TWI586468B - 雷射加工方法及裝置 - Google Patents

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TWI586468B
TWI586468B TW104135222A TW104135222A TWI586468B TW I586468 B TWI586468 B TW I586468B TW 104135222 A TW104135222 A TW 104135222A TW 104135222 A TW104135222 A TW 104135222A TW I586468 B TWI586468 B TW I586468B
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深堀秀則
伊藤健治
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三菱電機股份有限公司
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Description

雷射加工方法及裝置
本發明係有關藉由照射雷射光束(laser beam)來對被加工物進行加工的雷射加工方法及裝置。
在雷射加工裝置中，會有雷射振盪器的輸出因雷射振盪器的經時劣化或個體差而逐漸降低的情況。若雷射振盪器的輸出下降，便有可能無法對被加工物進行必要的加工。具體而言，有可能無法對被加工物開設所期望之直徑的孔。
就相關技術而言，下述專利文獻1揭示了一種技術，係在開口部(aperture)與雷射振盪器之間設置可動透鏡(lens)，令可動透鏡的位置變化使開口部上的雷射光束徑變化以調整通過開口部後的雷射功率(power)，藉此而提高加工的再現性。
此外，下述專利文獻2揭示了一種技術，係相應於工件(work)的高度令聚光透鏡移動以使雷射光束的焦點聚焦於工件表面，藉此而獲得所期望之加工寬度。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本國特開2000-176661號公報
專利文獻2：日本國特開2009-208093號公報
然而，在上述專利文獻1記載的技術中，若將開口部上的雷射光束徑縮小，通過開口部後的雷射光束的強度分布(profile)在光軸部與邊緣部之差異便會變大。並且，到達被加工物的雷射光束的邊緣部的強度不足而有可能無法開設所期望之直徑的孔。
此外，上述專利文獻2記載的技術不具備開口部，而未揭示以開口部調整雷射光束的能量(energy)。亦即，其並未考量到從雷射振盪器射出的雷射光束的能量會因雷射振盪器的經時劣化或個體差而逐漸降低。此外，上述專利文獻2記載的技術乃係相應於工件的高度令聚光透鏡移動來使雷射光束的焦點聚焦於工件表面之技術。
本發明係鑒於上述情事而研創，目的在於獲得即使雷射振盪器的輸出下降，仍能夠對被加工物進行所期望之雷射加工的雷射加工方法及裝置。
為了解決上述課題並達成目的，本發明的雷射加工方法係含有下述步驟：第1步驟，係令將從雷射振盪器射出的雷射光束照射至遮罩(mask)的入射光學系統，朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方 向移動，以調整通過前述遮罩的開口部後的雷射光束的能量；及第2步驟，係根據前述入射光學系統的移動，令將通過前述開口部後的雷射光束照射至被加工物的轉寫光學系統，朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方向移動，以調整雷射光束在被加工物的被加工表面的直徑；第2步驟係使被加工物的被加工表面上的高於加工臨限值的部分的光束徑增大。
本發明的雷射加工方法及裝置係達到即使雷射振盪器的輸出下降，仍能夠對被加工物進行所期望之雷射加工的效果。
1、1A、1B、81‧‧‧雷射加工裝置
2、2A、82‧‧‧雷射振盪器
3、83‧‧‧入射光學系統
4‧‧‧第1驅動部
5、85‧‧‧遮罩
5a、85a‧‧‧開口部
6、86‧‧‧傳送光學系統
7、87‧‧‧轉寫光學系統
8‧‧‧第2驅動部
9‧‧‧載台
10‧‧‧第3驅動部
11‧‧‧感測器
12‧‧‧記憶部
12a至12c‧‧‧表
