JPS60227219A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
- Publication number
- JPS60227219A JPS60227219A JP60058323A JP5832385A JPS60227219A JP S60227219 A JPS60227219 A JP S60227219A JP 60058323 A JP60058323 A JP 60058323A JP 5832385 A JP5832385 A JP 5832385A JP S60227219 A JPS60227219 A JP S60227219A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- objective lens
- scanning
- lens
- laser
- laser beam
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- Granted
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- Mechanical Optical Scanning Systems (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
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はレーザな集光照射して物体の加工を行なうレー
ザ光学系に関するものである。
ザ光学系に関するものである。
第１図に従来技術による中間スリットを用いたレーザ加
工によるパターン形成装置の構成を示す。
工によるパターン形成装置の構成を示す。
レーザ発振器１より出たレーザビーム２は矢印ａの方向
に往復回動するガルバノ・ミラー３により走査させられ
、二つのリレーレンズ４．７を経て、対物レンズ８によ
りＸＹテーブル１１の上に置かれた試料１００表面に集
光スポット９を形成して試料を加工する。このとき集光
スポット９は試料上で矢印Ｃの方向に査査させられる。
に往復回動するガルバノ・ミラー３により走査させられ
、二つのリレーレンズ４．７を経て、対物レンズ８によ
りＸＹテーブル１１の上に置かれた試料１００表面に集
光スポット９を形成して試料を加工する。このとき集光
スポット９は試料上で矢印Ｃの方向に査査させられる。
ここでリレーレンズ４により中間焦点６が形成され矢印
すの方向に走査させられているが、この位置に中間スリ
ット５を置くことにより、中間焦点面を通過するレーザ
光の走丘幅を制限し、これにより試料上の集光スポット
の走査幅を制限する。このときリレーレンズ４およびリ
レーレンズ７の焦点距離を等しくし、これと対物レンズ
８の焦点距離の比を例えば５：１とすれば、中間焦点面
でのスポット径は試料上の集光スポット径の５倍となり
、中ＩＩ】焦点面におけるレーザのパワー密度は試料面
におけるし−ザのパワー密度の１／２５倍となる。した
がって中間スリットをたとえばアルミナなどの耐熱材で
製作すれば、集光スポット９において試料１ｏの加工が
行われる場合においても、中間スリットが加工されるこ
とはない。
すの方向に走査させられているが、この位置に中間スリ
ット５を置くことにより、中間焦点面を通過するレーザ
光の走丘幅を制限し、これにより試料上の集光スポット
の走査幅を制限する。このときリレーレンズ４およびリ
レーレンズ７の焦点距離を等しくし、これと対物レンズ
８の焦点距離の比を例えば５：１とすれば、中間焦点面
でのスポット径は試料上の集光スポット径の５倍となり
、中ＩＩ】焦点面におけるレーザのパワー密度は試料面
におけるし−ザのパワー密度の１／２５倍となる。した
がって中間スリットをたとえばアルミナなどの耐熱材で
製作すれば、集光スポット９において試料１ｏの加工が
行われる場合においても、中間スリットが加工されるこ
とはない。
また、第１図において、■テーブル１１は制御系１３に
より、矢印ｄにて示されるＸ方向、および紙面に垂直な
Ｙ方向Ｉ（駆動される。これによりレーザを照射しガル
バノミラ−３を駆動しつつＸＹテーブル１１を動かすこ
とにより、試料表面を加工して例えば第２図に見られる
ようなパターンを形成しうる。第２図においては１４が
加工部分であり、そのＸ方向の幅りは中間スリットによ
り規定されている。この場合第１図において中間焦点面
と集光スポット面は、リレーレンズ７および対物レンズ
