、図１〜図３を参照して説明する。本実施例
は、レーザビームの光路中にガルバノメータスキャナを
配し、被加工物に対し集光レンズの照明領域内で１次元
的に照射スポットを走査するもので、図１〜図３におい
て図４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。
例につき、図１〜図３を参照して説明する。本実施例
は、レーザビームの光路中にガルバノメータスキャナを
配し、被加工物に対し集光レンズの照明領域内で１次元
的に照射スポットを走査するもので、図１〜図３におい
て図４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。
【００１３】図１は、本例のレーザ加工装置の概略構成
を示し、この図１において、レーザ光源１としては、Ｎ
ｄ：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る。レーザ光源１がＮ
ｄ：ＹＬＦレーザ光源である場合、レーザビームＬＢと
しては例えば波長１０４７ｎｍのレーザ光が使用され
る。一方、観察用の光源１３からの照明光ＡＬとしては
近赤外光又は可視光が使用される。そして、ダイクロイ
ックミラー３はレーザビームＬＢを反射して、照明光Ａ
Ｌを透過される特性を有する。そして、本例では、ダイ
クロイックミラー３と集光レンズ７との間に、偏光ビー
ムスプリッタ４、レーザビームＬＢの波長を基準とした
１／４波長板５、及びレーザビームＬＢ及び照明光ＡＬ
の照射位置を１次元的に変えるガルバノメータスキャナ
（即ち、所謂ガルバノミラー）６を配し、ＸＹステージ
９上にスポット位置検出マーク１０を設けてある。更
に、ビームスプリッタ４を透過するスポット位置検出マ
ーク１０からの反射ビームの光量を検出する光量検出器
１７を設け、この光量検出器１７の検出信号を制御系１
８に供給している。その他は図４と同様である。
を示し、この図１において、レーザ光源１としては、Ｎ
ｄ：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る。レーザ光源１がＮ
ｄ：ＹＬＦレーザ光源である場合、レーザビームＬＢと
しては例えば波長１０４７ｎｍのレーザ光が使用され
る。一方、観察用の光源１３からの照明光ＡＬとしては
近赤外光又は可視光が使用される。そして、ダイクロイ
ックミラー３はレーザビームＬＢを反射して、照明光Ａ
Ｌを透過される特性を有する。そして、本例では、ダイ
クロイックミラー３と集光レンズ７との間に、偏光ビー
ムスプリッタ４、レーザビームＬＢの波長を基準とした
１／４波長板５、及びレーザビームＬＢ及び照明光ＡＬ
の照射位置を１次元的に変えるガルバノメータスキャナ
（即ち、所謂ガルバノミラー）６を配し、ＸＹステージ
９上にスポット位置検出マーク１０を設けてある。更
に、ビームスプリッタ４を透過するスポット位置検出マ
ーク１０からの反射ビームの光量を検出する光量検出器
１７を設け、この光量検出器１７の検出信号を制御系１
８に供給している。その他は図４と同様である。
【００１４】図１において、レーザ光源１から射出され
たレーザビームＬＢは光量調整部２及びダイクロイック
ミラー３を経てビームスプリッタ４に入射する。入射す
るレーザビームＬＢはビームスプリッタ４に対してＳ偏
光となる直線偏光であり、レーザビームＬＢはビームス
プリッタ４で反射され、１／４波長板５により円偏光と
なり、ガルバノメータスキャナ６に入射する。ガルバノ
メータスキャナ６は、集光レンズ７の前側焦点付近に配
置され、ガルバノメータスキャナ６により、レーザビー
ムＬＢの集光レンズ７の光軸ＡＸに対する傾斜角θ（即
ち、入射角）を連続的に変えることにより、集光レンズ
７から射出されるレーザビームＬＢの照射位置（像高）
を連続的に変化させる。これにより、レーザビームＬＢ
の集光スポットが被加工物８上を走査する。但し、通常
レーザ光源１は消灯しており、レーザビームＬＢの照射
位置が所望の加工点に達した時点でレーザ光源１が発光
するようになっている。制御系１８がガルバノメータス
キャナ６及びＸＹステージ９の動作を制御して、照射ス
ポットの位置を制御する。
たレーザビームＬＢは光量調整部２及びダイクロイック
ミラー３を経てビームスプリッタ４に入射する。入射す
るレーザビームＬＢはビームスプリッタ４に対してＳ偏
光となる直線偏光であり、レーザビームＬＢはビームス