13、88‧‧‧控制部
14、89‧‧‧被加工物
15a至15d、90a至90d‧‧‧雷射光束
16、18、100‧‧‧雷射光束的行進方向
17、19、101‧‧‧雷射光束的行進方向的反方向
20、91‧‧‧聚光點
30、31、35、92、94至96‧‧‧雷射光束的強度分布
32‧‧‧雷射光束的含有光軸的部分
33、34、97、98‧‧‧雷射光束的周緣部
36、93‧‧‧直徑
37、99‧‧‧加工臨限值
40至44、60至63‧‧‧線
45至49、64至67‧‧‧交點
84‧‧‧驅動部
S100、S102、S104、S106、S108、S110、S112、S120、S122‧‧‧步驟
第1圖係顯示實施形態1的雷射加工裝置的構成之圖。
第2圖係顯示實施形態1中通過開口部後的雷射光束的強度分布之圖。
第3圖係顯示實施形態1中在被加工物的被加工表面的雷射光束的強度分布之圖。
第4圖係顯示實施形態1中在被加工物的被加工表面的雷射光束的強度分布之圖。
第5圖係顯示實施形態1的雷射加工方法之流程圖(flowchart)。
第6圖係顯示實施形態1中入射光學系統的位置、轉寫光學系統的位置與加工孔徑之關係之圖表(graph)。
第7圖係顯示實施形態1中記憶部所記憶的表(table)之圖。
第8圖係顯示實施形態1的雷射加工方法之流程圖。
第9圖係顯示實施形態1中調整雷射加工裝置的雷射光束的能量時的樣子之圖。
第10圖係顯示實施形態2的雷射加工裝置的構成之圖。
第11圖係顯示實施形態3的雷射加工裝置的構成之圖。
第12圖係顯示實施形態3中入射光學系統的位置、轉寫光學系統的位置與加工孔徑之關係之圖表。
第13圖係顯示實施形態3中記憶部所記憶的表之圖。
第14圖係顯示比較例的雷射加工裝置的構成之圖。
第15圖係顯示比較例中在遮罩上的雷射光束的強度分布之圖。
第16圖係顯示比較例中通過開口部後的雷射光束的強度分布之圖。
第17圖係顯示比較例中在遮罩上的雷射光束的強度分布之圖。
第18圖係顯示比較例中通過開口部後的雷射光束的強度分布之圖。
以下，根據圖式，詳細說明本發明的實施形態的雷射加工方法及裝置。另外，本發明並不受下述的 實施形態所限定。
實施形態1.
第1圖係顯示實施形態1的雷射加工裝置的構成之圖。如第1圖所示，雷射加工裝置1係具備：雷射振盪器2，係射出雷射光束15a；入射光學系統3，係射入有雷射光束15a；及第1驅動部4，係使入射光學系統3朝雷射光束15a的行進方向16或雷射光束15a的行進方向16的反方向17移動。
此外，雷射加工裝置1更具備：遮罩5，係具有讓通過入射光學系統3後的雷射光束15b的一部分通過的開口部(aperture)5a；傳送光學系統6，係傳送通過開口部5a後的雷射光束15c；轉寫光學系統7，係射入有由傳送光學系統6傳送來的雷射光束15c，將開口部5a的呈像轉寫至被加工物14的被加工表面上；及第2驅動部8，係使轉寫光學系統7朝雷射光束15c的行進方向18或雷射光束15c的行進方向18的反方向19移動。
此外，雷射加工裝置1又更具備：載台(table)9，係載置被加工物14；第3驅動部10，係使載台9朝與雷射光束15c的行進方向18交叉之方向移動；感測器(sensor)11，係設置在載台9上，測量雷射光束15c；記憶部12，係記憶表12a；及控制部13，係控制雷射振盪器2、第1驅動部4、第2驅動部8及第3驅動部10。
在第1圖中，入射光學系統3為一片透鏡， 但亦可為複數片透鏡。入射光學系統3係能夠朝雷射光束15a的行進方向16或雷射光束15a的行進方向16的反方向17移動。控制部13係藉由令入射光學系統3移動而能夠調節射入遮罩5的雷射光束15b的光束徑。藉此，控制部13係能夠變更雷射光束15c相對於雷射光束15b全體的比率，從而能夠調節雷射光束15c的能量。
入射光學系統3係在初始時，定位在雷射光束15c的能量成為適合被加工物14之加工的能量之位置。另外，以下係將此時的入射光學系統3的位置稱為入射光學系統3的基準位置。
傳送光學系統6係以一片或複數片鏡子(mirror)構成。傳送光學系統6係亦可含有掃描(scan)鏡。掃描鏡係例如為電鏡(galvano mirror)。轉寫光學系統7係亦可為f θ透鏡。
