WO2006129473A1

WO2006129473A1 - レーザー加工装置及びレーザー加工方法

Info

Publication number: WO2006129473A1
Application number: PCT/JP2006/309705
Authority: WO
Inventors: Satoshi Ando; Tomobumi Muraoka; Takashi Nire; Akira Matsuno; Tadashi Kurata
Original assignee: Phoeton Corp.
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2006-12-07
Also published as: CN101189097A; CN101189097B; US20090032510A1; US8389894B2; KR20080016691A; DE112006001394B4; JPWO2006129473A1; JP4199820B2; DE112006001394T5; KR100915273B1

Description

明細書

レーザー加工装置及びレーザー加工方法

技術分野

[0001] 本発明はレーザー加工装置及びレーザー加工方法に係り、特に、レーザービームを照射して被カ卩ェ物に一括で多数の加工を行うレーザー加工装置及びレーザー加ェ方法に関する。

背景技術

[0002] レーザービームを照射して被加工物に穿孔加工を行うときは、被加工物にレーザ一の多数回パルス照射を行うか、または一定時間照射により加工を行っている。このプロセスにおいて、マイクロレンズアレイを使用してレーザービームを多数に分岐させ、被加工面に集光することにより、被加工物に多数の穿孔を行う多数点一括加工（以下、「マイクロレンズ方式」と!、う）が知られて!/、る。

[0003] 上記マイクロレンズ方式による加工を行うときに、一般に初期および経時的において、レーザービームが不均一になると、う不都合が知られて、た。

[0004] また、レーザー加工を精密に行うために、従来力もマスク投影力卩ェが知られて、る。

マスク投影加工は、マスクパターンを投影光学系により被加工面に投影することにより加工する技術である。

この技術において、加工ムラを減少させるために、固定型の均一照明光学系として

、図 19で示すような、フライアイインテグレータによるビームホモジナイザなどが広く使用されている。

[0005] その他に、ビームの機械的走査による加工均一化技術が知られている（例えば、特許文献 1乃至 4参照)。

特許文献 1には、アパーチャの投影加工において、アパーチャへの照射ビームを移動ミラーによって走査することにより、単一穴の加工底面の深さを均一化させる技術が記載されている。

特許文献 1：特許第 3199124号公報

[0006] 特許文献 2には、パターンマスクの投影カ卩ェにおいて、照射ビームに対してパターンマスクと被加工物を連動して移動させることにより、加工深さの均一化を行う技術が記載されている。

特許文献 2：特許第 3211206号公報

[0007] 特許文献 3には、アパーチャの投影加工において、角度可動ミラーとシリンドリカルレンズを糸且み合わせて、平行ビームの走査系を形成し、アパーチャへの照射ビーム走査を行!、、加工精度を均一化させる技術が記載されて、る。

特許文献 3 :特開平 7— 51878号公報

[0008] 特許文献 4には、マイクロレンズ方式において、広い範囲の加工を行うことを目的とした実施例の中で、加工領域内をビーム走査することにより、照射ムラを減少させることが可能であるという記述がある。

特許文献 4:特開 2001— 269789号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 一般に、図 21で示すように、照射エネルギー密度と加工速度は相関を持っため、照射エネルギーが大きくなるにつれてカ卩ェ処理が速くなることになる。

また、被加工物上では、レーザーのエネルギー分布が図 22に示すような山型の形状となるため、図 23に示すように、照射エネルギーが大きいと、加工穴径が大きくなる。一方、エキシマレーザーの場合、図 24で示すようなビームプロファイルを有する力レーザーそのものにムラがあり、照射レーザーにムラがあると、均一な加工に影響を及ぼすことになる。このように、レーザービームには、エネルギー分布にムラがあり、そのムラは経時的に変化することが知られている。

[0010] また、図 25に示すように、レーザービームのダイパージエンス、すなわちビームの主光線を平行光としたときの、レーザービームの発散角が大きい場合、マイクロレンズにより集光するときに、焦点径が大きくなる。

そして、レーザービーム方向に対し垂直面内の直交する 2軸で、照射ビームの発散角の大きさが異なるときには、加工形状は楕円形となってしまう。

さらに、レーザーの発散角の大きさについても、経時的に変化することがあり、加工形状もそれに伴って変化してしまう。 [0011] 以上のことから、マイクロレンズ方式において加工径を均一化するためには、 1.レ一ザ一ビームのプロファイルへの対応、 2.レーザービームの発散角の初期段階での均一化対応、 3.レーザービームの発散角の経時変化への対応、など各種の対応が必要である。

また、効率的に加工を行うために、レーザーの照射エネルギーを大きく保ち、このとき加工径を均一化するために、照射レーザーにムラが発生しないようにする必要がある。

[0012] 従来技術のビームホモジナイザと、引用文献 1乃至 3に開示されている技術は、いずれもマスク投影カ卩ェであり、マスクにより非力卩ェ部分を遮光してエネルギーを捨てることになるため、エネルギー利用効率が悪ぐ加工に大きなエネルギーが必要であると!/、う装置原理上の大きな課題を有して、る。

さらに、これらの均一化技術をマイクロレンズ方式に適用するには以下の問題がある。

[0013] フライアイインテグレータによるビームホモジナイザは、ビームを分割して一箇所に重ね合わせるため、多方向の角度成分が生じ、マイクロレンズでは微小径に集光できないため、原理的に使用できない。

[0014] また、固定型光学系では、経時変化によりビーム品質が設計範囲力外れた場合、均一化ができなくなるという問題がある。

さらに、高価であること、光学調整が複雑であること、一方向に傾斜したエネルギー分布の改善ができない、等の不都合がある。

図 20は、ビームホモジナイザの場合、入射するレーザービームが一方向に傾斜したエネルギー分布を持つ場合、エネルギー分布を均一化できな、ことを示す説明図である。

[0015] 引用文献 1の技術では、 1次元方向のみのビーム走査を行っている力実際のェキシマレーザーの強度分布は 2次元的な分布を持っているため、 1次元のみのビーム走査では均一径力卩ェを行うことは困難である。また、この技術では、レーザービームの発散角の変化などには対応できないという不都合がある。

[0016] 引用文献 2の技術は、マスクと被加工物を、それぞれ反対方向に転写倍率に合わせて相対移動させながらカ卩ェするものであり、マスク投影カ卩ェ特有の技術となってヽる。

[0017] 引用文献 3の技術は、平行光を成形するには、ミラーに照射するビームを幅のない線としなければならな、が、現実的には幅を持っため完全な平行光とすることはできない。