プリッタ４で反射され、１／４波長板５により円偏光と
なり、ガルバノメータスキャナ６に入射する。ガルバノ
メータスキャナ６は、集光レンズ７の前側焦点付近に配
置され、ガルバノメータスキャナ６により、レーザビー
ムＬＢの集光レンズ７の光軸ＡＸに対する傾斜角θ（即
ち、入射角）を連続的に変えることにより、集光レンズ
７から射出されるレーザビームＬＢの照射位置（像高）
を連続的に変化させる。これにより、レーザビームＬＢ
の集光スポットが被加工物８上を走査する。但し、通常
レーザ光源１は消灯しており、レーザビームＬＢの照射
位置が所望の加工点に達した時点でレーザ光源１が発光
するようになっている。制御系１８がガルバノメータス
キャナ６及びＸＹステージ９の動作を制御して、照射ス
ポットの位置を制御する。
【００１５】なお、集光レンズ７の光軸ＡＸに平行にＺ
軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ
軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取る。この場合、ガル
バノメータスキャナ６によるレーザビームの照射スポッ
トの走査方向がＸ方向となっている。被加工物８が載置
されるＸＹステージ９上には、レーザビームＬＢに対す
る反射率の高いスポット位置検出マーク１０が設けられ
ており、次に説明するようにこのスポット位置検出マー
ク１０を用いてガルバノメータスキャナ６によるレーザ
スポットの移動量とガルバノメータスキャナ６の回転角
との関係が求められる。
軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ
軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取る。この場合、ガル
バノメータスキャナ６によるレーザビームの照射スポッ
トの走査方向がＸ方向となっている。被加工物８が載置
されるＸＹステージ９上には、レーザビームＬＢに対す
る反射率の高いスポット位置検出マーク１０が設けられ
ており、次に説明するようにこのスポット位置検出マー
ク１０を用いてガルバノメータスキャナ６によるレーザ
スポットの移動量とガルバノメータスキャナ６の回転角
との関係が求められる。
【００１６】即ち、制御系１８の指令によりレーザビー
ムＬＢの照射スポットをある位置で固定した状態で、Ｘ
Ｙステージ９を移動させて、スポット位置検出マーク１
０がレーザビームＬＢを横切るようにする。スポット位
置検出マーク１０からの反射ビームは、集光レンズ７及
びガルバノメータスキャナ６を経由して１／４波長板５
に入射する。円偏光である反射ビームは１／４波長板５
によりビームスプリッタ４に対してＰ偏光の直線偏光と
なり、ビームスプリッタ４を透過して光量検出器１７に
入射し、光量検出器１７で反射ビームの光量が計測され
る。計測された情報は制御系１８に供給され、その計測
値及びそのときのＸＹステージ９の移動座標とに基づい
て、ガルバノメータスキャナ６によるレーザビームＬＢ
の照射スポット移動量とガルバノメータスキャナ６の回
転角、即ち集光レンズ７に対するレーザビームＬＢの入
射角との関係が制御系１８により求められる。なお、ガ
ルバノメータスキャナ６は制御系１８から供給される計
数データ（以下、「駆動カウント値」と呼ぶ）に応じた
回転角に設定されるので、制御系１８ではその駆動カウ
ント値と照射スポットの光軸ＡＸからの移動量との関係
を求めて記憶する。
ムＬＢの照射スポットをある位置で固定した状態で、Ｘ
Ｙステージ９を移動させて、スポット位置検出マーク１
０がレーザビームＬＢを横切るようにする。スポット位
置検出マーク１０からの反射ビームは、集光レンズ７及
びガルバノメータスキャナ６を経由して１／４波長板５
に入射する。円偏光である反射ビームは１／４波長板５
によりビームスプリッタ４に対してＰ偏光の直線偏光と
なり、ビームスプリッタ４を透過して光量検出器１７に
入射し、光量検出器１７で反射ビームの光量が計測され
る。計測された情報は制御系１８に供給され、その計測
値及びそのときのＸＹステージ９の移動座標とに基づい
て、ガルバノメータスキャナ６によるレーザビームＬＢ
の照射スポット移動量とガルバノメータスキャナ６の回
転角、即ち集光レンズ７に対するレーザビームＬＢの入
射角との関係が制御系１８により求められる。なお、ガ
ルバノメータスキャナ６は制御系１８から供給される計