轉寫光學系統7係在初始時，定位在將開口部5a的呈像，投影於被加工物14的被加工表面上之位置。另外，以下係將此時的轉寫光學系統7的位置稱為轉寫光學系統7的基準位置。
接著，針對雷射加工裝置1的動作的概要進行說明。從雷射振盪器2射出的雷射光束15a係首先射入入射光學系統3。藉由入射光學系統3改變雷射光束15a的光束徑後的雷射光束15b，係射入遮罩5。在第1圖中，雷射光束15b係先在聚光點20聚光後，再發散而射入遮罩5，但亦可在維持聚光的狀態下射入遮罩5，亦可形成準直 (collimate)光後再射入遮罩5。
控制部13係以使雷射光束15b在遮罩5上的光束徑成為比開口部5a的開口徑更大的方式，控制入射光學系統3的位置。藉此，雷射光束15b的一部分係通過開口部5a，成為雷射光束15c。此時，即使雷射光束15a的能量因雷射振盪器2的個體差或經時劣化而下降，控制部13係仍以使通過開口部5a後的雷射光束15c的能量成為一定的方式，調整入射光學系統3的位置。
具體而言，若從雷射振盪器2射出的雷射光束15a的能量下降，控制部13就令入射光學系統3朝雷射光束15a的行進方向16移動，以縮小雷射光束15b在遮罩5上的光束徑。藉此，控制部13便能夠提高雷射光束15c相對於雷射光束15b全體的比率，從而能夠保持雷射光束15c的能量。
通過開口部5a後的雷射光束15c係藉由傳送光學系統6而射入轉寫光學系統7。轉寫光學系統7係將開口部5a的呈像轉寫到被加工物14的被加工表面上。藉此，在被加工物14形成相應於開口部5a開口徑的加工孔。另外，加工孔係可為有底孔，亦可為貫通孔。
此處，針對比較例進行說明。第14圖係顯示比較例的雷射加工裝置的構成之圖。如第14圖所示，雷射加工裝置81係具備：雷射振盪器82，係射出雷射光束90a；入射光學系統83，係射入雷射光束90a；及驅動部84，係使入射光學系統83朝雷射光束90a的行進方向100或雷 射光束90a的行進方向100的反方向101移動。
此外，雷射加工裝置81更具備：遮罩85，係具有讓通過入射光學系統83後的雷射光束90b的一部分通過的開口部85a；傳送光學系統86，係傳送通過開口部85a後的雷射光束90c；轉寫光學系統87，係射入由傳送光學系統86傳送來的雷射光束90c，將開口部85a的呈像轉寫至被加工物89的被加工表面上；控制部88，係控制雷射振盪器82及驅動部84。
從雷射振盪器82射出的雷射光束90a係首先射入入射光學系統83。藉由入射光學系統83改變雷射光束90a的光束徑後的雷射光束90b係射入遮罩85。在第14圖中，雷射光束90b係先在聚光點91聚光後，再發散而射入遮罩85。
通過開口部85a後的雷射光束90c係藉由傳送光學系統86而射入轉寫光學系統87。轉寫光學系統87係將開口部85a的呈像轉寫到被加工物89的被加工表面上。藉此，在被加工物89形成相應於開口部85a開口徑的加工孔。
第15圖係顯示比較例中在遮罩上的雷射光束的強度分布之圖。第16圖係顯示比較例中通過開口部後的雷射光束的強度分布之圖。另外，雷射光束的強度分布亦會稱為光束形狀或模態(mode)形狀。
如第15圖所示，在遮罩85上的雷射光束90b的強度分布92為高斯(gauss)形狀。此外，雷射光束90b 的一部分係通過具有直徑93的開口部85a。如第16圖所示，通過開口部85a後的雷射光束90c的強度分布94係具有直徑93。此時，雷射光束90c全體的光束強度係高於加工臨限值99，能夠在被加工物89形成所期望之直徑的加工孔。
接著，針對雷射光束90a的能量因雷射振盪器82的個體差或經時劣化而下降的情形進行說明。
此時，再次參照第14圖，控制部88係令入射光學系統83朝雷射光束90a的行進方向100移動，以縮小雷射光束90b在遮罩85上的光束徑。藉此，控制部88便能夠提高雷射光束90c相對於雷射光束90b全體的比率，從而能夠保持雷射光束90c的能量。
第17圖係顯示比較例中在遮罩上的雷射光束的強度分布之圖。第18圖係顯示比較例中通過開口部後的雷射光束的強度分布之圖。
如第17圖所示，遮罩85上的雷射光束90b的強度分布95為高斯形狀。其中，因雷射光束90b的直徑變得比第15圖所示的雷射振盪器82的輸出下降前的強度分布92小，因此在遮罩85上的雷射光束90b的強度分布95係變成尖銳的形狀。此外，通過開口部85a的部分包括到雷射光束90b的周緣部之光束強度低的部分。