したがって、マイクロレンズ方式では、加工径を小さくすることができない。また、加工に用いるレーザー強度を、ミラー上で幅の狭いビームとするには、ミラー上で非常に大きいエネルギー密度となり、ミラーがダメージを受けるため現実的ではない。

[0018] 引用文献 4の技術は、マイクロレンズ方式である力ビーム走査する範囲は力卩工領域内だけである。

このように、加工領域内だけで照射ビームを重ね合わせながら走査してカ卩ェする場合、加工領域の端部はビームの照射回数または時間が少なくなる。そのため、加工径が中心部に比べて小さくなり、高い精度で穿孔加工を行うことが困難である。

また、引用文献 4には、具体的なビーム走査の装置構成について開示されていない。

[0019] さらに、引用文献 4には、不安定共振器型レーザーにより、レーザービームの発散角による影響を無くすことができると記載されているが、実際には不安定共振器型レ一ザ一を使用しても、発散角による影響があり、均一化の処理を行わなければ加工形状は楕円となってしまう。

[0020] 本発明の目的は、レーザーの多数回パルス照射または一定時間照射により被加工物の多数の被加工部分への加工を行うプロセスにおいて、集光あるいは結像手段としてマイクロレンズあるいはホログラム素子などを用いてカ卩ェを行、、加工径または加ェ形状を均一とすることが可能なレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、初期および経時的に不均一なビーム品質を持つレーザービームに対しても、加工径とカ卩ェ形状を均一とするレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、効率的に穿孔加工を行うことが可能なレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0021] 本発明者らは、前記した課題を解決すべく鋭意研究してきたところ、ビームプロファィルとレーザービームの発散角力加工径及びカ卩ェ形状に影響を及ぼすと、う知見を得た。そして、ビームプロファイルとレーザービームの発散角の、初期段階での均一化、及び経時変化への対応を行うことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

[0022] すなわち、前記課題は、請求項 1に係るレーザー加工装置によれば、被加工物の被加工領域内の多数の被カ卩ェ部分をカ卩ェするレーザー加工装置において、レーザ一装置と、該レーザー装置から出射されるレーザービームの集光あるいは結像手段と、前記被加工物の配置手段と、を備え、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段を固定して、前記被加工領域内及び領域外で、前記集光あるいは結像手段がレ一ザ一ビーム内の異なった領域力の照射を受け、かつ前記多数の被加工部分の各々への加工中の積算レーザービーム照射時間が等しくなるように、前記レーザービームと前記集光あるいは結像手段を相対的に移動しながら加工する、ことにより解決される。

また、被加工物の被加工領域内の多数の被加工部分を加工するレーザー加工装置において、レーザー装置と、該レーザー装置から出射されるレーザービームの集光あるいは結像手段と、前記被加工物の配置手段と、を備え、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段と相対的に移動させながら、前記被加工領域内及び領域外で、前記集光あるいは結像手段がレーザービーム内の異なった領域からの照射を受け、かつ前記多数の被加工部分の各々への加工中の積算レーザービーム照射時間が等しくなるように、前記レーザービームと前記集光あるいは結像手段を相対的に移動しながらカ卩ェする、ことにより解決される。

なお、ここでいう被加工部分とは、レーザービームの集光あるいは結像により加工される 1加工点、若しくは、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段と相対的に移動させることにより加工される連続的な 1加工形状をいうものとする。 [0023] このように、本発明のレーザー加工装置によれば、レーザービームが前記集光あるいは結像手段上を完全に通り過ぎるまで相対的に移動するので、加工領域の全ての箇所においてビームの照射回数または時間が均一になり、全ての加工径を均一化することが可能となる。

また、ユニットを 2次元方向に重ね合わせながら走査させるように構成されているので、レーザービームの強度分布に 2次元的な分布があつたとしても、均一な加工を行うことが可能となる。このように、本発明のレーザー加工装置によれば、多数の被加工部分に均一且つ任意の形状の加工を行うことが可能となる。

前記レーザービームの前記集光あるヽは結像手段に対する加ェ中の相対的な移動は、 2次元または 3次元である。

[0024] なお、前記配置手段と前記レーザービームの集光ある!/、は結像手段を、前記レーザ一ビームの光軸方向を軸に回転する回転機構を備えて、ると、レーザービームの発散角の変化にかかわらず、被加工物に均一にレーザービームが照射されるので、加工点を真円形状に保つことができる。

[0025] なお、前記被加工物内の前記被加工領域と別の被加工領域に、前記レーザービームの集光あるいは結像手段、あるいは新たな集光結像手段をし、前記加工に引き続き新たな加工を行うことにより、広範囲な被加工領域の加工が実現可能である。

[0026] 本発明のレーザー装置は、レーザービームに垂直な面内で直交する 2方向のビームサイズを独立に変更し、主光線を平行にする、 2つの独立なビームエキスパンダを備えており、レーザーから出射されるレーザービームの発散角がレーザービームに垂直な面内で直交する 2方向で異なる場合は、このビームエキスパンダにより、集光あるいは結像手段に入射するレーザービームの発散角を揃えることが可能である。また、 2つのビームエキスパンダの少なくとも 1つにズーム機構を備えており、集光あるいは結像手段に入射するレーザービームの発散角が変化した場合は、このズーム機構により前記発散角を簡便に揃えることが可能である。

ズーム機構に自動ズーム調整機構を備えた構成とすると更に良、。

なお、被加工部分は真円形状に関して述べているが、前記発散角を調整することにより、楕円形状とすることも可能である。 [0027] さらに、集光あるいは結像手段に入射するレーザービームの発散角を監視するモ二ター装置を備えた構成とすると好適である。

モニター装置は、ビームエキスパンダに備えられたズーム機構を用いて、前記レーザ一ビームに垂直な面内に直交する 2方向での、前記レーザービームの発散角を一定の割合に維持する制御機構を有して、る。

前記レーザービームの発散角の変化は前記モニター装置により検出することが可能であり、前記モニター装置とエキスパンダの自動ズーム機構を連動させることにより、前記レーザービームの発散角を自動調整することが可能である。

[0028] 前記課題は、本発明のレーザー加工方法によれば、被加工物の被加工領域内の多数の被カ卩ェ部分をカ卩ェするレーザー加工方法であって、レーザー装置と、該レーザ一装置から出射されるレーザービームの集光あるいは結像手段と、前記被加工物の配置手段と、を備え、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段とを固定する第一の工程と、前記被加工領域内及び領域外で、多数の被加工部分の各々への加工中の積算レーザービーム照射時間が等しくなるように、前記レーザービームと前記集光あるいは結像手段を相対的に移動しながら加工する第二の工程を有すること、により解決される。