数データ（以下、「駆動カウント値」と呼ぶ）に応じた
回転角に設定されるので、制御系１８ではその駆動カウ
ント値と照射スポットの光軸ＡＸからの移動量との関係
を求めて記憶する。
【００１７】ＸＹステージ９に載置された被加工物８の
加工状況を観察する照明系においては、ハロゲンランプ
等の光源１３からの広帯域の照明光ＡＬがハーフミラー
１４を介してダイクロイックミラー３に向かい、ダイク
ロイックミラー３を透過した照明光ＡＬのほぼ１／２の
光量が、偏光ビームスプリッタ４で反射されて１／４波
長板５に入射する。
加工状況を観察する照明系においては、ハロゲンランプ
等の光源１３からの広帯域の照明光ＡＬがハーフミラー
１４を介してダイクロイックミラー３に向かい、ダイク
ロイックミラー３を透過した照明光ＡＬのほぼ１／２の
光量が、偏光ビームスプリッタ４で反射されて１／４波
長板５に入射する。
【００１８】１／４波長板５は、レーザビームＬＢの波
長に対応する波長板であり、且つ照明光ＡＬは広帯域で
あるため、大部分の照明光ＡＬは１／４波長板５を透過
しても完全な円偏光になることなくガルバノメータスキ
ャナ６に入射し、ガルバノメータスキャナ６でレーザビ
ームＬＢ同様にその光路が変えられ、集光レンズ７に入
射する。集光レンズ７で集光された照明光ＡＬは、被加
工物８上でレーザビームＬＢの照射スポットを含む領域
に照射される。被加工物８で反射された照明光ＡＬは、
集光レンズ７、及びガルバノメータスキャナ６を経て１
／４波長板５に戻される。反射された照明光ＡＬは、１
／４波長板５で完全な直線偏光に戻されることなくビー
ムスプリッタ４に入射し、ほぼ１／２の光量がビームス
プリッタ４で反射され、その後ダイクロイックミラー３
を透過してハーフミラー１４に戻る。そして戻された照
明光ＡＬはその１／２がハーフミラー１４を透過して２
次元ＣＣＤよりなる撮像素子１５に入射し、撮像素子１
５で撮像信号に変換される。撮像信号はテレビモニタ１
６に供給され、撮像素子１５からの撮像信号に基づき被
加工物８上の照明領域の像がテレビモニタ１６に映し出
される。即ち、集光レンズ７は照明光ＡＬに対しては対
物レンズとして作用する。
長に対応する波長板であり、且つ照明光ＡＬは広帯域で
あるため、大部分の照明光ＡＬは１／４波長板５を透過
しても完全な円偏光になることなくガルバノメータスキ
ャナ６に入射し、ガルバノメータスキャナ６でレーザビ
ームＬＢ同様にその光路が変えられ、集光レンズ７に入
射する。集光レンズ７で集光された照明光ＡＬは、被加
工物８上でレーザビームＬＢの照射スポットを含む領域
に照射される。被加工物８で反射された照明光ＡＬは、
集光レンズ７、及びガルバノメータスキャナ６を経て１
／４波長板５に戻される。反射された照明光ＡＬは、１
／４波長板５で完全な直線偏光に戻されることなくビー
ムスプリッタ４に入射し、ほぼ１／２の光量がビームス
プリッタ４で反射され、その後ダイクロイックミラー３
を透過してハーフミラー１４に戻る。そして戻された照
明光ＡＬはその１／２がハーフミラー１４を透過して２
次元ＣＣＤよりなる撮像素子１５に入射し、撮像素子１
５で撮像信号に変換される。撮像信号はテレビモニタ１
６に供給され、撮像素子１５からの撮像信号に基づき被
加工物８上の照明領域の像がテレビモニタ１６に映し出
される。即ち、集光レンズ７は照明光ＡＬに対しては対
物レンズとして作用する。
【００１９】次に、本例のレーザ加工装置の加工動作に
ついて図２を参照して説明する。図２は、本例における
被加工物１０上でのレーザビームＬＢの照射スポット
（以下、「加工レーザスポット」という）の軌跡の一例
を示す図であり、ＸＹステージ９のＹ方向への移動とガ
ルバノメータスキャナー６によるＸ方向への走査とによ
り加工レーザスポットを制御して加工が行われる。この
図２において、実線の矢印２１はＸＹステージ９の動き
を示し、Ｙ1 〜Ｙ4 はそれぞれ加工レーザスポットのあ
る位置のＹ方向の座標を示す。また、点線の矢印２２は
加工レーザスポットの軌跡を示すもので、Ｐ1 〜Ｐ14は
それぞれ加工点を示す。
ついて図２を参照して説明する。図２は、本例における
被加工物１０上でのレーザビームＬＢの照射スポット
（以下、「加工レーザスポット」という）の軌跡の一例
を示す図であり、ＸＹステージ９のＹ方向への移動とガ
ルバノメータスキャナー６によるＸ方向への走査とによ
り加工レーザスポットを制御して加工が行われる。この