此外，雷射光束90b的一部分係通過具有直徑93的開口部85a。如第18圖所示，通過開口部85a後的雷射光束90c的強度分布96係具有直徑93。此時，雷射 光束90c的含有光軸的部分的光束強度係高於加工臨限值99。但雷射光束90c的周緣部97及98的光束強度係低於加工臨限值99。因此，雷射加工裝置81係無法在被加工物89形成所期望之徑的加工孔。具體而言，雷射加工裝置81只能夠在被加工物89形成直徑比所期望之直徑更小的加工孔。
接著，針對實施形態1的雷射加工方法的原理進行說明。第1圖所示的雷射加工裝置1的光學系統係構成為將開口部5a的呈像轉寫到被加工物14上，因此加工孔的直徑係取決於開口部5a的開口徑。
然而，當雷射振盪器82的輸出下降而控制部13以使射入遮罩5的雷射光束15b的光束徑縮小的方式進行控制時，通過開口部5a後的雷射光束15c的強度分布係變成尖銳的形狀。
第2圖係顯示實施形態1中通過開口部後的雷射光束的強度分布之圖。在第2圖所示的通過開口部5a後的雷射光束15c的強度分布30中，係包括到周緣部之光束強度低的部分。
第3圖係顯示實施形態1中在被加工物的被加工表面的雷射光束的強度分布之圖。在第3圖所示的在被加工物14的被加工表面的雷射光束15d的強度分布31中，被加工物14表面的雷射光束15d的含有光軸的部分32的光束強度係高於加工臨限值37。但雷射光束15d的周緣部33及34的光束強度係低於加工臨限值37。因此，雷 射加工裝置1係無法在被加工物14形成所期望之直徑的加工孔。具體而言，雷射加工裝置1只能夠在被加工物14形成直徑比所期望之直徑更小的加工孔。
對此，控制部13係令轉寫光學系統7從使開口部5a的呈像投影於被加工物14上的基準位置起，朝雷射光束15d的行進方向18移動。亦即，控制部13係將開口部5a的呈像從被加工物14的被加工表面更朝雷射光束15d的行進方向18挪移。藉此，控制部13係使在被加工物14的被加工表面上的開口部5a的呈像模糊化。另外，所謂使在被加工物14的被加工表面上的開口部5a的呈像模糊化，係指令在被加工物14的被加工表面上的開口部5a的呈像的輪廓及濃淡分界變得不明顯而使之模糊化。藉此，控制部13便將在被加工物14的被加工表面上的雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的光束徑擴大。藉此，雷射加工裝置1係使加工孔的直徑增大為所期望之加工孔徑，從而能夠形成所期望之直徑的加工孔。
第4圖係顯示實施形態1中在被加工物的被加工表面的雷射光束的強度分布之圖。控制部13係令轉寫光學系統7從使開口部5a的呈像投影於被加工物14上的基準位置起，朝雷射光束15d的行進方向18挪移。亦即，控制部13係將開口部5a的呈像從被加工物14的被加工表面更朝雷射光束15d的行進方向18挪移。藉此，控制部13係使在被加工物14的被加工表面上的開口部5a的呈像模糊化。藉此，控制部13便將在被加工物14的被加工表 面上的雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的光束徑擴大。
在第4圖所示的在被加工物14的被加工表面的雷射光束15d的強度分布35中，因雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的光束徑擴大，因此能夠形成必要尺寸之直徑36的加工孔。另外，強度分布35之所以變成波浪形狀，乃係將轉寫光學系統7從投影位置挪移所造成的繞射的影響。
接著，針對實施形態1的雷射加工方法的程序進行說明。第5圖係顯示實施形態1的雷射加工方法之流程圖。第5圖所示的流程圖係顯示取得入射光學系統3的位置、轉寫光學系統7的位置與加工孔徑之關係的方法之流程圖。第5圖所示的流程圖係可在設置雷射加工裝置1時執行，亦可在更換雷射振盪器2時執行。此外，執行第5圖所示流程圖的程式(program)係可預先記憶在記憶部12。
首先，在步驟(step)S100中，控制部13係驅動雷射振盪器2，對被試驗物進行加工。接著，在步驟S102中，控制部13係取得轉寫光學系統7的位置與加工孔徑之關係。
