JP2002283084A - レーザ加工方法及び装置 - Google Patents
レーザ加工方法及び装置Info
- Publication number
- JP2002283084A JP2002283084A JP2001089396A JP2001089396A JP2002283084A JP 2002283084 A JP2002283084 A JP 2002283084A JP 2001089396 A JP2001089396 A JP 2001089396A JP 2001089396 A JP2001089396 A JP 2001089396A JP 2002283084 A JP2002283084 A JP 2002283084A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- laser
- processing
- laser beam
- moving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多様な形状の溝等の微細加工に柔軟に対処し
得るレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 加工対象４を搭載するＸ軸テーブル１５
のみならずマスク３を搭載するＭ軸テーブル１０も移動
可能に形成するとともに、両者を同期させて移動し、マ
スク３で整形されたレーザ光１を結像光学系５を介して
加工対象４に照射して、例えば深さが連続的に変化する
溝等、任意の形状を柔軟に微細加工し得るようにしたも
のである。
得るレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 加工対象４を搭載するＸ軸テーブル１５
のみならずマスク３を搭載するＭ軸テーブル１０も移動
可能に形成するとともに、両者を同期させて移動し、マ
スク３で整形されたレーザ光１を結像光学系５を介して
加工対象４に照射して、例えば深さが連続的に変化する
溝等、任意の形状を柔軟に微細加工し得るようにしたも
のである。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工方法及び
装置に関し、特に溝の深さを連続的に変化させてテーパ
溝とする場合等、多様な形状の溝を微細加工する場合に
適用して有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】μｍオーダの溝を形成する等、微細加工
に最適な加工装置としてレーザ加工装置が知られてい
る。従来技術に係るこの種のレーザ加工装置は、加工用
のレーザ光を照射するレーザ発振器（例えばエキシマレ
ーザ発振器）と、前記レーザ光を所定形状に整形するマ
スクと、このマスクを透過したレーザ光を加工対象上に
結像させる結像光学系と、前記加工対象を載置する加工
ステージを任意の方向に移動するテーブルとを有してお
り、マスクを透過することにより所定の形状に整形され
たレーザ光を結像光学系を介して加工対象上に縮小投影
するとともに、この状態でテーブルを移動してこれと一
体的に移動する加工ステージ上の加工対象上に所望の加
工形状を形成する。例えば、直線的な溝を形成する場合
には、結像光学系により加工対象上に溝幅に対応するレ
ーザ光を縮小投影するとともに、かかる状態で所定距離
直線移動する。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係るレーザ加工装置においては、例えば溝を微細加工す
る場合、溝の深さは一定のものに制限されてしまう。加
工対象に対して照射されるレーザ光の光量は常に一定で
あるからである。すなわち、例えば深さが連続的に変化
するテーパ状の溝、深さが段階的に変化する階段状の溝
等、種々の多様な加工形状を微細加工することはでき
ず、加工形状が限定されてしまっていた。 【０００４】本発明は、上記従来技術に鑑み、多様な形
状の溝等の微細加工に柔軟に対処し得るレーザ加工方法
及び装置を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【０００６】１） マスクを透過させることにより整形
したレーザ光を結像光学系により加工ステージ上の加工
対象上に結像させ、加工ステージを移動することにより
加工対象に所定の形状を形成するレーザ加工方法におい
て、前記マスクを、前記加工ステージとの相対的な位置
関係が所定通りになるよう同期させて移動しながら前記
加工対象を加工すること。 【０００７】２） 上記１）に記載するレーザ加工方法
において、マスクの移動速度は、加工ステージの移動速
度に結像光学系の縮小倍率を掛けた速度として同期移動
させることにより溝の深さが連続的に変化するテーパ状
の溝を形成すること。 【０００８】３） 加工用のレーザ光を照射するレーザ
発振器と、前記レーザ光を所定形状に整形するマスク
と、このマスクを透過したレーザ光を加工対象上に結像
させる結像光学系と、前記加工対象を載置する加工ステ
ージを任意の方向に移動するテーブルとを有するレーザ
加工装置において、マスクを水平面内における一方向に
移動可能に形成するとともに、前記マスクと前記テーブ
ルとの相対的な位置関係が所定通りになるよう同期させ