図２において、実線の矢印２１はＸＹステージ９の動き
を示し、Ｙ1 〜Ｙ4 はそれぞれ加工レーザスポットのあ
る位置のＹ方向の座標を示す。また、点線の矢印２２は
加工レーザスポットの軌跡を示すもので、Ｐ1 〜Ｐ14は
それぞれ加工点を示す。
【００２０】図２（ａ）は、Ｙ方向の各位置において複
数の走査点がある例を示し、この図２（ａ）において、
ＸＹステージ９を先ず位置Ｙ1 で停止させ、ガルバノメ
ータスキャナー６でレーザ照射位置を走査して加工点Ｐ
1 〜Ｐ3 でレーザ光源１を発光させて加工を行い、次に
ＸＹステージを位置Ｙ2 で停止させ、同様に加工点Ｐ 4
〜Ｐ7 を加工し、次にＸＹステージを位置Ｙ3 で停止
し、加工点Ｐ8 〜Ｐ10を加工する。最後にＸＹステージ
を位置Ｙ4 で停止し、加工点Ｐ11〜Ｐ14を加工する。Ｘ
Ｙステージ９が位置Ｙ1 ，Ｙ2 ，Ｙ3 ，Ｙ4 で停止する
前に、即ち、ＸＹステージ９の移動中にガルバノメータ
スキャナー６をそれぞれ加工する最初の加工点Ｐ1 ，Ｐ
4 ，Ｐ8 ，Ｐ11に位置決めしておき、加工時間の短縮を
はかっている。
数の走査点がある例を示し、この図２（ａ）において、
ＸＹステージ９を先ず位置Ｙ1 で停止させ、ガルバノメ
ータスキャナー６でレーザ照射位置を走査して加工点Ｐ
1 〜Ｐ3 でレーザ光源１を発光させて加工を行い、次に
ＸＹステージを位置Ｙ2 で停止させ、同様に加工点Ｐ 4
〜Ｐ7 を加工し、次にＸＹステージを位置Ｙ3 で停止
し、加工点Ｐ8 〜Ｐ10を加工する。最後にＸＹステージ
を位置Ｙ4 で停止し、加工点Ｐ11〜Ｐ14を加工する。Ｘ
Ｙステージ９が位置Ｙ1 ，Ｙ2 ，Ｙ3 ，Ｙ4 で停止する
前に、即ち、ＸＹステージ９の移動中にガルバノメータ
スキャナー６をそれぞれ加工する最初の加工点Ｐ1 ，Ｐ
4 ，Ｐ8 ，Ｐ11に位置決めしておき、加工時間の短縮を
はかっている。
【００２１】例えば図２（ａ）において加工点Ｐ3 及び
Ｐ4 のＸ座標をそれぞれＸ3 及びＸ 4 とすると、ＸＹス
テージ９が位置Ｙ1 からＹ2 へ移動を開始すると同時に
ガルバノメータスキャナ６により位置Ｘ3 からＸ4 への
Ｘ方向の走査を開始し、ＸＹステージ９が位置Ｙ2 に到
着する前に、即ち、ＸＹステージ９のＹ座標がＹM で、
レーザビームＬＢの照射位置が中間点ＰM に達するとガ
ルバノメータスキャナ６によるＸ方向への走査が終了し
ている。
Ｐ4 のＸ座標をそれぞれＸ3 及びＸ 4 とすると、ＸＹス
テージ９が位置Ｙ1 からＹ2 へ移動を開始すると同時に
ガルバノメータスキャナ６により位置Ｘ3 からＸ4 への
Ｘ方向の走査を開始し、ＸＹステージ９が位置Ｙ2 に到
着する前に、即ち、ＸＹステージ９のＹ座標がＹM で、
レーザビームＬＢの照射位置が中間点ＰM に達するとガ
ルバノメータスキャナ６によるＸ方向への走査が終了し
ている。
【００２２】図２（ｂ）は、Ｙ方向の各位置においてそ
れぞれ走査点が１箇所しかない例を示し、この図２
（ｂ）においてＸＹステージ９のＹ方向の各位置にはそ
れぞれ１箇所ずつの加工点Ｐ15〜Ｐ18があるだけで、こ
の場合には、ＸＹステージ９を殆ど止めることなく加工
することができる。次に、ガルバノメータスキャナ６に
よる加工レーザスポットの移動量とガルバノメータスキ
ャナ６の駆動カウント値との関係を求める方法について
図３を参照して説明する。
れぞれ走査点が１箇所しかない例を示し、この図２
（ｂ）においてＸＹステージ９のＹ方向の各位置にはそ
れぞれ１箇所ずつの加工点Ｐ15〜Ｐ18があるだけで、こ
の場合には、ＸＹステージ９を殆ど止めることなく加工
することができる。次に、ガルバノメータスキャナ６に
よる加工レーザスポットの移動量とガルバノメータスキ
ャナ６の駆動カウント値との関係を求める方法について
図３を参照して説明する。
【００２３】図３（ａ）は、図１のＸＹステージ９の一
部を拡大した断面図を示し、この図３（ａ）に示すよう
に加工レーザスポット２５をある位置で固定させ、ＸＹ
ステージ９をＸ方向に移動させてスポット位置検出マー
ク１０をレーザビームＬＢに対して走査する。スポット
位置検出マーク１０で反射した反射ビームは図１の光量
検出器１７に入射する。
部を拡大した断面図を示し、この図３（ａ）に示すよう
に加工レーザスポット２５をある位置で固定させ、ＸＹ
ステージ９をＸ方向に移動させてスポット位置検出マー
ク１０をレーザビームＬＢに対して走査する。スポット