接著，在步驟S104中，控制部13係判定轉寫光學系統7是否已到達測量末端。在步驟S104中判定為轉寫光學系統7未到達計量末端時(否)，控制部13就在步驟S106中令轉寫光學系統7移動一個基準量，並令處理跳 至步驟S100。另外，一個基準量係例如為微米(micrometer)的數量級(order)。
另一方面，在步驟S104判定為轉寫光學系統7已到達測量末端時(是)，控制部13係在步驟S108中判定入射光學系統3是否已到達計測末端。在步驟S108中判定為入射光學系統3未到達計測末端時(否)，控制部13就在步驟S110中令入射光學系統3移動一個基準量。另外，一個基準量係例如為毫米(millimeter)的數量級。
接著，在步驟S112中，控制部13係將轉寫光學系統7退回基準位置，令處理跳至步驟S100。
另一方面，在步驟S108中判定為入射光學系統3已到達測量末端時(是)，控制部13係結束處理。
另外，以藉由令雷射加工裝置1實際照著第5圖所示流程圖動作來取得入射光學系統3的位置、轉寫光學系統7的位置與加工孔徑之關係為較佳。但亦可藉由模擬(simulation)執行第5圖所示流程圖來取得入射光學系統3的位置、轉寫光學系統7的位置與加工孔徑之關係。
第6圖係顯示實施形態1中入射光學系統的位置、轉寫光學系統的位置與加工孔徑之關係之圖表。第6圖所示的圖表乃係藉由模擬執行第5圖所示流程圖而取得。
在第6圖所示的圖表中，橫軸代表轉寫光學系統7的位置，縱軸代表在被加工物14的被加工表面上的雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的直徑。此外，以 「-」代表係令轉寫光學系統7朝雷射光束15d的行進方向18側移動，以「+」代表係令轉寫光學系統7朝雷射光束15d的行進方向18的反方向19側移動。
在第6圖中係顯示入射光學系統3的位置為基準位置之情況、入射光學系統3的位置為距基準位置-1mm的位置之情況、入射光學系統3的位置為距基準位置-2mm的位置之情況、入射光學系統3的位置為距基準位置-3mm的位置之情況及入射光學系統3的位置為距基準位置-4mm的位置之情況。其中，以「-」代表係令入射光學系統3朝雷射光束15b的行進方向16側移動。
線40乃係入射光學系統3的位置為基準位置時的取樣(sample)點的近似直線。線41乃係入射光學系統3的位置為距基準位置-1mm時的取樣點的近似直線。線42乃係入射光學系統3的位置為距基準位置-2mm時的取樣點的近似直線。線43乃係入射光學系統3的位置為距基準位置-3mm時的取樣點的近似直線。線44乃係入射光學系統3的位置為距基準位置-4mm時的取樣點的近似直線。
此處，所期望之加工孔徑定為50μm。此時，求取線40、線41、線42、線43及線44與在被加工物14的被加工表面上的雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的直徑=50μm之交點45、交點46、交點47、交點48及交點49。而交點45、交點46、交點47、交點48及交點49的橫軸的值係成為轉寫光學系統7在入射光學系統3的位置為基準位置時、入射光學系統3的位置為距基準位 置-1mm的位置時、入射光學系統3的位置為距基準位置-2mm的位置時、入射光學系統3的位置為距基準位置-3mm的位置時及入射光學系統3的位置為距基準位置-4mm的位置時應該配置的位置。
具體而言，當入射光學系統3的位置為基準位置時，轉寫光學系統7的位置係成為距基準位置-140μm。此外，當入射光學系統3的位置為距基準位置-1mm的位置時，轉寫光學系統7的位置係成為距基準位置-120μm。此外，當入射光學系統3的位置為距基準位置-2mm的位置時，轉寫光學系統7的位置係成為距基準位置-95μm。此外，當入射光學系統3的位置為距基準位置-3mm的位置時，轉寫光學系統7的位置係成為距基準位置-70μm。此外，當入射光學系統3的位置為距基準位置-4mm的位置時，轉寫光學系統7的位置係成為距基準位置-25μm。
第7圖係實施形態1的記憶部所記憶的表之圖。第7圖所示的表12a乃係根據第6圖的圖表而記述有入射光學系統3的位置與雷射光束15d在被加工物14的被加工表面的直徑成為所期望之直徑時的轉寫光學系統7的位置之關係。