さらに前記課題は、本発明のレーザー加工方法によれば、被加工物の被加工領域内の多数の被カ卩ェ部分をカ卩ェするレーザー加工方法であって、レーザー装置と、該レーザー装置から出射されるレーザービームの集光あるいは結像手段と、前記被カロェ物の配置手段と、を備え、前記被加工物に前記集光あるいは結像手段とを移動する第一の工程と、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段とを相対的に移動させながら、前記被加工領域内及び領域外で、多数の被加工部分の各々への加工中の積算レーザービーム照射時間が等しくなるように、前記レーザービームと前記集光あるいは結像手段を相対的に移動しながら加工する第二の工程を有すること、により解決される。

[0029] 上記レーザー加工方法において、前記第二の工程の前記レーザービームの前記集光あるいは結像手段に対する加ェ中の相対的な移動を、 2次元または 3次元で行うと好適である。 [0030] また、前記第二の工程中に、前記第一の工程で固定された前記被加工物と前記集光あるいは結像手段を前記レーザービームの光軸方向を軸に回転させる工程を有すると好適である。

[0031] さらに、前記第二の工程の後に、前記被加工物内の前記被加工領域と別の被加工領域に、前記レーザービームの集光あるいは結像手段、あるいは新たな集光あるいは結像手段を移動する第三の工程を有し、引き続き第二の工程を有すると好適である。

発明の効果

[0032] 以上のように、本発明のレーザー加工装置及びレーザー加工方法は、集光あるいは結像手段及び被加工物の配置手段を備え、この配置手段をレーザービームに対して所定の動きをするように制御し、被加工物に形成される被加工部分の加工径または加工形状が均一化するように構成されて!ヽる。

さらに、前記集光あるいは結像手段及び被加工物の前記配置手段を相対的に移動する機構を備えることにより、被加工部分を任意の形状に加工することが可能となる。

[0033] さらに、本発明のレーザー加工装置及びレーザー加工方法は、レーザービームの、レーザービームに垂直な面内で直交する 2方向のビームサイズを独立に変更し、主光線を平行にする 2つの独立なビームエキスパンダ機構を備え、レーザービームの発散角を揃えることができ、これにより被加工物に形成される被加工部分の加工径または加工形状を均一化させることが可能となる。

[0034] また、本発明のレーザー加工装置及びレーザー加工方法は、エキスパンダ機構の少なくとも一つにズーム機構を持ち、レーザービームの発散角の大きさが経時的に変化した場合であっても、前記ズーム機構により集光あるいは結像手段に入射するレーザービームの発散角を一定に保ち、被加工物に形成される被加工部分の加工径または加工形状を均一化させることが可能となる。

図面の簡単な説明

[0035] [図 1]本発明の第 1実施例に係るレーザー加工装置の構成を示す説明図である。

[図 2]レーザー加工工程を示す流れ図である。圆 3]エキスパンダ機構を示す説明図である。

圆 4]エキスパンダ機構の他の例を示す説明図である。

圆 5]被加工物に対するビーム領域とレンズ領域との関係の説明図である。

圆 6]被加工物に対するビーム領域とレンズ領域との関係の説明図である。

圆 7]被加工物に対するビーム領域とレンズ領域との関係の説明図である。

[図 8]各種カ卩ェ方法による加工径の状態を示すグラフである。

[図 9]実施例 1の変形例を示すもので、マイクロレンズと被加工領域との関係を示す説明図である。

[図 10]実施例 1の変形例を示すもので、マイクロレンズアレイの変形例を示す説明図である。

圆 11]実施例 1の変形例を示すもので、ワーク調整手段の説明図である。

圆 12]実施例 1の変形例を示すもので、狭ピッチ加工の例を示す説明図である。

[図 13]被カ卩ェ物とマイクロレンズアレイとの相対移動加工を示すもので、線状加工の例の説明図である。

[図 14]被カ卩ェ物とマイクロレンズアレイとの相対移動加工を示すもので、円形加工の例の説明図である。

[図 15]図 14の円形加工の例の説明図である。

[図 16]被カ卩ェ物とマイクロレンズアレイとの相対移動加工を示すもので、ザダリ加工の例の説明図である。

[図 17]被カ卩ェ物とマイクロレンズアレイとの相対移動加工を示すもので、テーパ加工の例の説明図である。

圆 18]本発明の第 2実施例に係るレーザー加工装置の構成を示す説明図である。圆 19]第 2実施例における走査パターンを示す説明図である。

圆 20]本発明の第 3実施例に係るレーザー加工装置の構成を示す説明図である。圆 21]第 3実施例のミラースキャンユニットの構成を示す説明図である。

圆 22]本発明の第 4実施例に係るレーザー加工装置の構成を示す説明図である。圆 23]第 4実施例のダイパージエンスモニタの構成を示す説明図である。

圆 24]従来技術のビームホモジナイザの一例を示す説明図である。 [図 25]ビームホモジナイザは、入射するレーザービームが一方向に傾斜したェネルギー分布を持つ場合、エネルギー分布を均一化できなヽことを示す説明図である。

[図 26]照射エネルギー密度と加工速度の相関を示すグラフである。

[図 27]被力卩ェ物上でのエネルギー分布を示すグラフである。

[図 28]照射エネルギー密度と力卩工径の相関を示すグラフである。

[図 29]エキシマレーザーのビームプロファイルを示す説明図である。

[図 30]入射角による集光位置のズレを示す説明図である。

符号の説明

10 レーザー装置

11 レーザー光源

12 アツテネータ

13 スリット

14a, 14b 部分反射ミラー

15 エネノレギーモニタ

16 シャッター

17 ビームエキスノンダ

17a ズーム機構

17b〜17f シリンドリカルレンズ

18 ミラー

20 ビームプロファイラ

30 マイクロレンズアレイ

31 マイクロレンズ

0 ワーク調整手段

1 ステージ

50 ミラースキャンユニット

51 第 1のミラー

52 第 2のミラー

60 ダイバージエンスモニタ 61 円形スリット

62 レンズ

63 2次元センサ

B ビーム領域

R レンズ領域

SC スキャン範囲

S レーザー加工装置

U ユニット

W 被加工物

発明を実施するための最良の形態

[0037] 以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなぐ本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿！^である。

