JPS62203117A - 光ビ−ムのスキヤンニング装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザトリミング装置などのレーザ加工装置
においてレーザ光を精度良く位置決めし、且つ高速にス
キャンニングすることの出来る光ビームのスキャンニン
グ装置に関する。

〔従来の技術〕

レーザトリミング装置によってハイブリッドＩＣのイン
ダクタ、キャパシタ、レジスタなどを希望値になるよう
にトリミングする場合、レーザ光を数μｍの精度で位置
決めし、且つ高速度でスキャンニングする必要がある。

現在、レーザ光をスキャンニングする方法は一般的に２
種類ある。

第１は、スキャンニング光学系を数値制御ＸＹテーブル
に搭載し、そのテーブルを移動させることによってスキ
ャンニングする方式である。

第２は、特別に研磨した大型の非球面レンズの焦点近傍
に、振れ角度を制御できるレーザ光反射ミラー付ガルバ
ノメータ駆動装置を２軸配置し、この反射ミラーを角度
制御して振らすことにより、非球面レンズ下の被加工物
にレーザ光をスキャンニングする方式である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

レーザトリミングにおいて、レーザビームのスキャンニ
ングは２次元平面内で行われるのが一般的であり、従っ
て２細則時の走査機能が必要である。

前記第１の方法においては、スキャンニング光学系を載
せた移動テーブルを、片方の移動テ−プルに載せる構造
になる為に駆動系の重量が重くなる。

その結果、スキャンニングの立ち上がり特性が悪く、高
速スキャンニングの妨げになるだけでなく１位置決め停
止時の振動が２軸に発生し。

それらが重なり合うこととあいまって、その防振対策が
難しく、従って余振時間も長くなる問題点があった。

第２の方法は、レーザ光の位置決めにガルバノメータの
振れ角度を微細に制御する方式であるが、振れ角度の精
度を上げるためには複雑な制御系が必要であり、１００
■Ｘ１００■程度のスキャンニング範囲のものでは、第
１の方式に比べ約１桁端度が悪いのが一般的である。

加工部でのレーザ光の位置精度は非球面レンズの性能に
も左右されるために、精度の高い非球面レンズが必要と
なるが、このレンズの製作が難しく高価なものとなる欠
点もある。

又、その光学系の構成上、被加工物を観察するための観
察光軸をレーザ光軸と同軸にとることが菫しく、加工点
の位置決めには加工用レーザ光と同軸にある可視レーザ
光１例えばＨｅ　Ｎ　ｅレーザを特別に配置し、そのレ
ーザ光の被加工物への照射位置を用いて合わせる方式で
あり微細な位置合わせが因業であるという問題点をもっ
ている。

〔問題を解決するための手段〕

以上の欠点を解消するための１つの手段として本発明は
、加工面に開口した２つの反射面をもつ直角反射体と、
上記反射体に入射し、前記加工面に集光する光ビーム発
生装置と、前記直角反射体をその稜に直角で、且つ前記
加工面に平行に移動させる機構とからなる光ビームのス
キャンニング装置を提供するものである。

第１図及び第２図は、本発明にかかる光ビームのスキャ
ンニング装置を説明した図である。

本発明の主旨を要領よく理解するために、第１図におい
て１軸の光ビームのスキャンニング装置を説明する。

まず初めに、用語の定義から始めよう。直角反射体１と
は、反射面として働く２つの平面の交線の作る稜２（以
下後という）に対し、垂直な断面におい°Ｃ１２つの反
射面である２辺の切り口のなす角度が直角であるものを
いう。

直角反射体の例としては、直角プリズム、平面鏡を２枚
直角に組み合わせた反射体などがある。

光ビーム発生装置とは、レーザ発振器６とそのレーザ光
７を加工面５に集光するための凸レンズ８を組み合わせ
た装置をいう。

さて第１図において直角反射体１を、移動方向４と直角
反射体１の稜２が直交するように移動テーブル３に固定
する。

又、移動テーブル３の移動方向４は、加工面５と平行で
ある。

レーザ発振器６から出るレーザ光７は、凸レンズ８を通
り、収束レーザ光９となり直角反射体１により反射され
て反射レーザ光１０となり加工面５に集光される。

〔作用〕

移動テーブル３により直角反射体１を距離Ｌ１移動した
とき、収束レーザ光９は点線で表わした移動後の直角反
射体１′により加工面５に集光される。移動前の反射レ
ーザ光１０の加工面５の集光位置と、移動後の反射レー
ザ光１１の加工面５の集光位置の間隔であるレーザ光の
スキャンニング量Ｌ２は直角反射体１の移動量Ｌ１の２
倍となる。