第8圖係顯示實施形態1的雷射加工方法之流程圖。第8圖所示的流程圖係顯示進行雷射加工時調整雷射加工裝置1的方法之流程圖。第8圖所示流程圖之處理係可於每次進行雷射加工時執行，亦可在每日運轉之前 執行，亦可斟酌雷射振盪器2的輸出的下降情況執行。此外，執行第8圖所示流程圖之處理的程式係可記憶在記憶部12。
首先，在步驟S120中，控制部13係令入射光學系統3朝雷射光束15a的行進方向16或雷射光束15a的行進方向16的反方向17移動，以調整通過開口部5a後的雷射光束15c的能量。
第9圖係顯示實施形態1中調整雷射加工裝置的雷射光束的能量時的樣子之圖。如第9圖所示，控制部13係令第3驅動部10驅動使載台9移動，使感測器11位於雷射光束15d的光軸上。接著，控制部13係一邊監測(monitor)感測器11測量的雷射光束15d的能量，一邊令入射光學系統3移動，藉此而將射入感測器11的雷射光束15d的能量調整成所期望之值。
再次參照第8圖，在步驟S122中，控制部13係根據入射光學系統3的移動，令轉寫光學系統7朝雷射光束15d的行進方向18或雷射光束15d的行進方向18的反方向19移動，以調整在被加工物14的被加工表面上的雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的光束徑。此時，控制部13係能夠藉由參照第7圖所示的表12a來決定與入射光學系統3的位置對應的轉寫光學系統7的位置。
另外，雖然在上述中係採用在記憶部12記憶表12a來決定與入射光學系統3的位置對應的轉寫光學系統7的位置，但亦可採用不在記憶部12記憶表12a的態 樣。具體而言，亦能夠由操作人員一邊操作雷射加工裝置1，一邊以使在被加工物14的被加工表面上的雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的直徑成為所期望之直徑的方式調整轉寫光學系統7的位置。此外，亦能夠由操作人員一邊操作雷射加工裝置1，一邊以使實際形成在被加工物14的加工孔徑成為所期望之直徑的方式調整轉寫光學系統7的位置。
如上述說明，依據實施形態1，即使雷射振盪器2的輸出下降，仍能夠在被加工物14形成必要尺寸之直徑的加工孔。因此，依據實施形態1，能夠延長雷射振盪器2的可使用期間，從而能夠減少雷射振盪器2的更換頻度。因此，依據實施形態1，能夠降低雷射加工的成本(cost)。
實施形態2.
第10圖係顯示實施形態2的雷射加工裝置的構成之圖。實施形態2的雷射加工裝置1A係具備能夠輸出表示雷射輸出之信號的雷射振盪器2A以取代實施形態1的雷射加工裝置1的雷射振盪器2。
控制部13係能夠藉由從雷射振盪器2A接收的表示雷射輸出之信號而取得雷射振盪器2A的輸出。若能夠取得雷射振盪器2A的雷射輸出，便能夠決定雷射光束15c的能量成為所期望之能量時的入射光學系統3的位置。因此，預先取得表示雷射輸出之信號與雷射光束15c 的能量成為所期望之能量時的入射光學系統3的位置之關係，將記述有表示雷射輸出之信號與雷射光束15c的能量成為所期望之能量時的入射光學系統3的位置之關係的表12b預先記憶在記憶部12。
控制部13係根據從雷射振盪器2A接收的表示雷射輸出之信號，參照表12b決定入射光學系統3的位置，令入射光學系統3移動。此外，控制部13係根據入射光學系統3的移動，參照表12a決定轉寫光學系統7的位置，令轉寫光學系統7移動。
如上述說明，依據實施形態2，能夠省下以感測器11測量雷射光束15d的能量之作業。因此，依據實施形態2，能夠使雷射加工的效率提升。
另外，在上述實施形態1及實施形態2中係顯示將入射光學系統3的位置與轉寫光學系統7的位置之關係預先記憶在記憶部12之構成。但亦可於每次進行雷射加工時調整轉寫光學系統7的位置。亦即，就進行雷射加工前的前置準備步驟而言，改變轉寫光學系統7的位置進行雷射加工，決定形成所期望之加工孔徑的轉寫光學系統7的位置。
當雷射光束15a的發散角度或強度分布變化時，入射光學系統3的位置與在遮罩5上的光束徑之關係亦改變。亦即，入射光學系統3的位置與通過開口部5a後的雷射光束15c的強度分布之關係亦改變。因而，實施形態1及實施形態2中預先記憶在記憶部12的表12a及 12b的關係亦改變，有可能無法繼續將加工孔徑保持為所期望之直徑。但若於每次進行雷射加工時調整轉寫光學系統7的位置，則即使雷射光束15a的發散角度或強度分布變動，仍能夠將加工孔徑保持為所期望之直徑。
實施形態3.