８に関して互に光学的に共役な関係にあるため、中間ス
リット５の像が試料面上に縮小投影されることとなる。
より、矢印ｄにて示されるＸ方向、および紙面に垂直な
Ｙ方向Ｉ（駆動される。これによりレーザを照射しガル
バノミラ−３を駆動しつつＸＹテーブル１１を動かすこ
とにより、試料表面を加工して例えば第２図に見られる
ようなパターンを形成しうる。第２図においては１４が
加工部分であり、そのＸ方向の幅りは中間スリットによ
り規定されている。この場合第１図において中間焦点面
と集光スポット面は、リレーレンズ７および対物レンズ
８に関して互に光学的に共役な関係にあるため、中間ス
リット５の像が試料面上に縮小投影されることとなる。
したがって第２図において加工されたパターン１４の縁
はほけのない鮮明なものとなる。
はほけのない鮮明なものとなる。
さて、第１図の方式において、ガルバノミラ−３の位置
と対物レンズ８の位置は、光走査が行われてもレーザビ
ームが移動しない「走査の節」の位置である。この位置
に対物レンズを置くとレンズの有効径が小さくて良いた
め、この方法が一般的である。しかしながらこの場合、
対物レンズより出る集光ビームが走査の中心を除いて斜
めに出射し、かつ走査位置によって出射角度が異なって
（るため、第６図に見られるように走査位置によって集
光スポットの形状・真円度が変化する。第３図において
矢印Ｃが集光面における走査方向である。１９が走査の
中心における集光スポットの形状を示し、これは試料面
に集光ビームが垂直に入射する場合であるからもっとも
真円度が良好である。１９より右方および左方へと移る
に従がい、真円度が悪（なりスポットの大きさが増大す
るのがみられる。このように走査の位置により集光スポ
ットの大きさや形状が変化することは、パターンの加工
結果に対してきわめて悪い影響を与えることは明らかで
ある。
と対物レンズ８の位置は、光走査が行われてもレーザビ
ームが移動しない「走査の節」の位置である。この位置
に対物レンズを置くとレンズの有効径が小さくて良いた
め、この方法が一般的である。しかしながらこの場合、
対物レンズより出る集光ビームが走査の中心を除いて斜
めに出射し、かつ走査位置によって出射角度が異なって
（るため、第６図に見られるように走査位置によって集
光スポットの形状・真円度が変化する。第３図において
矢印Ｃが集光面における走査方向である。１９が走査の
中心における集光スポットの形状を示し、これは試料面
に集光ビームが垂直に入射する場合であるからもっとも
真円度が良好である。１９より右方および左方へと移る
に従がい、真円度が悪（なりスポットの大きさが増大す
るのがみられる。このように走査の位置により集光スポ
ットの大きさや形状が変化することは、パターンの加工
結果に対してきわめて悪い影響を与えることは明らかで
ある。
第４図はこの点を改良した従来技術であり、光走査の方
法が第１図の場合とは異なっている。第４図においてミ
ラー２７、リレーレンズ２８、対物レンズ３１は一体と
なった光学系筺体２５．２５ａ（２５と２５ａは連結さ
れている）に組み付けられており、光学系筐体２５．２
５ａは水平方向に移動するリニアモータ２６に連結され
ている。レーザ発振器２３より出たレーザビーム２４は
ミラー２７により反射されリレーレンズ２８によって中
間焦点５０を形成した後、対物レンズ３１により集光さ
れて、試料６６の表面に集光スポット３２を形成して試
料を加工する。
法が第１図の場合とは異なっている。第４図においてミ
ラー２７、リレーレンズ２８、対物レンズ３１は一体と
なった光学系筺体２５．２５ａ（２５と２５ａは連結さ
れている）に組み付けられており、光学系筐体２５．２
５ａは水平方向に移動するリニアモータ２６に連結され
ている。レーザ発振器２３より出たレーザビーム２４は
ミラー２７により反射されリレーレンズ２８によって中
間焦点５０を形成した後、対物レンズ３１により集光さ
れて、試料６６の表面に集光スポット３２を形成して試
料を加工する。
リニアモータの高速往復動により光学系筐体２５−２５
ａ、ミラー２７、リレーレンズ２８、対物レンズ３１は
一体となって矢印との方向に高速往復動を行ない、この
結果、集光スポット３２は試料３３の表面を矢印ｇの方
向に走査する。この場合、試料に対して集光入射するレ
ーザ光の光軸は試料面に垂直であるから走査位置により
照射条件が変化することはない。したがって焦点面にお
けるスポット形状は第５図に示すようにどの走査位置に
おいても同一形状で、良好な真円度を有している。この