て移動するように構成したこと。 【０００９】４） 加工用のレーザ光を照射するレーザ
発振器と、前記レーザ光を所定形状に整形するマスク
と、このマスクを透過したレーザ光を加工対象上に結像
させる結像光学系と、前記加工対象を載置する加工ステ
ージを任意の方向に移動するテーブルとを有するレーザ
加工装置において、マスクは、透過するレーザ光を、異
なる形状に整形するための複数個の透過部を有するとと
もに、水平面内における互いに直交する二方向に移動可
能に形成し、さらに前記マスクと前記テーブルとの相対
的な位置関係が所定通りとなるよう同期させて移動する
ように構成したこと。 【００１０】５） 上記３）又は４）に記載するレーザ
加工装置において、加工ステージを移動するテーブルの
移動制御は、パルス数に基づくその移動距離及びパルス
間隔に基づくその移動速度を予め設定してあるレーザ加
工装置制御手段から送出するパルスが、上記テーブルの
移動量を検出する移動量検出手段からのフィードバック
値と一致するまで駆動源を駆動することにより行う一
方、マスクの移動制御は、上記レーザ加工装置制御手段
に設定したパルス数及びパルス間隔に基づき加工ステー
ジの移動速度との速度比を考慮して設定する移動距離及
び移動速度で同期制御手段から送出するパルスが、上記
マスクの移動量を検出する移動量検出手段からのフィー
ドバック値と一致するまで駆動源を駆動することにより
行うこと。 【００１１】６） 上記５）に記載するレーザ加工装置
において、マスクの移動速度は、加工ステージの移動速
度に結像光学系の縮小倍率を掛けた速度とすること。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００１３】図１は本発明の実施の形態に係るレーザ加
工装置を概念的に示す説明図である。同図に示すよう
に、当該レーザ加工装置は、加工用のレーザ光１を照射
するレーザ発振器２、レーザ光１を所定形状に整形する
マスク３、このマスク３を透過したレーザ光１を加工対
象４上に結像させる結像光学系５、加工対象４を載置す
る加工ステージ６及び加工ステージ６をＸ軸方向（図の
左右方向）に移動すべく定盤７上を同方向に移動するＸ
軸テーブル８を有する。 【００１４】当該レーザ加工装置においては、マスク３
も、フーム９で形成する水平面上をＸ軸方向に移動し得
るように構成してある。すなわち、マスク３はフレーム
９上をＸ軸方向に移動可能に形成したＭ軸テーブル１０
に載置してあり、このＭ軸テーブル１０と一体的に移動
する。フレーム９は支持部１１を介して全反射ミラー１
２を、また支持部１３を介して結像光学系５を支持する
固定部となっている。加工ステージ６はＺ軸テーブル１
４の上面に、またＺ軸テーブル１４はＹ軸テーブル１５
の上面に、さらにＹ軸テーブル１５はＸ軸テーブル８の
上面にそれぞれ載置され、Ｚ軸方向（図の上下方向）及
びＹ軸方向（図の紙面と直角な方向）にそれぞれ移動す
るように構成してある。すなわち、加工ステージ６は空
間をＸＹＺ軸の何れの方向にも移動可能に構成してあ
る。 【００１５】かかる本形態において、レーザ発振器２か
ら水平方向に照射されたレーザ光１は、全反射ミラー１
２で垂直下方にその光路を変更され、マスク３の透過部
３ａを透過することにより所定の形状に整形され、結像
光学系５を介して加工対象４に縮小投影される。ここ
で、マスク３とＸ軸テーブル８との相対的な位置関係が
所定通りになるよう同期させて両者を移動することによ
り加工対象４に所望の形状を微細加工する。この場合の
制御の具体的内容については後に詳述する。 【００１６】図２は上記実施の形態に係るレーザ加工装
置の制御系を示すブロック線図である。同図において
は、Ｘ軸テーブル８の制御系についてのみ示すが、Ｙ軸
テーブル１５及びＺ軸テーブル１４についてもＸ軸テー
ブル８の制御系と同様の制御系を構成している。 【００１７】図２に示すように、Ｘ軸テーブル８の移動
はレーザ加工装置制御部１６の制御によりＸ軸テーブル
ドライバ１７を介して行われる。すなわち、レーザ加工
装置制御部１６にはＸ軸制御距離（パルス数）及び速度
（パルス間隔）が予め設定してある。一方、Ｘ軸テーブ
ルドライバ１７はレーザ加工装置制御部１６からの送り
出しパルスを受取り、その値がエンコーダ１９からのフ
ィードバック値と一致するまでモータ１８を回転させ、
このモータ１８を駆動源とてしＸ軸テーブル８の移動を
制御する。ここで、送り出しパルスの速度がモータ１８
の応答速度よりも早い場合、フィードバック情報が遅延
するが、この場合には一時的にＸ軸テーブルドライバ１
７の中で溜まり、パルスとして蓄積・記憶される。そし
て、このパルスが無くなるまで、Ｘ軸テーブルドライバ
１７がモータ１８の駆動制御を継続する。 【００１８】Ｘ軸テーブル８及びＭ軸テーブル１０を同
期させて同量づつ移動させる制御を行う場合に肝要なこ
とは、Ｘ軸テーブル８とＭ軸テーブル１０との速度比
が、結像光学系５の縮小倍率と一致するように制御する
ことである。例えば、結像光学系５の縮小倍率が４．２
９倍の場合、Ｘ軸テーブル８の速度をＶX とすると、Ｍ
軸テーブル１０の速度ＶM は４．２９ＶX とする。そこ
で、上述の如くＸ軸制御距離及び速度をレーザ加工装置
制御部１６に設定するのに対応させてＸ軸−Ｍ軸同期制