[0038] 図 1乃至図 8は、本発明に係る一実施形態を示すものであり、図 1は本発明の第 1 実施例に係るレーザー加ェ装置の構成を示す説明図、図 2及び図 3はエキスパンダ機構を示す説明図、図 4は加工工程を示す流れ図、図 5乃至図 7は被加工物に対するビーム領域とレンズ領域との関係の説明図、図 8は各種カ卩ェ方法による加工径の状態を示すグラフである。

本実施形態のレーザー加工装置は、加工径均一化機構を有する多点一括レーザ一加工を行うように構成されている。本明細書において「力卩ェ」とは、穿孔加工が主であるが、ァニール、エッチング、ドーピング、成膜なども含む意味で用いている。

[0039] <実施例 1 >

本実施形態のレーザー加工装置 Sは、図 1に示すように、レーザー装置 10と、ビームプロファイラ 20と、集光手段としてのマイクロレンズアレイ 30と、被力卩ェ物 Wの配置手段であるワーク調整手段 40等を備えて構成されている。そして、ワーク調整手段 4 0上に配置されたマイクロレンズアレイ 30と、被力卩ェ物 Wからユニット Uが構成される

[0040] 本例のレーザー装置 10は、レーザー光源 11、アツテネータ 12、スリット 13、部分反射ミラー 14、エネルギーモニタ 15、シャッター（メカ-カルシャッター） 16、ビームェキスパンダ 17、ミラー 18などを備えている。

[0041] レーザー光源 11は、不図示の制御部の制御に応じてレーザービームを放出し、ァッテネータ 12、スリット 13、シャッター 16を介してビームエキスパンダ 17に入射するようになされている。また、スリット 13を通ったレーザービームは部分反射ミラー 14で部分的に反射され、エネルギーモニタ 15に導かれる。本例のエネルギーモニタ 15は、レーザービームのエネルギーを測定するものである。エネルギーモニタは公知のものを用いることができる。

[0042] なお、エネルギーモニタ 15が制御系を備えることにより、アツテネータ 12と連動してエネルギー制御のフィードバック機構を持たせることもできる。アツテネータの例として、ゥエッジ基板へのビームの入射角度による透過率の変化を利用したタイプが挙げられ、ステッピングモータによりゥエッジ基板角度を制御することにより、エネルギーの透過率を調整することができる。

[0043] 本例のレーザー光源 11としては、不安定共振器を備えたエキシマレーザーを用いているが、これに限定されず、炭酸ガスレーザー、 YAGレーザー等他のレーザーを用いても良い。また、注入同期型のレーザーを用いても良い。そしてレーザー装置としては、出射光のエネルギー調整機構を備えて、ることが好ま、。

[0044] 本例のアツテネータ 12は、ビーム強度調整用フィルタであり、透過率が可変なもので、透過率の自動切換え機構があると好ましい。透過率を自動切換えにすると、エネルギーモニタと連動してエネルギー制御が可能という効果がある。

[0045] 本例のスリット 13は加工に必要なレーザービーム寸法を切り出すものであり、レーザ一ビーム品質が良い部分がスリット 13を通過する。

[0046] 本例の部分反射ミラー 14は、光路上に配置され、レーザービームの一部をェネルギーモニタ 15へ導くものである。

[0047] 本例のシャッター（メカ-カルシャッター） 16は、光路上に配置され、被加工物 Wの加ェ時に開き、非力卩ェ時は閉じてレーザービームを遮光するものである。

[0048] 本例のビームエキスパンダ 17は、レーザービームに垂直な面内で直交する 2方向のビーム拡大率を独立に変更し、且つレーザービームの主光線が平行光となるように構成されている。

本例では、図 2に示すズーム機構 17aを備えており、レーザービームの発散角（ビームダイパージエンスとも言う）をレーザービームに垂直な面内で直交する 2方向で調整可能とされている。ズーム機構 17aは、シリンドリカルレンズ 17b, 17c, 17dを備え、このシリンドリカルレンズ 17cと 17dの間の距離は、図 2 (a)に示す状態から、図 2 ( b)に示す状態へ連続的にズーム倍率の調整が可能に構成されている。ズーム倍率を変更する際、成形されるレーザービームの主光線が平行光を維持するように、シリンドリカルレンズ 17cと 17dの位置を連動して変化させる。ズーム機構 17aは公知の技術を用いるもので、例えば、各レンズ間の距離を調節するものである。

[0049] エキシマレーザーなどのレーザーはレーザービームに垂直な面内で直交する 2方向でレーザービームの発散角が異なることが多ぐその場合は出射されたビームを集光しても焦点は楕円形状となる。

その補正として、本例のレーザー加工装置 Sは、レーザービームに垂直な面内で直交する 2方向のビームサイズを独立に変更するビームエキスパンダを備え、ビーム拡大倍率を 2方向で独立に変えることが可能とされている。これにより、集光あるいは結像手段に入射するレーザービームの発散角をレーザービームに垂直な面内で直交する 2方向で等しくすることにより、加工形状を真円にすることができる。

また、レーザービームの発散角が経時的に変化した場合でも、ズーム機構の調整により、集光あるいは結像手段に入射するレーザービームの発散角をレーザービームに垂直な面内で直交する 2方向で等しくすることにより、加工形状を真円にすることができる。

[0050] なお、ビームエキスパンダ 17は、図 3に示すように、凹型シリンドリカルレンズ 17e及び凸型シリンドリカルレンズ 17fを用、た構成としても良、。

また、さらに光軸の調整を可能とするために、ビームエキスパンダ 17のホルダには、位置 ·角度調整機構を備えていると好ましい。位置 ·角度調整機構としては、例えば、上巿されて!/、る位置 ·角度調整を備えたレンズホルダを用いることが可能である。なお、強度分布を変える強度分布光学部品などを備えてもよい。

[0051] 本例のミラー 18は、レーザービームの方向を変えるためのものであり、光軸調整用に 2個以上あることが好まし、。

[0052] さらに、本例のレーザー加工装置 Sは、ビームプロファイラ 20を備えている。ビームプロファイラ 20は、ミラー 18に反射されたレーザービームの一部を取り込み、レーザ一ビームのビーム径ゃ空間強度分布を測定するものである。

ビームプロファイラ 20の測定値は、ビームエキスパンダ 17にフィードバックされ、これにより常に一定のレーザービームを被力卩ェ物 Wに照射することが可能となる。

[0053] マイクロレンズアレイ 30は数多くのマイクロレンズ 31が集積してなる（図 3参照）ものであり、本例ではマイクロレンズアレイ 30として、屈折型レンズ、フレネルレンズ、バイナリオプテイクスなどを用いている。なお、一般的な球面レンズと同等の集光とは限らず、任意の強度分布に形成可能なものも含むものである。また、集光あるいは結像する手段として、マイクロレンズアレイ以外にもホログラム素子などを使っても良い。

