JPH091363A - レーザマーカ - Google Patents

レーザマーカ

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JPH091363A
JPH091363A JP7147107A JP14710795A JPH091363A JP H091363 A JPH091363 A JP H091363A JP 7147107 A JP7147107 A JP 7147107A JP 14710795 A JP14710795 A JP 14710795A JP H091363 A JPH091363 A JP H091363A
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JP
Japan
Prior art keywords
mask
laser
optical system
slab
prism
Prior art date
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Pending
Application number
JP7147107A
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English (en)
Inventor
Kiwamu Takehisa
究 武久
Koji Kuwabara
皓二 桑原
Hikari Saruta
光 猿田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH091363A publication Critical patent/JPH091363A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】マスク式レーザマーカ100ではスラブレーザ
1が用いられ、マスク2にビームを照射させるために転
写光学系が用いられている。転写光学系の結像レンズは
2枚の凸レンズ5a,5bで構成されており、それらの
間隔dを調整できるようになっているため、マスク2に
照射されるビームの大きさを調整できる。 【効果】マスク上で形成された文字に効率良くレーザ光
を照射でき、無駄になるレーザ光を減らすことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザマーカに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、レーザ光によりマーキングする
レーザマーカには、YAGレーザなどの固体レーザ発振
器が光源として用いられる。また、マスク式レーザマー
カでは、マーキングさせる文字などを形成させたマスク
にレーザ光を照射し、マスクの像を加工対象物に結像さ
せてマーキングする。
【0003】一方、レーザ媒質にスラブ状のもの(以
下、スラブと呼ぶ。)を用いた固体レーザはスラブレー
ザと呼ばれ、通常、長方形断面のビームが取り出され
る。そこで、マスク式レーザマーカの光源にスラブレー
ザを用いるならば、マスクは一般に長方形であるため、
取り出される長方形断面のビームを有効に利用できる。
尚、これに関しては、例えば、特開平1−146382 号公報
で示されている。
【0004】また、マスクに照射させるビームをマスク
までそのまま伝搬させると、ビーム強度分布が次第に崩
れ、ビーム断面の周囲が弱い山成りの強度分布のビーム
がマスクに照射されることがある。そこで、図2に示し
たように、スラブレーザ21から取り出された直後の均
一なビーム強度分布を有するレーザ光をそのままマスク
に照射させるために、マスクにビームを照射させる光学
系に結像レンズ22を用いた転写光学系200を適用す
る方法が、例えば、特願平5−97338号明細書で示されて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ビーム
照射領域の調整については考慮されていなかった。すな
わち、一般にスラブレーザから出射するレーザ光は、通
常のレーザ発振器と同様に、ビーム拡がり角の影響か
ら、伝搬するにつれてビーム断面形状が大きくなる。そ
の結果、例えば転写光学系を適用させる場合の結像倍率
を低下させるために、転写レンズをマスク側に近づけて
も、転写させる元の像が大きくなっていくため、転写さ
れる像が大きくなるように作用してしまう。したがっ
て、実際には結像レンズを多少移動させても、マスク上
のビーム照射領域の大きさはほとんど変化しなかった。
そのため、マスク全面にマーキングさせる文字などが配
置される場合以外は、マスク上で文字が形成されない部
分にもビームが照射され、レーザ光が効率良くマーキン
グに利用されないなどの問題があった。
【0006】本発明の目的は、マスク上のビーム照射領
域を調整できる転写光学系を適用したマスク式レーザマ
ーカを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、スラブレーザとマスクとの間の光軸上に、複数枚の
レンズから成る組み合わせレンズを配置したものであ
る。
【0008】
【作用】複数枚のレンズから成る組み合わせレンズは、
レンズ間を調整すると、その合成焦点距離を変化でき
る。したがって、これを転写光学系の結像レンズとして
用いるならば、結像倍率が小さくなるように結像レンズ
をマスク側に移動しても、結像させる元の位置を変えな
いような焦点距離fを設定することができる。すなわ
ち、結像させる元の位置と結像レンズとの距離をa、結
像レンズとマスクとの距離をbとすれば、aとbの和を
一定のまま、bを小さく、かつaを大きくして、数1で
表わされる結像倍率Mが小さくなるような焦点距離fに
設定することができ、このfは数2から算出できる。
【0009】
【数1】 M=b/a …(数1)
【0010】
【数2】
【0011】したがって、スラブレーザから取り出され
るビーム拡がり角に関係なく、マスク上のビーム照射領
域を調整することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0013】図1は本発明の一実施例であるマスク式レ
ーザマーカ100の説明図である。光源としてスラブレ
ーザ1が用いられ、マスク2にはここでは液晶マスクが
用いられており、その形状の長方形の縦横比として、Y
方向の幅がX方向の幅の約1.5 倍になっている。一
方、スラブレーザ1から出射する長方形断面のビーム1
0aは、Y方向のビーム幅がX方向の幅の約3倍であ
る。
【0014】そこで、ビーム10aはプリズム3a及び
3bを通ることにより、Y方向のビーム幅が半分に縮小
され、ビーム10bのY方向の幅はX方向の幅の約1.
5 倍になる。その結果、マスク2の縦横比とほぼ同じ