場合、。
ａ、ミラー２７、リレーレンズ２８、対物レンズ３１は
一体となって矢印との方向に高速往復動を行ない、この
結果、集光スポット３２は試料３３の表面を矢印ｇの方
向に走査する。この場合、試料に対して集光入射するレ
ーザ光の光軸は試料面に垂直であるから走査位置により
照射条件が変化することはない。したがって焦点面にお
けるスポット形状は第５図に示すようにどの走査位置に
おいても同一形状で、良好な真円度を有している。この
場合、。
中間焦点面には固定した中間スリットが設置されており
、焦点面における集光スポットの走査範囲を制限するこ
とは第１図の場合と同様である。しかしながらこの第４
図の場合には重量の大きい光学系をリニアモータで駆動
して走査するため、装置が大きく複雑で高価なものとな
るという問題がある。
、焦点面における集光スポットの走査範囲を制限するこ
とは第１図の場合と同様である。しかしながらこの第４
図の場合には重量の大きい光学系をリニアモータで駆動
して走査するため、装置が大きく複雑で高価なものとな
るという問題がある。
以上のように中間スリットを用いて、光走査幅を制限す
る方式のレーザ加工法においては、安価で小型かつ単純
な装置で走査位置のどこにおいても一様な集光スポット
形状スポット径を得ることは困難であった。
る方式のレーザ加工法においては、安価で小型かつ単純
な装置で走査位置のどこにおいても一様な集光スポット
形状スポット径を得ることは困難であった。
本発明の目的は、中間スリットを用いて光走査幅を制限
する方式のレーザ加工法において、従来技術の欠点をな
くして、走査位置のどこにおいても一様な集光スポット
径と集光スポット形状を得るような、安価で小型かつ単
純な装置を提供するにある。
する方式のレーザ加工法において、従来技術の欠点をな
くして、走査位置のどこにおいても一様な集光スポット
径と集光スポット形状を得るような、安価で小型かつ単
純な装置を提供するにある。
第１図のようにガルバノミラ−にて光走査を行わせる方
式の装置において二つのリレーレンズを通過したビーム
の走査の節の位置に対物レンズを設置せず、走査の節の
位置よりも対物レンズの焦点距離だけ下方に対物レンズ
を置くことにより、対物レンズを通った集光ビームの光
軸が走査位置のどこにおいても試料面に垂直となり、し
たがって集光スポットの形状、寸法が一様であって真円
度がよいものとなるようＫできる。
式の装置において二つのリレーレンズを通過したビーム
の走査の節の位置に対物レンズを設置せず、走査の節の
位置よりも対物レンズの焦点距離だけ下方に対物レンズ
を置くことにより、対物レンズを通った集光ビームの光
軸が走査位置のどこにおいても試料面に垂直となり、し
たがって集光スポットの形状、寸法が一様であって真円
度がよいものとなるようＫできる。
第６図に本発明の実施例を示す。リレーレンズ７より上
方は第６図と同様である。リレーレンズ７を出たビーム
は８ａの位置に走査の節を形成し、これより下方に十分
大きい口径の対物レンズ８ｂを置く。そして走査の節８
ａと対物レンズ８Ｉ）の距離ｆは対物レンズの焦点距離
に等しくする。
方は第６図と同様である。リレーレンズ７を出たビーム
は８ａの位置に走査の節を形成し、これより下方に十分
大きい口径の対物レンズ８ｂを置く。そして走査の節８
ａと対物レンズ８Ｉ）の距離ｆは対物レンズの焦点距離
に等しくする。
したがって走査の節８ａは対物レンズ８ｂの焦点位置に
ある。したがってここより出て対物レンズ８ｂに入射す
るレーザビームは走査の位置にかかわらずすべて対物レ
ンズを通過後は対物レンズの主面。
ある。したがってここより出て対物レンズ８ｂに入射す
るレーザビームは走査の位置にかかわらずすべて対物レ
ンズを通過後は対物レンズの主面。
に垂直な光軸をもつ集光ビームとなって試料面に対して
垂直に入射する。したがって試料表面でのスポットの形
状寸法は第５図に示されるように走査位置にかかわらず
、同一で真円度が良好なものとなる。
垂直に入射する。したがって試料表面でのスポットの形
状寸法は第５図に示されるように走査位置にかかわらず
、同一で真円度が良好なものとなる。
本発明により、中間スリットを用いて光走査幅を制限す
る方式のレーザ加工法において、従来技術の欠点をなく
して、走査位置のどこにおいても一様な集光スポット径
と集光スポット形状を得るような、安価で小型かつ単純
な装置を提供することができる効果を有するものである
。
る方式のレーザ加工法において、従来技術の欠点をなく
して、走査位置のどこにおいても一様な集光スポット径