第11圖係顯示實施形態3的雷射加工裝置的構成之圖。
在實施形態1的雷射加工裝置1中，雷射光束15b係在聚光點20聚光後，發散而射入遮罩5。
相對於此，在實施形態3的雷射加工裝置1B中，雷射光束15b係在聚光前射入遮罩5。接著，通過開口部5a後的雷射光束15c在聚光點20聚光。
在實施形態3中，要是從雷射振盪器2射出的雷射光束15a的能量下降，控制部13就令入射光學系統3朝雷射光束15a的行進方向16的反方向17移動，以縮小雷射光束15b在遮罩5上的光束徑。藉此，控制部13便能夠提高雷射光束15c相對於雷射光束15b全體的比率，從而能夠保持雷射光束15c的能量。
第12圖係顯示實施形態3中入射光學系統的位置、轉寫光學系統的位置與加工孔徑之關係之圖表。第12圖所示的圖表乃係藉由模擬執行第5圖所示流程圖而取得。
在第12圖所示的圖表中，橫軸代表轉寫光 學系統7的位置，縱軸代表在被加工物14的被加工表面上的雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的徑。此外，以「-」代表係令轉寫光學系統7朝雷射光束15d的行進方向18側移動，以「+」代表係令轉寫光學系統7朝雷射光束15d的行進方向18的反方向19側移動。
在第12圖中係顯示入射光學系統3的位置為基準位置之情況、入射光學系統3的位置為距基準位置+1mm的位置之情況、入射光學系統3的位置為距基準位置+2mm的位置之情況及入射光學系統3的位置為距基準位置+3mm的位置之情況。其中，以「+」代表係令入射光學系統3朝雷射光束15b的行進方向16的反方向17側移動。
線60乃係入射光學系統3的位置為基準位置時的取樣點的近似直線。線61乃係入射光學系統3的位置為距基準位置+1mm時的取樣點的近似直線。線62乃係入射光學系統3的位置為距基準位置+2mm時的取樣點的近似直線。線63乃係入射光學系統3的位置為距基準位置+3mm時的取樣點的近似直線。
此處，所期望之加工孔徑定為50μm。此時，求取線60、線61、線62及線63與在被加工物14的被加工表面上的雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的徑=50μm之交點64、交點65、交點66及交點67。而交點64、交點65、交點66及交點67的橫軸的值係成為轉寫光學系統7在入射光學系統3的位置為基準位置時、入射 光學系統3的位置為距基準位置+1mm的位置時、入射光學系統3的位置為距基準位置+2mm的位置時及入射光學系統3的位置為距基準位置+3mm的位置時應該配置的位置。
具體而言，當入射光學系統3的位置為基準位置時，轉寫光學系統7的位置係成為距基準位置+260μm。此外，當入射光學系統3的位置為距基準位置+1mm的位置時，轉寫光學系統7的位置係距基準位置+200μm。此外，當入射光學系統3的位置為距基準位置+2mm的位置時，轉寫光學系統7的位置係成為距基準位置+75μm。此外，當入射光學系統3的位置為距基準位置+3mm的位置時，轉寫光學系統7的位置係距基準位置+10μm。
第13圖係顯示實施形態3中記憶部所記憶的表之圖。第13圖所示的表12c乃係根據第12圖的圖表而記述有入射光學系統3的位置與雷射光束15d在被加工物14的被加工表面的直徑成為所期望之直徑時的轉寫光學系統7的位置。
控制部13係令入射光學系統3朝雷射光束15a的行進方向16的反方向17移動，以調整通過開口部5a後的雷射光束15c的能量。
此外，控制部13係根據入射光學系統3的移動，令轉寫光學系統7朝雷射光束15d的行進方向18的反方向19移動。亦即，控制部13係將開口部5a的呈像從 被加工物14的被加工表面更朝雷射光束15d的行進方向18的反方向19側挪移。藉此，控制部13係使在被加工物14的被加工表面上的開口部5a的呈像模糊化。藉此，控制部13便將被加工物14的被加工表面上的雷射光束15d的高於加工臨限值的部分的光束徑擴大。藉此，雷射加工裝置1係使加工孔的直徑增大，從而能夠形成所期望之直徑的加工孔
如上述說明，依據實施形態3，即使雷射振盪器2的輸出下降，仍能夠在被加工物14形成所期望之直徑的加工孔。因此，依據實施形態3，能夠延長雷射振盪器2的可使用期間，從而能夠減少雷射振盪器2的更換頻度。因此，依據實施形態3，能夠降低雷射加工的成本。