位置検出マーク１０で反射した反射ビームは図１の光量
検出器１７に入射する。
【００２４】図３（ｂ）は、光量検出器１７に入射する
光量ＩとＸＹステージ９のＸ方向の座標値との関係を示
す図で、横軸はＸ座標、縦軸は光量Ｉを表す。この図３
（ｂ）に示されるように、光量を示す曲線２６はＸ座標
がｘ1 を中心とする凸状の曲線となり、その中点のＸ座
標ｘ1 が加工レーザスポット２５のＸ座標となる。以上
のような方法でガルバノメータスキャナ６の回転角（駆
動カウント値）を変更して加工レーザスポットの位置を
移動させ、そのときのガルバノメータスキャナ６による
スポットの移動量とガルバノメータスキャナ６の駆動カ
ウント値とを測定する。そしてこれを走査範囲（−Ｍ〜
＋Ｍ）内の複数の加工レーザスポットにおいて測定を行
い両者の関係を求める。
光量ＩとＸＹステージ９のＸ方向の座標値との関係を示
す図で、横軸はＸ座標、縦軸は光量Ｉを表す。この図３
（ｂ）に示されるように、光量を示す曲線２６はＸ座標
がｘ1 を中心とする凸状の曲線となり、その中点のＸ座
標ｘ1 が加工レーザスポット２５のＸ座標となる。以上
のような方法でガルバノメータスキャナ６の回転角（駆
動カウント値）を変更して加工レーザスポットの位置を
移動させ、そのときのガルバノメータスキャナ６による
スポットの移動量とガルバノメータスキャナ６の駆動カ
ウント値とを測定する。そしてこれを走査範囲（−Ｍ〜
＋Ｍ）内の複数の加工レーザスポットにおいて測定を行
い両者の関係を求める。
【００２５】図３（ｃ）は、ガルバノメータスキャナ６
による加工レーザスポットの移動量とガルバノメータス
キャナ６の駆動カウント値との関係を表す図を示し、横
軸は加工レーザスポットの所定位置からの移動量ΔＸ、
縦軸はガルバノメータスキャナ６の駆動カウント値Ｓを
表す。この図３（ｃ）において、曲線２７は上記方法に
より測定された複数のポイント同士をつないで曲線で表
したものであり、その両端付近を除き、スポット移動量
が−Ｍのとき駆動カウント値が０、スポット移動量が＋
Ｍのとき駆動カウント値がＳ1 のほぼ１次の直線で表わ
される。このガルバノメータスキャナ６によるスポット
移動量と駆動カウント値との関係は制御系１８に供給さ
れ、それに基づいて制御系１８によりガルバノメータス
キャナ６が制御される。また、制御系１８により、この
曲線２７に基づいて、レンズ収差等による駆動カウント
値とスポット移動量との非線形性が補正され、制御系１
８の制御により正確な加工が行われる。
による加工レーザスポットの移動量とガルバノメータス
キャナ６の駆動カウント値との関係を表す図を示し、横
軸は加工レーザスポットの所定位置からの移動量ΔＸ、
縦軸はガルバノメータスキャナ６の駆動カウント値Ｓを
表す。この図３（ｃ）において、曲線２７は上記方法に
より測定された複数のポイント同士をつないで曲線で表
したものであり、その両端付近を除き、スポット移動量
が−Ｍのとき駆動カウント値が０、スポット移動量が＋
Ｍのとき駆動カウント値がＳ1 のほぼ１次の直線で表わ
される。このガルバノメータスキャナ６によるスポット
移動量と駆動カウント値との関係は制御系１８に供給さ
れ、それに基づいて制御系１８によりガルバノメータス
キャナ６が制御される。また、制御系１８により、この
曲線２７に基づいて、レンズ収差等による駆動カウント
値とスポット移動量との非線形性が補正され、制御系１
８の制御により正確な加工が行われる。
【００２６】以上のような構成を有する本例のレーザ加
工装置によれば、駆動負荷が小さいビーム走査機構を加
えることにより加工用のレーザビームＬＢを高速に走査
できる。従って高速に加工を行うことができる。また、
ＸＹステージ９がＹ方向の移動により次のＹ方向の位置
に達する前にガルバノメータスキャナ６によるＸ方向の
走査が終了しているため、加工速度が向上する。更に、
１次元の走査に限定しているため、加工制御が容易であ
る。また、レンズの収差等による影響を考慮して、走査
範囲内で加工レーザスポットの位置補正を行うため、高
精度で加工することができる。
工装置によれば、駆動負荷が小さいビーム走査機構を加
えることにより加工用のレーザビームＬＢを高速に走査
できる。従って高速に加工を行うことができる。また、
ＸＹステージ９がＹ方向の移動により次のＹ方向の位置
に達する前にガルバノメータスキャナ６によるＸ方向の
走査が終了しているため、加工速度が向上する。更に、