になる。すなわち、図1に示したビーム断面図のよう
に、ビーム10bにおけるY方向の幅はビーム10aに
おけるY方向の幅の半分になる。ビーム10bは、転写
光学系の結像レンズとして作用する2枚の凸レンズ5
a,5bに入射することで、プリズム3bを出射した直
後のビーム10bのパターンがマスク2に結像される。
ただし、マスク2の直前には、ビームを平行ビームに戻
すための凸レンズ6が配置されている。マスクを通過し
たビーム10cは、偏光ビームスプリッタ7により、マ
スク2で作成された文字を形成するレーザ光のみが反射
して下方に進み、結像レンズ8によって、加工対象物で
あるICパッケージ9に照射され、文字がマーキングさ
れる。
【0015】本発明では、転写光学系を形成するため結
像レンズとして、2枚の凸レンズ5a,5bが用いられ
ており、それらの間隔dをZ軸ステージ11により調整
することで、結像倍率が調整できるようになっている。
即ち、図2に示すように凸レンズ5a,5bは支持ロッ
ド5C,5Dに支持されており、支持ロッド5C,5D
はステージ11に固定されている。一方の支持ロッド5
Dはステージ11に調整ボルト5Eを装着し、調整ボル
ト5Eは支持ロッド5Dの端部(図示せず)に設けたネ
ジ穴に螺合し、調整ボルト5Eを回転すると、一方の凸
レンズ5bは他方の凸レンズ5aに近づいたり、遠ざか
ったりして間隔dを調整する。
【0016】これによると、凸レンズ5aの焦点距離を
fa,凸レンズ5aの焦点距離をfbとすると、これら
の合成焦点距離fは数3で表わされるため、間隔dを調
整することで、合成焦点距離fを変化できる。
【0017】
【数3】 M=b/f−1 f=(fa -1+fb -1−dfa -1b -1)-1 …(数3) したがって、プリズム3bを出射した直後のビーム10
bの定位置のパターンを転写させることができるため、
スラブレーザ1のビーム拡がり角に関係なく、結像倍率
を小さくすると、マスク2上のビーム照射領域を小さく
できる。
【0018】尚、以上に関して、従来のレーザマーカに
適用された転写光学では、マスク上のビーム照射領域の
大きさを調整することが以下で説明するように困難であ
った。図2に示した転写光学系200において、結像レ
ンズ22の焦点距離をf、結像させる元の位置から結像
レンズ22までの距離をa、結像レンズ22からマスク
23までの距離をbとすると、数2が成り立つ。また、
転写光学系の結像倍率Mは式2で表わされるため、数1
を数2に代入すると、結像倍率Mは数3から算出され
る。したがって、例えば結像倍率Mを小さくするには、
bが小さくなるように結像レンズ22を図2で右側に移
動させる必要があり、その結果、転写させる元の位置が
スラブレーザ21から離れていく。
【0019】一方、スラブレーザ21から出射するレー
ザ光は、伝搬するにつれてビーム断面形状が大きくなる
ことから、結像レンズ22を図3で右側に移動させる
と、転写させる元の像が大きくなるような作用が生じ
る。したがって、実際には結像レンズ22の位置を多少
右側に移動させても、マスク上のビーム照射領域の大き
さはほとんど変化しなかった。
【0020】また、本実施例では、マスク2として特に
液晶マスクを用いており、その結果、以下の効果があ
る。液晶マスク式では、マーキングさせるパターンを任
意に変更できるため、液晶マスク上で形成させるパター
ンの大きさが液晶マスクの有効面積よりも小さくなるこ
とがある。しかし、本発明を適用することで、液晶マス
ク上のビーム照射領域をパターンに合わせて小さくでき
ることから、レーザ光を常に効率良く利用できるように
なった。
【0021】また、本実施例では、Y方向のビーム幅の
変化率を調整できるようにするために、プリズム3aと
プリズム3bとが回転台4に載せられている。すなわ
ち、回転台4をX方向を回転軸として回転することで、
ビーム10bのY方向の幅が変化する。一般に、プリズ
ムにレーザ光を入射させると、ビーム断面形状における
一方向の長さ(これをビーム幅とする)を変化させるこ
とができ、その変化率はプリズムへのビームの入射角度
で変化する。したがって、プリズム3aとプリズム3b
とを回転台4に載せることで、その変化率を調整できる
ようになり、ビーム断面形状の縦横比を調整できるよう
になっている。
【0022】ただし、本実施例では、頂角の等しいプリ
ズム3aと3bとの2枚を用いており、図1に示したよ
うに、それぞれの頂角が互いにほぼ反対の方向を向くよ
うに設置されている。これによると、プリズム3aに入
射するビーム10aが屈折して進行方向が変わっても、
プリズム3bによって、逆方向に同じ角度だけ屈折する
ことから、ビーム10bの進行方向は、ビーム10aの
進行方向とほぼ同一になる。ただし厳密には、ビーム1
0bの進行方向がビーム10bの進行方向と数度以内の
角度でずれることがある。そのため、プリズム3bと凸
レンズ5aとの間にミラーを配置して、ビーム10bの
進行方向を補正してもよい。
【0023】尚、本発明では、ビーム10bの進行方向
が多少変化しても、以下で説明するように問題がない特
徴もある。すなわち、本発明で適用されている転写光学
系では、プリズム3bから出射した直後のビーム10b
のパターンが液晶マスク2に転写されるようになってい
るため、ビーム10bの進行方向が多少変化しても、液
晶マスク2に照射されるビームの位置はほとんど変化し
ない。すなわち、本発明の転写光学系では、結像倍率に
関係なく、転写させる元の像を常にプリズム3bの直後
に設定できるため、ビーム10bの進行方向の変化の影
響を受けにくくなるため、ビーム断面の縦横比を調整す
るためにプリズム3a,3bを回転させても特に問題が
生じることはない。
【0024】
【発明の効果】本発明によると、マスク上のビーム照射
領域を調整できるようになり、マスク上に形成されたマ
ーキングパターンの大きさに対応したレーザ光を照射で
き、無駄になるレーザ光を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマスク式レーザマーカ100の構成図
である。
【図2】図1に使用した凸レンズを調整する調整装置の
斜視図である。
【図3】従来の転写光学系200の説明図である。
【符号の説明】
1…スラブレーザ、2…マスク、3a,3b…プリズ
ム、4…回転台、5a,5b,6…凸レンズ、7…偏光
ビームスプリッタ、8…結像レンズ、9…ICパッケー
ジ、10a,10b,10c…ビーム、11…Z軸ステ
ージ、100…マスク式レーザマーカ。
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 H01L 21/02 H01L 21/02 A H01S 3/00 H01S 3/00 B