と集光スポット形状を得るような、安価で小型かつ単純
な装置を提供することができる効果を有するものである
。
第１図は従来技術による中間スリットを用いたレーザ加
工によるパターン形成装置の説明図である。第２図は第
１図の装置により試料表面に加工形成されたパターン説
明図、第３図は第１図の装置により試料表面上に形成さ
れるスポット形状と走査位置の関係説明図、第４図は従
来技術による中間スリットを用いたレーザ加工による他
のパターン形成装置説明図、第５図は第４図および第６
図の装置により試料表面上に形成されるスポット形状と
走査位置の関係説明図、第６図は本発明による中間スリ
ットを用いたレーザ加工によるパターン形成装置の説明
図である。 １・・・・レーザ発振器 ２・・・・・レーザ・ビーム ６・・・・・・ガルバノ・ミラー ４・・・・・リレー・レンズ ５・・・・・・中間スリット ６・・・・・中間焦点 ７・・・・・リレーレンズ ８・・・・・・対物レンズ ９・・・・・集光スポット １０・・・・・・試料 １１・・・・・・ＸＹテーブル １２ａ・・・・・・Ｘ方向モータ １２ｂ・・・・・・Ｙ方向モータ １３・・・・・・制御装置 ａ・・・・・・ガルバノミラ−回転方向ｂ・・・・・・
・・・・中間焦点走査方向Ｃ・・・・・・・・・・・集
光スポット走査方向ｄ・・・・・・・・・・・・テーブ
ル移動方向（Ｘ方向）ｅ・・・・・・・・・・・・ 〃
（Ｙ方向）１４・・・・・・・・・・・レーザ加工部
１５・・・・・・・・・・・・未加工部１６〜２２・・
・・・・焦点面におけるスポット形状Ｃ・・・・・・・
・・・集光スポット走査方向２３ ・・・・・・・・・
レーザ発振器２４・・・・・・・・・・・・レーザビー
ム２５・・・・・・・・・・・光学系筐体２５ａ・・・
・・・・・・ 〃 ２６・・・・・・・・・・・・リニアモータ２７・・・
・・・・・・・・・ミラー ２８・・・・・・・・・・・リレーレンズ２９・・・・
・・・・・・・・中間スリット３０・・・・・・・・・
・・・中間焦点３１・・・・・・・・・・・対物レンズ
３２・・・・・・・・・・・・集光スポット５６・・・
・・・・・試料 ３４・・・・・・ＸＹｆ−プル ３５・・・・・・Ｙ方向モータ ６６・・・・・・Ｙ方向モータ 、 ３７・・・・・制御装置 ｅ・・・・・・光学系移動方向 ｆ・・・・・・中間焦点走査方向 ｇ・・・・・・集光スポット走査方向 ｈ・・・・・・テーブル移動方向（Ｘ方向）才 Ｉ Ｍ 才 ３ 口 オ ４− 図 ２１″１ 才５図 ／６１２ ／７にＬ ／ｆｆ（２／’／１１ 乙区２Ｍ
２２１２０００００００ ン計 ろ Ｄイ
工によるパターン形成装置の説明図である。第２図は第
１図の装置により試料表面に加工形成されたパターン説
明図、第３図は第１図の装置により試料表面上に形成さ
れるスポット形状と走査位置の関係説明図、第４図は従
来技術による中間スリットを用いたレーザ加工による他
のパターン形成装置説明図、第５図は第４図および第６
図の装置により試料表面上に形成されるスポット形状と
走査位置の関係説明図、第６図は本発明による中間スリ
ットを用いたレーザ加工によるパターン形成装置の説明
図である。 １・・・・レーザ発振器 ２・・・・・レーザ・ビーム ６・・・・・・ガルバノ・ミラー ４・・・・・リレー・レンズ ５・・・・・・中間スリット ６・・・・・中間焦点 ７・・・・・リレーレンズ ８・・・・・・対物レンズ ９・・・・・集光スポット １０・・・・・・試料 １１・・・・・・ＸＹテーブル １２ａ・・・・・・Ｘ方向モータ １２ｂ・・・・・・Ｙ方向モータ １３・・・・・・制御装置 ａ・・・・・・ガルバノミラ−回転方向ｂ・・・・・・
・・・・中間焦点走査方向Ｃ・・・・・・・・・・・集
光スポット走査方向ｄ・・・・・・・・・・・・テーブ
ル移動方向（Ｘ方向）ｅ・・・・・・・・・・・・ 〃
（Ｙ方向）１４・・・・・・・・・・・レーザ加工部
１５・・・・・・・・・・・・未加工部１６〜２２・・
・・・・焦点面におけるスポット形状Ｃ・・・・・・・
・・・集光スポット走査方向２３ ・・・・・・・・・
レーザ発振器２４・・・・・・・・・・・・レーザビー
ム２５・・・・・・・・・・・光学系筐体２５ａ・・・
・・・・・・ 〃 ２６・・・・・・・・・・・・リニアモータ２７・・・
・・・・・・・・・ミラー ２８・・・・・・・・・・・リレーレンズ２９・・・・
・・・・・・・・中間スリット３０・・・・・・・・・
・・・中間焦点３１・・・・・・・・・・・対物レンズ
３２・・・・・・・・・・・・集光スポット５６・・・