又、移動前の凸レンズ８よりの収束レーザ光９が、直角
反射体１により反射されて戻り、反射レーザ光１０とな
り加工面５に集光するまでの収束レーザ光９の光路長は
、移動後の直角反射体１′により反射されて戻り１反射
レーザ光１１となり加工面５に集光するまでの光路長と
同じである。

直角反射体１の移動テーブル３への固定について、直角
反射体１の稜２を回転軸として直角反射体１を傾けると
き、収束レーザ光９が前記反射面２面を反射する条件を
満たせば、どの角度に固定しても作用は変らない。

これは直角反射面の作用により、反射レーザ光１０の光
軸の方向が直角反射体１の上記取り付は角度によらず不
変であることによる。

このことにより取り付は精度の許容範囲を広く取ること
が出来る。

次に直角反射体１の稜２の加工面５に対しての傾きの範
囲は、これ又、収束レーザ光９が前記反射面２面を反射
する条件を満たせばどの角度に固定しても良い。

これは稜２の傾きによる影響は、反射レーザ光１０が稜
２の傾きの２倍の角度で傾き、稜２の直線方向にずれて
加工面５に当り、その光路長が変化するだけであり、前
記いずれの固定条件においても、直角反射体１の移動方
向４によるレーザ光のスキャンニング量に対する作用と
光路長に対する作用について、何ら影響を及ぼさない。

このように直角反射体１を移動テーブル３により移動す
ることによって、反射レーザ光のスキャンニング量を直
角反射体１の移動量の２倍とすることが出来るだけでな
く、その光路長をスキャンニング量にかかわりなく一定
とすることが出来る。

〔実施例〕

第２図は１本発明の一実施例であり、レーザトリミング
装置に使用する光ビームスキャンニング装置である。

２つの反射面により形成される稜に対し、垂直な断面が
直角二等辺三角形で、且つその長辺面が前記後に平行で
ある直角プリズム１２，１４の長辺面を互いに平行に対
向させ、Ｘ軸、Ｙ軸のビーム移動範囲に直角プリズム１
２，１４が干渉しないように独立に配置しである。

直角プリズム１２は、２つの反射面により形成される稜
が、Ｘ軸と直角の方向となるようにＸ軸駆動用リニアモ
ーターテーブル１３に固定されている。

又、直角プリズム１４は、２つの反射面により形成され
る稜がＹ軸と直角の方向となるように、Ｙ軸駆動用リニ
アモーターテーブル１５に固定されている。Ｘ軸、Ｙ軸
のテーブルの移動方向は加工面２０と平行である。

Ｙ軸のプリズム１４は、Ｘ軸と独立に移動するために１
反射面２面の稜に平行な幅をＸ軸のレーザ光Ａのスキャ
ンニング範囲より大きくしである。

レンズ光軸Ｂは、直角プリズム１２の長辺面に対して垂
直に入射するように配置される。

レーザ光Ａは、凸レンズ１６により対物レンズ１８の結
像点Ｃに集光され、更にレーザ光を選択的に反射する４
５６に配置されたダイクロイックミラー１７により対物
レンズ１８の光軸Ｂに合わせて反射される。

対物レンズ１８を通ったレーザ光Ａは、直角プリズム１
２及び直角プリズム１４により反射されて加工面２ｏに
集光される。

リニアモーター駆動のテーブル１３により直角プリズム
１２をＸ軸方向に動かすことにより対物レンズ１８で収
束されるレーザ光Ａは、Ｘ軸方向にスキャンニングされ
Ｙ軸のプリズム１４の反射面２面の稜と平行にＹ軸プリ
ズム内を移動し且つ反射されて、加工面２０のＸ軸に平
行にスキャンニングされる。