１次元の走査に限定しているため、加工制御が容易であ
る。また、レンズの収差等による影響を考慮して、走査
範囲内で加工レーザスポットの位置補正を行うため、高
精度で加工することができる。
【００２７】なお、上述実施例では、ガルバノメータス
キャナ６によりレーザビームＬＢの照射スポットを１次
元的に走査しているが、２次元的に走査してもよい。ま
た、ガルバノメータスキャナ６の代わりに、例えば回転
駆動されるポリゴンミラー等を使用してもよい。このよ
うに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。
キャナ６によりレーザビームＬＢの照射スポットを１次
元的に走査しているが、２次元的に走査してもよい。ま
た、ガルバノメータスキャナ６の代わりに、例えば回転
駆動されるポリゴンミラー等を使用してもよい。このよ
うに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。
【００２８】
【発明の効果】本発明のレーザ加工装置によれば、駆動
負荷が大きいステージ（ＸＹステージ）の移動に代えて
駆動負荷が小さいレーザビームの走査手段（ガルバノメ
ータスキャナ）を加えることによりレーザビームを高速
で走査することができる。従って、高速でレーザ加工を
行うことができる。更に、走査手段が集光レンズと光源
との間に配置されているため、集光レンズから射出され
たレーザビームを偏向させるよりも光学系が小型化でき
る利点がある。
負荷が大きいステージ（ＸＹステージ）の移動に代えて
駆動負荷が小さいレーザビームの走査手段（ガルバノメ
ータスキャナ）を加えることによりレーザビームを高速
で走査することができる。従って、高速でレーザ加工を
行うことができる。更に、走査手段が集光レンズと光源
との間に配置されているため、集光レンズから射出され
たレーザビームを偏向させるよりも光学系が小型化でき
る利点がある。
【００２９】また、走査手段が、ガルバノメータスキャ
ナである場合には、構造的に簡単であるばかりでなく応
答速度が速い。更に、１次元の走査に限定した場合に
は、加工制御が容易である。また、走査手段によるレー
ザビームの入射角の変化量と、レーザビームの被加工物
上での集光スポットの位置との関係を求めるビーム位置
検出手段を有する場合には、ビーム位置検出手段により
求めた関係に基づきレーザビームの入射角の変化量を制
御することにより、集光レンズの収差等が存在しても被
加工物上での集光スポットの位置を正確に制御すること
ができる。
ナである場合には、構造的に簡単であるばかりでなく応
答速度が速い。更に、１次元の走査に限定した場合に
は、加工制御が容易である。また、走査手段によるレー
ザビームの入射角の変化量と、レーザビームの被加工物
上での集光スポットの位置との関係を求めるビーム位置
検出手段を有する場合には、ビーム位置検出手段により
求めた関係に基づきレーザビームの入射角の変化量を制
御することにより、集光レンズの収差等が存在しても被
加工物上での集光スポットの位置を正確に制御すること
ができる。
【図１】本発明によるレーザ加工装置の一実施例を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
【図２】（ａ）はＸ方向に複数の加工点がある場合のレ
ーザ加工装置によるレーザスポットの軌跡の例を示す
図、（ｂ）はそれぞれＸ方向に１箇所だけの加工点があ
る場合のレーザスポットの軌跡を示す図である。
ーザ加工装置によるレーザスポットの軌跡の例を示す
図、（ｂ）はそれぞれＸ方向に１箇所だけの加工点があ
る場合のレーザスポットの軌跡を示す図である。
【図３】（ａ）は図１のレーザ加工装置のＸＹステージ
９の一部の拡大断面図、（ｂ）は位置検出マーク１０か
らの反射光量とＸＹステージ９のＸ方向の位置との関係
を示す図、（ｃ）は加工レーザスポットの移動量とガル
バノメータスキャナーの駆動カウント値との関係を示す
図である。
９の一部の拡大断面図、（ｂ）は位置検出マーク１０か
らの反射光量とＸＹステージ９のＸ方向の位置との関係
を示す図、（ｃ）は加工レーザスポットの移動量とガル
バノメータスキャナーの駆動カウント値との関係を示す
図である。
【図４】従来のレーザ加工装置の一例を示す概略構成図
である。
である。