[0054] 複数の集光あるいは結像手段としてのマイクロレンズ 31に、レーザー光を垂直に入射させること〖こより、被力卩ェ物 Wに穿孔力卩ェが施される。なお、本例のマイクロレンズアレイ 30は、光学系調整が可能なように、マイクロレンズ 31の高さ，あおり，角度調整用機構を備えた構成とされてヽる。

[0055] 本例のレーザー加工装置 Sは、さらに図示しないガスフロー機構を備えている。ガスフロー機構は、被力卩ェ物 Wの加工時に、加工によって飛散する汚染物が光学系に付着しないように、ガスを流すものである。そして、ガスを流しだす機構と、反対側にガスを排気する機構を設ける。ガスを流しだす手段としては、例えば空気をファンで送風、または空気 ·窒素 ·ヘリウムなどをボンべや工場配管力供給するなどの手段を採用することができ、反対側に排出口や吸引口を設けるものである。排出口及び吸引口は、例えばガス排出ポンプ等によって構成することができる。

[0056] 本例のワーク調整手段 40は、被加工物 Wを配置する配置手段として、加工位置変更用の XYZ方向に移動可能なステージ 41からなるものであり、光学調整用の高さ調整 ·角度調整機構などを備えて、る。

被力卩ェ物 Wがステージ 41上に配置されると、不図示の制御部は、ステージ 41を水平方向に移動させ、照射レンズ系の光軸位置に来るようにする。そして、制御部により、レーザー光源を制御し、レーザービームを照射させる。 [0057] 照射パターンの面積は予め、特定されているので、制御部は、不図示のエネルギメータの出力信号の値を照射パターンの面積で除算し、エネルギー密度を計算する。そして、制御部は、このエネルギー密度が所定の値となるように、レーザー光源を制御する。

また、本例のステージ 41には、被力卩ェ物 Wを把持できるように、吸着ステージとしている。なおステージは加工時の貫通したビームでダメージを受けない材質、例えばステンレス、アルミなどを使用している。

[0058] ステージ 41は、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構と一体とし、最低でもビーム領域とマイクロレンズアレイ 30のサイズの和以上のストロークを持つものを使用する。

好ましくは、照射ビーム領域と、マイクロレンズアレイ 30のサイズの倍の長さと、を加算した距離以上のストロークを持つものが良い。

ステージ 41は、走り精度、すなわちステージ移動時の角度ブレが小さいものを使用すると良い。

[0059] なお、本例のレーザー加工装置 Sでは、レーザービームのプロファイルの変化に応じて、ステージ 41の速度や、被カ卩ェ物へのスキャン回数を制御する構成としても良い。或いは、レーザービームのプロファイルの変化に応じて、レーザービームのェネルギー強度を制御する構成としても良ヽ。

[0060] 次に、上記構成力もなるレーザー加工装置によるレーザー加工工程について、図 4 に基づいて説明する。

先ず、不図示のスィッチを投入しスタートすると、装置全体が通電し、予め、被加工物 Wに対する加工径などのデータを制御部へ指示する力この後で、シャッター 16 を閉めた状態で、レーザー光源 11が発振する (ステップ Sl)。次に、エネルギーモ- タ 15でエネルギーを測定する（ステップ S2)。次に、ステップ S 2で測定したエネルギ一に基づいて、被力卩ェ物 Wの加工に適切なエネルギーとなるように、アツテネータ 12 の透過率を調整する (ステップ S3)。ここで、一定時間内でエネルギー変動が少なぐ発振が安定であることを確認する。

[0061] 次に、被力卩ェ物 Wをステージ 41にセットする（ステップ S4)。そのセット位置は、照

ヽる位置とする。

そして、シャッター 16を開け（ステップ S5)、マイクロレンズアレイ 31と被力卩ェ物 Wからなるユニット Uの走査を開始する（ステップ S6)。

[0062] ステップ S6では、所定の加工条件にて、ユニット Uを走査し、加工を行う。ここで所定の加工条件とは、被加工物によって異なる力ステージ速度、走査範囲などを基に決定されるものである。

このとき、ステージ 41を X, Y方向に移動（揺動）させ、ユニット Uを照射ビーム領域を通過させて穿孔加工を行う。

[0063] ステップ S6でのステージ 41の移動（揺動）について、その詳細を図 5乃至図 7に示す。

図 5に示すように、ビーム領域 Bは固定されており、このビーム領域 Bを、マイクロレンズアレイ 30及び被力卩ェ物 Wからなるユニット Uが通過する。

図 5では、穿孔力卩ェの状況を明確に示すために、マイクロレンズアレイ 30の構成要素であるマイクロレンズ 31を図示している。

[0064] 先ず、図 5 (a)に示すように、ビーム領域 B力外れた位置にユニット Uを位置させる。次いで、図 5 (b)〜（e)に示すように、ステージ 41を移動させ、図 5の矢印方向にュニット Uを移動させる。

[0065] ビーム領域 Bをユニット Uが通過するにしたがい、被力卩ェ物 Wに孔 Hが形成される。

本例では、図 5 (e)に示すように、ビーム領域 Bがマイクロレンズ 31上を完全に通り過ぎるまで走査が行われる。

[0066] 図 6は、マイクロレンズ 31のレンズ領域 Rと、ビーム領域 Bと、スキャン範囲 SCとの関係を示す模式図である。

図 6 (a)に示すように、はじめは、レンズ領域 Rはビーム領域 Bの外側に位置している。

次いでステージ 41を移動させる。これにより、図 6 (b)〜（e)に示すように、ビーム領域 Bをレンズ領域 Rが通過する。

[0067] 図 6に示されているように、スキャン範囲 SCは、最低でもビーム領域 Bとレンズ領域 Rの和以上となっている。図 6に示すように、ビーム領域 Bがマイクロレンズ 31上を完全に通り過ぎるまで走査が行われる。

[0068] 図 7は、ユニット U (レンズ領域 R)の走査パターンを示すものである。

ユニット Uの走査は、マイクロレンズアレイ 30のパターンが 1次元配列でない限り、図示されているような 2次元のパターンで走査が行われる。

これは、エキシマレーザーなどのビーム強度分布は、厳密な均一径力卩ェを実施する上では、 2次元的な分布があるためである。

[0069] 図 7に示す 2次元パターンの走査を行うとき、それぞれの走査において、図 5及び図 6に示すように、ビーム領域 Bがマイクロレンズ 31上を完全に通り過ぎるまで走査するこのようにして、 2次元方向に重ね合わせながら被力卩ェ物 Wへの走査を行うことで、被加工物 W上に多数点が均一に一括穿孔される。