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スラブレーザを光源としたレーザマーカに
    おいて、前記スラブレーザとマスクとの間の光軸上に、
    複数枚のレンズから成る組み合わせレンズを配置し、前
    記複数枚のレンズの間隔が調整可能であることを特徴と
    するレーザマーカ。
  2. 【請求項2】前記スラブレーザとマスクとの間の光軸上
    に、回転可能に取り付けられた少なくとも1枚のプリズ
    ムが配置される請求項1のレーザマーカ。
  3. 【請求項3】前記マスクが液晶マスクである請求項1の
    レーザマーカ。
JP7147107A 1995-06-14 1995-06-14 レーザマーカ Pending JPH091363A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7147107A JPH091363A (ja) 1995-06-14 1995-06-14 レーザマーカ

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JP7147107A JPH091363A (ja) 1995-06-14 1995-06-14 レーザマーカ

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ID=15422681

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JP7147107A Pending JPH091363A (ja) 1995-06-14 1995-06-14 レーザマーカ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000053365A1 (fr) * 1999-03-05 2000-09-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Appareil d'usinage au laser
JP2007101829A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Sony Corp 縦横比可変装置、プロジェクタ、画像表示装置及び画像表示方法
CN109094023A (zh) * 2018-07-19 2018-12-28 天马微电子股份有限公司 3d打印机用打印模组、打印方法及3d打印机

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US6635849B1 (en) 1999-03-05 2003-10-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Laser beam machine for micro-hole machining
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