上述實施形態所示構成乃係本發明內容之例示，亦能夠與其他的公知技術進行組合，且在不脫離本發明主旨的範圍內，亦能夠將部分的構成予以省略或變更。
S120、S122‧‧‧步驟

Claims (6)

  1. 一種雷射加工方法，係含有下述步驟：第1步驟，係令將從雷射振盪器射出的雷射光束照射至遮罩的入射光學系統，朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方向移動，以調整通過前述遮罩的開口部後的雷射光束的能量；及第2步驟，係根據前述入射光學系統的移動，令將通過前述開口部後的雷射光束照射至被加工物的轉寫光學系統，朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方向移動，以調整雷射光束在被加工物的被加工表面的直徑；前述第2步驟係使在被加工物的被加工表面上的高於雷射光束的加工臨限值的部分的光束徑增大為所期望之加工孔徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，前述第2步驟係藉由參照記述有前述入射光學系統的位置與雷射光束在被加工物的被加工表面的直徑成為目標之直徑時的前述轉寫光學系統的位置之關係的表，來決定前述轉寫光學系統的位置。
  3. 一種雷射加工方法，係含有下述步驟：第1步驟，係令將從雷射振盪器射出的雷射光束照射至遮罩的入射光學系統，朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方向移動，以調整通過前述遮罩的開口部後的雷射光束的能量；及 第2步驟，係根據前述入射光學系統的移動，令將通過前述開口部後的雷射光束照射至被加工物的轉寫光學系統，朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方向移動，以調整雷射光束在被加工物的被加工表面的直徑；前述第1步驟係藉由參照記述有從前述雷射振盪器接收的表示雷射輸出之信號與通過前述開口部後的雷射光束的能量成為目標之能量時的入射光學系統的位置之關係的表，來決定前述入射光學系統的位置。
  4. 一種雷射加工裝置，係具備：入射光學系統，係將從雷射振盪器射出的雷射光束照射至遮罩；轉寫光學系統，係將通過前述遮罩的開口部後的雷射光束照射至被加工物；及控制部，係進行下述控制：令前述入射光學系統朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方向移動，以調整通過前述開口部後的雷射光束的能量，且根據前述入射光學系統的移動，令前述轉寫光學系統朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方向移動，以調整雷射光束在被加工物的被加工表面的直徑；前述控制部係使在被加工物的被加工表面上的高於雷射光束的加工臨限值的部分的光束徑增大為所期望之加工孔徑。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之雷射加工裝置，其更具備記憶部，係記憶記述有前述入射光學系統的位置與雷射光束在被加工物的被加工表面的直徑成為目標之直徑時的前述轉寫光學系統的位置之關係的表；前述控制部係藉由參照前述表來決定前述轉寫光學系統的位置。
  6. 一種雷射加工裝置，係具備：入射光學系統，係將從雷射振盪器射出的雷射光束照射至遮罩；轉寫光學系統，係將通過前述遮罩的開口部後的雷射光束照射至被加工物；及控制部，係進行下述控制：令前述入射光學系統朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方向移動，以調整通過前述開口部後的雷射光束的能量，且根據前述入射光學系統的移動，令前述轉寫光學系統朝雷射光束的行進方向或雷射光束的行進方向的反方向移動，以調整雷射光束在被加工物的被加工表面的直徑；更具備記憶部，係記憶記述有從前述雷射振盪器接收的表示雷射輸出之信號與通過前述開口部後的雷射光束的能量成為目標之能量時的入射光學系統的位置之關係的表；前述控制部係藉由參照前述表來決定前述入射光學系統的位置。
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