[0070] 図 4で示すように、ステップ S7では、予め加工時間が設定されているため、タイマーにより所定の加工時間だけ被加工物 Wに対する加工が行われる。

ステップ S7での加工が終了した時点で、ユニット Uは照射ビーム位置力外れてヽる位置で停止する（ステップ S8)。その後に、シャッター 16を閉め（ステップ S9)、被加工物 Wを取り外す (ステップ S 10)。

最後に、レーザー光源 11の発振を停止する (ステップ S 11)。

以上のようにして被力卩ェ物 Wの加工を行う。

[0071] 図 8は、各加工方法、すなわち「走査なし」、「レンズ領域のみ走査」、「完全走査」ごとに、加工径がどのように異なるかを示すグラフ図である。

図 8 (a)は固定カ卩ェによる加工径 (すなわち「走査なし」 )を示すものであり、図 8 (b) は加工領域内のみをビーム走査する加工方法による加工径 (すなわち「レンズ領域のみ走査」）を示すものであり、図 8 (c)は本例のレーザー加工方法による加工径 (すなわち「完全走査」 )の結果をそれぞれ示すものである。

[0072] 図示されて、るように、固定カ卩ェによる方法では、図 8 (a)に示されて、るように、加工範囲が狭く加工径のバラツキが大きいことがわかる。また、加工領域内（レンズ領域のみ走査）のみをビーム走査する加工方法によると、図 8 (b)に示すように、端部でのカロ工径のバラツキが大き!/、ことがわかる。

一方、本例のレーザー加工方法、すなわち「完全走査」によれば、図 8 (c)に示されるように、被加工物 Wのどの位置においても一定の加工径で穿孔を行うことが可能であることがわ力る。

これは、本例のレーザー加工方法では、ビーム領域 Bがマイクロレンズ 31上を完全に通り過ぎるまで走査するので、被加工物 Wのどの箇所においても、加工時間が一定になり、被力卩ェ物 Wのどの箇所においても同一の条件で力卩ェを行うことができるためである。

また、図 7で示したように、 2次元のパターンで走査するので、レーザービームの強度分布が 2次元的になっていても、照射が重ね合わせて行われるので、均一な穿孔加工を行うことが可能となるものである。

図 9乃至図 17は、実施例 1の変形例を示す説明図であり、図 9はマイクロレンズと被加工領域との関係を示す説明図、図 10はマイクロレンズアレイの変形例を示す説明図、図 11はワーク調整手段の説明図、図 12は狭ピッチ加工の例を示す説明図である。

図 11に示すワーク調整手段 40は、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構 (ワーク調整手段など)の相対位置を変更可能なステージを備える。すなわち、図 11に示すように、 XY方向に移動可能なステージ 41上に、さらに XYZ方向に移動可能なステージ 43を備えて、る。

ステージ 41は 2軸のリニアステージなどで構成し、ステージ 43は 3軸のリニアステージなどで構成する。各ステージ 41, 43をモーションコントローラにより制御を行い、動作パラメータの設定などは、不図示の PCによって行なう。ステージ 43のコントローラは円弧補間機能をもつことが望ましい。モーションコントローラは、例えば Delta Tau

Syatems社製 UMACJ— Turboなど、公知のコントローラを用いることができる。図 11に示すワーク調整手段 40によれば、被加工領域加工後に前記相対位置を変更し、新たな被加工領域を加工することにより、多数の加工部分を任意の間隔でカロェすることが可能となる。

これにより、広範囲な被加工領域の加工や、被加工部分の狭い間隔の加工が可能となる。

[0074] つまり、図 9で示すような、広範囲な被カ卩ェ領域の加工方法が可能である。すなわち、図 11で示すような、 XY方向に移動可能なステージ 41 (図 1の例ではステージ 41 は XYZ方向であるが本例の場合は XY方向である）を用いて、被力卩ェ物 Wに対してマイクロレンズアレイ 30 (マイクロレンズ 31)を相対的に移動した後、被加工物 Wとマイク口レンズアレイ 30の相対位置を固定する。その後、固定した被力卩ェ物 Wとマイク口レンズアレイ 30を、 XYZ方向に移動可能なステージ 43を用いてビーム領域 Bの範囲を走査することにより、被加工領域 1の加工を行う。

このようにして被カ卩工領域 1の加工が終了後、 XY方向に移動可能なステージ 41を用いて、被力卩ェ物 Wに対してマイクロレンズアレイ 30を被カ卩ェ領域 2へ移動し、被カロェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30の相対位置を固定し、被カ卩工領域 2の加工を実施する。

以上の工程を繰り返すことにより、広範囲な被カ卩工領域の加工を実施する。

[0075] 図 10は、マイクロレンズアレイ 30の変形例を示すものである。図 10に示すマイクロレンズアレイ 30は、マイクロレンズ 31が隙間なく隣接して配設された構成 (パターン 1 )と、パターン 1とは異なる径のマイクロレンズ 31が所定間隔をおいて配設された構成 (パターン 2)の、二通りのパターンを備えている。

マイクロレンズの配置パターンが異なるマイクロレンズアレイ 30の領域に切り替えることにより、複数の加工パターンで力卩ェが可能となる。

本例のマイクロレンズアレイ 30を使用して力卩ェを行う場合、先ず、図 10 (a)に示すように、パターン 1の部分での穿孔加工が行われる。

次いで、図 10 (b)に示すように、パターン 1の部分でなされた被カ卩ェ部分の間に、パターン 2の部分での穿孔加工が行われる。

パターン 2の部分を構成するマイクロレンズ 31は、パターン 1の部分を構成するマイクロレンズ 31よりも小径であるため、パターン 2の部分により形成される孔は、パターン 1の部分により形成される孔よりも小さくなる。

このようにして、被加工物 Wに、複数の配列パターンで穿孔力卩ェを行うことができる [0076] また図 12で示すように、 1回目の加工を行なった後で、被加工物を移動させずに、マイク口レンズアレイ 30を移動させて、 2回目の加工を行ない、被カ卩工領域が重なるようにしてカ卩ェすることにより、加工部分の間に力卩ェを施すことで、狭ピッチ力卩ェが可能となる。

[0077] 図 11に示すワーク調整手段 40により、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構を任意の相対移動をさせながら加工を行うことにより、多数の被加工部分を任意の形状に加工することが可能となる。