１ レーザ光源 ＬＢ レーザビーム ２ 光量調整部 ３ ダイクロイックミラー ４ 偏光ビームスプリッタ ５ １／４波長板 ６ ガルバノメータスキャナ ７ 集光レンズ ８ 被加工物 ９ ＸＹステージ １０ スポット位置検出マーク １１ 光量検出器 １３ 照明用の光源 ＡＬ 照明光 １４ ハーフミラー １５ 撮像素子 １６ テレビモニタ １７ 光量検出器 １８ 制御系
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザビームを発生する光源と、前記レ
ーザビームを被加工物上に集光する集光レンズと、前記
被加工物を２次元的に位置決めするステージと、を有す
るレーザ加工装置において、 前記光源と前記集光レンズとの間に、前記レーザビーム
の前記集光レンズに対する入射角を変化させる走査手段
を設け、前記ステージの移動及び前記走査手段による走
査とを組み合わせて、前記被加工物上で前記レーザビー
ムの集光スポットの位置を２次元的に制御することを特
徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記走査手段は、ガルバノメータスキャ
ナであることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装
置。 - 【請求項３】 前記走査手段による前記レーザビームの
入射角の変化量と、前記レーザビームの前記被加工物上
での集光スポットの位置との関係を求めるビーム位置検
出手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の
レーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6276201A JPH08132266A (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6276201A JPH08132266A (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08132266A true JPH08132266A (ja) | 1996-05-28 |
Family
ID=17566098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6276201A Withdrawn JPH08132266A (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08132266A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010207914A (ja) * | 2010-06-14 | 2010-09-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ加工制御装置及びレーザ加工制御方法 |
| KR101483350B1 (ko) * | 2010-05-10 | 2015-01-16 | 프레시텍 옵트로닉 게엠베하 | 작업 거리의 현장 측정을 이용한 재료 가공 장치 |
| JP2016032832A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置 |
-
1994
- 1994-11-10 JP JP6276201A patent/JPH08132266A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101483350B1 (ko) * | 2010-05-10 | 2015-01-16 | 프레시텍 옵트로닉 게엠베하 | 작업 거리의 현장 측정을 이용한 재료 가공 장치 |
| JP2010207914A (ja) * | 2010-06-14 | 2010-09-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザ加工制御装置及びレーザ加工制御方法 |
| JP2016032832A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 株式会社キーエンス | レーザ加工装置 |
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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: 20020115 |