・・・・・試料 ３４・・・・・・ＸＹｆ−プル ３５・・・・・・Ｙ方向モータ ６６・・・・・・Ｙ方向モータ 、 ３７・・・・・制御装置 ｅ・・・・・・光学系移動方向 ｆ・・・・・・中間焦点走査方向 ｇ・・・・・・集光スポット走査方向 ｈ・・・・・・テーブル移動方向（Ｘ方向）才 Ｉ Ｍ 才 ３ 口 オ ４− 図 ２１″１ 才５図 ／６１２ ／７にＬ ／ｆｆ（２／’／１１ 乙区２Ｍ
２２１２０００００００ ン計 ろ Ｄイ
Claims (1)
- ｔ レーザ発振器と、これから出るレーザビームを角度
偏向する手段と、これより出た偏向レーザビームを対物
レンズに導くためのリレーレンズ群と、対物レンズと、
その先軸に垂直におかれた試料台とから成り、最終リレ
ーレンズから出たレーザビームの形成する走査の節の位
置（光偏向に対してビームの位置が変化しない場所）を
焦点位置とするように対物レンズを設置し、もって対物
レンズを通過するレーザの集光ビームが走査位置のどこ
においても試料の面に対して垂直に入射し、集光スポッ
トの形状・寸法が一様になるように形成されたことを％
徴とするレーザ光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058323A JPS60227219A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058323A JPS60227219A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60227219A true JPS60227219A (ja) | 1985-11-12 |
| JPH0333246B2 JPH0333246B2 (ja) | 1991-05-16 |
Family
ID=13081074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60058323A Granted JPS60227219A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60227219A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248121A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 一軸駆動形多自由度リレー光学系 |
| JPH01248123A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 方向および位置可変形リレー光学系 |
| JPH01159989U (ja) * | 1988-04-21 | 1989-11-07 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5391754A (en) * | 1977-01-21 | 1978-08-11 | Canon Inc | Scannint type photo detector |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP60058323A patent/JPS60227219A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5391754A (en) * | 1977-01-21 | 1978-08-11 | Canon Inc | Scannint type photo detector |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248121A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 一軸駆動形多自由度リレー光学系 |
| JPH01248123A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 方向および位置可変形リレー光学系 |
| JPH01159989U (ja) * | 1988-04-21 | 1989-11-07 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0333246B2 (ja) | 1991-05-16 |
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