図 13乃至図 17は、被カ卩ェ物とマイクロレンズアレイとの相対移動加工を示すもので、図 13は線状加工の例の説明図、図 14及び図 15は円形加工の例の説明図、図 16 はザダリ加工の例の説明図、図 17はテーパ加工の例の説明図である。

[0078] 図 13に示すように、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構 (ヮーク調整手段など)を一次元的に相対移動させながら加工を行うことにより、多数の線状の被加工部分の形成が可能である。

また、図 14は、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構を相対的に円形に移動させながら力卩ェを行う例であり、図 15は、そのときのビーム焦点と加工穴の図を示している。つまり、図 15で示すように、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 3 0およびその保持機構 (ワーク調整手段 40)を相対移動ながら、ビーム焦点を円形（白抜き矢印のように）に移動させるものである。

これにより、マイクロレンズの焦点径より大きい任意の加工径を持つ円形力卩ェが可能となり、焦点径が異なるマイクロレンズに交換をすることなしに、加工径の異なるパターンの加工が可能となる。

[0079] また、レーザービームの発散角の経時的な変化により、加工形状が楕円形となった場合は、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構の相対的な移動の軌道を補正することにより、加工穴を真円に調整することが可能となる。

[0080] 更に、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構 (ワーク調整手段 4 0)を相対的に円形に移動させながら加工を行う際、加工時間中にその回転半径を変化させることにより、加工穴のテーパ角度や深さ方向の三次元形状を調整することが可能となる。図 16は、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構（ワーク調整手段 40)を相対的に円運動させながら加工する際に、加工初期に大きい回転半径 rlの円運動を行い、加工径の大きい加工穴を形成し、加工後期は小さい回転半径 r2の円運動を行い、中央部に小さい加工穴を形成することにより、ザダリ形状の加工を行う例である。

[0081] 図 17は、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構 (ワーク調整手段 40)を相対的に円運動させながら加工する際に、加工初期に大きい回転半径 rl の円運動を行、、徐々に回転半径を小さくすることにより（r2、 r3)、加工穴のテーパ角を調整する例である。図は理解を容易とするために、段のある断面形状となっているが、回転半径を連続的に変化させることにより、断面形状は滑らかとすることができる。なお、回転半径を小さい径カも大きい径に変化させることによつても同様な加工が得られる。

[0082] また、加工時間内における、被力卩ェ物 Wとマイクロレンズアレイ 30およびその保持機構の相対移動の条件と、ビームの照射条件を調整することにより、被加工物の加ェ速度を調整することが可能であり、三次元形状の細かい調整が容易となる。ここで言う相対移動の条件とは、ステージ 43の移動速度や走査パターンなどであり、ビームの照射条件とは、エネルギー密度や発振周波数などである。そして、ここでは主に円形の加工例を示したが、相対移動の形状に制限はなぐ楕円形、多角形、自由曲線などの任意形状の加工に適用が可能である。

[0083] 図 18乃至図 23は、他の実施例に係るレーザー加工装置 Sを示す説明図である。

各実施例において、前記実施例と同様部材 '同様配置等には、同一符号を付してその説明を省略する。

<実施例 2>

図 18及び図 19は、第 2実施例に係るレーザー加工装置 Sを示すものである。第 2 実施例に係るレーザー加工装置 Sは、実施例 1と同様の構成において、被加工物 W のワーク調整手段 40として、ステージ 41に回転テーブル 42を装備した構成とされている。

[0084] 本例では、図 18に示すように、マイクロレンズアレイ 30と被力卩ェ物 Wを一体としたュニット Uを、照射ビームの光軸方向を軸に角度を変えて、ビーム領域 Bをスキャンするものである。

[0085] エキシマレーザーなどの特性として、レーザーの経時変化によりレーザービームの発散角が変化することがある。この場合、通常は縦横で異方的に変化が生じる。それにより加工点が楕円形に変化していく傾向を持つ。

[0086] しかし、本例のように構成すると、ユニット Uが回転するため、図 19の右側に示すように、加工が進むに従って、真円形状の穿孔がなされていく。本例によれば、レーザ一ビームの発散角の変化に拘らず加工点を真円形状に加工することが可能となる。

[0087] <実施例 3 >

図 20及び図 21は、第 3実施例に係るレーザー加工装置 Sを示すものである。第 3 実施例に係るレーザー加工装置 Sは、実施例 1の構成において、ミラー 18とビームプロフアイラ 20以外の構成は同様であり、さらにミラースキャンユニット 50を備えている。ミラースキャンユニット 50の構成を図 21に示す。ミラースキャンユニット 50は、第 1のミラー 51と第 2のミラー 52を備えている。

[0088] 第 1のミラー 51は、図 21における上方向から下方向に向けて光を反射するものである。第 2のミラー 52は、図 21における紙面表方向から裏方向に向けて光を反射するものである。

[0089] 第 1のミラー 51と第 2のミラー 52は、それぞれ、図 16における矢印方向に移動可能とされている。

それぞれを連動して駆動させることにより、マイクロレンズ 31上を 2次元的に走査することが可能となる。

但し、移動ミラーでは、ステージ移動時の機械的な角度変動が、ミラー反射により光学的角度変動が 2倍と大きくなる。

[0090] なお、第 3実施例において、ステージ 41と、第 1のミラー 51、第 2のミラー 52のそれぞれを連動して駆動させても良い。

或いは、ミラーを少なくとも一つ備えた構成とし、ステージ 41との組み合わせで、ュニット Uへの 2次元的な走査を行うようにしても良!ヽ。

[0091] <実施例 4>

図 22及び図 23は、第 4実施例に係るレーザー加工装置 Sを示すものである。第 4 実施例に係るレーザー加工装置 Sは、実施例 1と同様の構成において、レーザービームの発散角の変化を監視する、ダイパージエンスモニタ 60を装備した構成とされている。

第 4実施例に係るレーザー加工装置 Sは、エネルギーモニタ 15にレーザー光を反射する部分反射ミラー 14aと、ダイパージエンスモニタ 60にレーザー光を反射する部分反射ミラー 14bを備えて、る。

[0092] 本例では、ダイパージエンスモニタ 60でレーザービームの発散角を監視し、発散角の大きさに変化が生じたときは、ビームエキスパンダ 17のズーム機構 17a (図 2参照）を調節し、マイクロレンズアレイ 31に入射するレーザービームの発散角を一定に保つようにする。