又、リニアモーター駆動のテーブル１５により直角プリ
ズム１４をＹ軸方向に動かすことにより、対物レンズ１
８で収束されるレーザ光Ａは、加工面２０のＹ軸に平行
にスキャンニングされる。

以上のように、Ｘ、Ｙ２軸にレーザ光Ａをスキャンニン
グしても、対物レンズ１８と加工面２０までの光路長が
変化しないので、加工面２０でのレーザ光のスポットサ
イズは一定である。

加工面のパターンは、レーザ光と逆の光路にてＹ軸直角
プリズム１４及びＸ軸直角プリズム１２を通り対物レン
ズ１８を通りダイクロイックミラー１７を通過してテレ
ビカメラ１９の撮像管面に結像する。

この結像のピントは、前記のようにＸ軸、Ｙ軸にスキャ
ンニングしても、対物レンズ１８と加工面までの光路長
が変化しない為にずれない。

この像は、テレビ画面に映し出されて観察される。

この構成により、Ｘ軸すニアモーターテーブル１３及び
Ｙ軸すニアモーターテーブル１５を数値制御して、直角
プリズム１２．１４を移動することにより総合性能とし
て、光ビームのスキャンニング最大加速度、約８Ｇ、光
ビームのスキャンニング最大スピード、約３０００ｍ／
ＢｅＱ、繰返し位置精度±２．５μｍのレーザトリミン
グ月光ビームスキャンニング装置を実現することが出来
た。

〔発明の効果〕

本発明の結果、Ｘ軸、Ｙ軸の移動テーブルを独立に配置
できるだけでなく、そのテーブルのストロークを光ビー
ムのスキャンニング範囲の半分にすることが出来る為に
、移動テーブルの小型化、軽量化が計れ、移動テーブル
の応答速度を上げることが出来た８ 更に、光ビームのスキャンニング速度はテーブル移動速
度の２倍になり、在来の装置に比して２倍以上の速度を
もつ光ビームのスキャンニング装置が実現出来た。

その結果本発明は、ハイブリッドＩＣなどのレーザトリ
ミング装置において高速度動作を可能にし、且つ高精度
のトリミングを実現する道を拓くことになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の発明を説明するための一配置例である
。 第２図は、第２の発明を説明するための一配置例である
とともに１本発明を実施したレーザトリミング装置に使
用する光ビームスキャンニング装置の説明図である。 １　　、、、、、、直角反射体 １　’　、、、、、、移動後の直角反射体２　　、、、
、、、直角反射体の稜 ３　　、、、、、、移動テーブル ４　　、、、、、、移動方向 ５　　、、、、、、加工面 ６　　、、、、、、レーザ発振器 ７　　、、、、、、レーザ光 ８　　、、、、、、凸レンズ ９　　、、、、、、収束レーザ光 １０　　、、、、、、反射レーザ光 １１　　、、、、、、移動後の反射レーザ光Ｌ１．．．
．．．テーブル移動量 り、　、、、、、、スキャンニング量 １２　　、、、、、、Ｘ軸直角プリズム１３　　、、、
、、、Ｘ軸駆動用リニアモーターテーブル １４　　、、、、、、Ｙ軸直角プリズム１５　　、、、
、、、Ｙ軸駆動用リニアモーターテーブル １６　　、、、、、、レーザ用凸レンズ１７　　、、、
、、、ダイクロイックミラー１８　　、、、、、、対物
レンズ １９　　、、、、、、テレビカメラ ２０　　、、、、、、加工面 Ａ　　、、、、、、レーザ光 Ｂ　　、、、、、、対物レンズの光軸 Ｃ、、、、、、対物レンズの結像点 −第　１　図 ｙ１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　加工面に開口した２つの反射面をもつ直角反射体と、
   上記反射体に入射し前記加工面に集光する光ビーム発生
   装置と、前記直角反射体をその稜に直角で、且つ前記加
   工面に平行に移動させる機構とからなる光ビームのスキ
   ャンニング装置。