[0093] 図 23は、ダイパージエンスモニタ 60の概略構成を示す説明図である。

本例のダイパージエンスモニタ 60は、ビームエキスパンダ 17の後段に部分反射ミラ一 14bによって取り出したビームを、円形スリット 61を通した直後で、長い焦点距離を持つレンズ 62で集光し、その焦点位置にビーム強度分布を測定する 2次元センサ 6 3を配置することにより測定を行うように構成されている。なお、 2次元センサ 63の代わりに、直交する 2方向の各々に 1次元ラインセンサを設けても良い。

[0094] この測定ビーム強度の分布が等しくなるように、ビームエキスパンダ 17のズーム機構 17aにおいて、エキスパンダ倍率を調整すれば、レーザービームの発散角を縦横で等しくすることが可能となる。例えばエキスパンダ倍率の調整としては公知の技術を用いるもので、例えば、各レンズ間の距離を調節するものなどである。

[0095] レンズ集光による焦点位置のビーム強度分布は、回折による強度分布と、レーザービームの発散角の影響による強度分布をかけ合わせた強度分布となる。回折による強度分布は、波長、レンズへの入射ビーム径、レンズの焦点距離に依存し、レーザービームの発散角の影響による強度分布は、発散角、レンズの焦点距離に依存する。このため、「加工に用いるビーム拡大率での測定」、「レンズへの入射ビーム径を縦横で揃える」 t 、うことが有効となる。

[0096] ビームエキスパンダ 17のズーム機構 17aを自動ズーム調整機構付とし、ダイパージエンスモニタ 60とズーム機構 17aを連動させることにより、レーザービームの発散角を自動調整することが可能となる。例えば、ズーム機構のレンズの移動には一軸以上の自動ステージを備えた構成とする。

Claims

請求の範囲

[1] 被加工物の被加工領域内の多数の被加工部分を加工するレーザー加工装置において、レーザー装置と、該レーザー装置から出射されるレーザービームの集光あるいは結像手段と、前記被加工物の配置手段と、を備え、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段を固定して、前記被加工領域内及び領域外で、前記集光あるいは結像手段がレーザービーム内の異なった領域からの照射を受け、かつ前記多数の被加工部分の各々への加工中の積算レーザービーム照射時間が等しくなるように、前記レーザービームと前記集光あるいは結像手段を相対的に移動しながら加工することを特徴とするレーザー加工装置。

[2] 被加工物の被加工領域内の多数の被加工部分を加工するレーザー加工装置において、レーザー装置と、該レーザー装置から出射されるレーザービームの集光あるいは結像手段と、前記被加工物の配置手段と、を備え、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段と相対的に移動させながら、前記被加工領域内及び領域外で、前記集光あるいは結像手段がレーザービーム内の異なった領域力の照射を受け、かつ前記多数の被加工部分の各々への加工中の積算レーザービーム照射時間が等しくなるように、前記レーザービームと前記集光あるいは結像手段を相対的に移動しながら加工することを特徴とするレーザー加工装置。

[3] 前記レーザービームの前記集光ある!ヽは結像手段に対する加ェ中の相対的な移動は、 2次元または 3次元であることを特徴とする請求項 1または 2記載のレーザー加ェ装置。

[4] 前記配置手段と前記レーザービームの集光あるいは結像手段を、前記レーザービームの光軸方向を軸に回転する回転機構を備えたことを特徴とする請求項 1乃至 3 記載の、ずれか記載のレーザー加工装置。

[5] 前記被加工物内の前記被加工領域と別の被加工領域に、前記レーザービームの集光あるいは結像手段、あるいは新たな集光あるいは結像手段を移動し、前記加工に引き続き新たな加工を行うことを特徴とする請求項 1乃至 4いずれか記載のレーザ一加工装置。

[6] 前記レーザービームに垂直な面内で直交する 2方向のビームサイズを独立に変更し、主光線を平行にする、 2つの独立なビームエキスパンダを有し、少なくともその内の 1つにズーム機構を備えたことを特徴とする請求項 1乃至 5いずれか記載のレーザ一加工装置。

[7] 前記ビームエキスパンダを通過後のレーザービームの発散角を監視するモニター装置を備え、ビームエキスパンダに備えられたズーム機構を用いて、前記レーザービームに垂直な面内に直交する 2方向での、前記レーザービームの発散角を一定の割合に維持する制御機構を有した請求項 6記載のレーザー加工装置。

[8] 被カ卩ェ物の被カ卩工領域内の多数の被カ卩ェ部分をカ卩ェするレーザー加工方法であつて、レーザー装置と、該レーザー装置から出射されるレーザービームの集光あるいは結像手段と、前記被加工物の配置手段と、を備え、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段とを固定する第一の工程と、前記被加工領域内及び領域外で、前記集光あるいは結像手段がレーザービーム内の異なった領域力の照射を受け、かつ前記多数の被加工部分の各々への加工中の積算レーザービーム照射時間が等しくなるように、前記レーザービームと前記集光あるいは結像手段を相対的に移動しながら加工する第二の工程を有することを特徴とするレーザー加工方法。

[9] 被カ卩ェ物の被カ卩工領域内の多数の被カ卩ェ部分をカ卩ェするレーザー加工方法であつて、レーザー装置と、該レーザー装置から出射されるレーザービームの集光あるいは結像手段と、前記被加工物の配置手段と、を備え、前記被加工物に前記集光あるいは結像手段とを移動する第一の工程と、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段とを相対的に移動させながら、前記被加工領域内及び領域外で、前記集光あるいは結像手段がレーザービーム内の異なった領域からの照射を受け、かつ前記多数の被カ卩ェ部分の各々への加工中の積算レーザービーム照射時間が等しくなるように、前記レーザービームと前記集光あるいは結像手段を相対的に移動しながら加工する第二の工程を有することを特徴とするレーザー加工方法。

[10] 前記第二の工程の前記レーザービームの前記集光あるいは結像手段に対する加ェ中の相対的な移動は、 2次元または 3次元であることを特徴とする請求項 8または 9 記載のレーザー加工方法。

[11] 前記第二の工程中に、前記被加工物と前記集光あるいは結像手段を前記レーザ一ビームの光軸方向を軸に回転させる工程を有することを特徴とする、請求項 8乃至 10記載のヽずれか記載のレーザー加工方法。

前記第二の工程の後に、前記被加工物内の前記被加工領域と別の被加工領域に、前記レーザービームの集光あるいは結像手段、あるいは新たな集光あるいは結像手段を移動する第三の工程を有し、引き続き前記第二の工程を有することを特徴とする、請求項 8乃至 11いずれか記載のレーザー加工方法。