御部２０に縮小倍率（速度比）を設定する。このことに
より、Ｘ軸−Ｍ軸同期制御部２０がＭ軸制御距離及び速
度を演算し、演算した値をＭ軸テーブル制御ドライバ２
１へ送出してＭ軸テーブル１０を移動させる。このＭ軸
テーブル１０の移動は、モータ２２及びエンコーダ２３
を用いた、Ｘ軸テーブル８と同態様の制御により行う。 【００１９】本形態におけるレーザ発振器２はパルスレ
ーザ発振器であり、レーザ発振器制御部２４でその発振
を制御される。すなわち、Ｘ軸−Ｍ軸同期制御部２０か
ら送出されるパルス幅及びパルス数を表す信号に基づき
レーザ発振器２がその間隔及び数のパルスレーザ光を照
射するよう制御する。このときのレーザ発振パルスの間
隔は一定である。このため、テーブル加減速領域でパル
スレーザを照射すれば、加工のバラツキを招く。したが
って、テーブル等速領域のみでパルスレーザ光を照射す
ることとした。しかし、テーブル搭載負荷と等速領域の
関係を厳密に把握することが困難なため、テーブル移動
距離をほぼフルストロークにし、ストローク中央付近を
加工領域（レーザ照射領域）とした。 【００２０】図３は上記実施の形態に係るレーザ加工装
置における加工時の態様を示す説明図である。本例はＸ
軸テーブル８とＭ軸テーブル１０とを同期して同時に移
動する場合である。Ｘ軸テーブル８とＭ軸テーブル１０
との図中右方向移動により、マスク３の透過部３ａとレ
ーザ光１（網点部分；以下同じ。）との位置関係が図３
（ａ）に示す状態になったとき、加工対象４の溝４ａは
その底部が傾斜した形状となる。移動が継続され図３
（ｂ）の状態になるまで、同様のテーパ状の溝４ａの成
形が行われる。かかる状態から、さらに移動を継続すれ
ば、図３（ｃ）に示す形状の溝４ａとなる。 【００２１】上述の如く、例えば図３（ｂ）に示す状態
でＸ軸テーブル８及びＭ軸テーブル１０の移動を停止す
れば、テーパ状の底部を有する溝４ａを微細加工するこ
とができる。 【００２２】上記実施の形態に係るレーザ加工装置にお
いては、Ｘ軸テーブル８及びＭ軸テーブル１０の移動距
離及び移動速度を任意に設定して両者の移動の同期をと
ることにより、加工対象４に対するレーザ光１の照射光
量を調節して所望の深さ形状の溝等、多様な形状を微細
加工することができる。すなわち、溝の底部が段階的に
階段状に変化する形状とする等、任意の形状を形成する
ことができる。 【００２３】さらに、Ｍ軸テーブル１０は、Ｘ軸方向の
みに移動するように構成したが、これに限定する必要は
ない。Ｘ軸方向と直角な水平方向であるＹ軸方向にも移
動可能に形成することもできる。この場合には、例えば
マスク３をＹ軸方向に移動して形状が異なる他の透過部
に交換することができる。すなわち、例えば幅狭の溝を
形成した後、続けてこれよりも幅広の溝を形成するとい
う用途に適用することができ、この場合には、加工のタ
クトタイムの短縮に寄与する。 【００２４】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、マスクを透過
させることにより整形したレーザ光を結像光学系により
加工ステージ上の加工対象上に結像させ、加工ステージ
を移動することにより加工対象に所定の形状を形成する
レーザ加工方法において、前記マスクを、前記加工ステ
ージとの相対的な位置関係が所定通りになるよう同期さ
せて移動しながら前記加工対象を加工するので、一定形
状だけでなく、テーパ状、階段状等、種々の多様な加工
形状を加工対象に微細加工することができる。 【００２５】〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載するレーザ加工方法において、マスクの移動
速度は、加工ステージの移動速度に結像光学系の縮小倍
率を掛けた速度として同期移動させることにより溝の深
さが連続的に変化するテーパ状の溝を形成するので、テ
ーパ状の溝を容易且つ確実に形成することができる。 【００２６】〔請求項３〕に記載する発明は、加工用の
レーザ光を照射するレーザ発振器と、前記レーザ光を所
定形状に整形するマスクと、このマスクを透過したレー
ザ光を加工対象上に結像させる結像光学系と、前記加工
対象を載置する加工ステージを任意の方向に移動するテ
ーブルとを有するレーザ加工装置において、マスクを水
平面内における一方向に移動可能に形成するとともに、
前記マスクと前記テーブルとの相対的な位置関係が所定
通りになるよう同期させて移動するように構成したの
で、一定形状だけでなく、テーパ状、階段状等、種々の
多様な加工形状を加工対象に微細加工することができ
る。 【００２７】〔請求項４〕に記載する発明は、加工用の
レーザ光を照射するレーザ発振器と、前記レーザ光を所
定形状に整形するマスクと、このマスクを透過したレー
ザ光を加工対象上に結像させる結像光学系と、前記加工
対象を載置する加工ステージを任意の方向に移動するテ
ーブルとを有するレーザ加工装置において、マスクは、
透過するレーザ光を、異なる形状に整形するための複数
個の透過部を有するとともに、水平面内における互いに
直交する二方向に移動可能に形成し、さらに前記マスク
と前記テーブルとの相対的な位置関係が所定通りとなる
よう同期させて移動するように構成したので、〔請求項
３〕に記載する発明と同様に、一定形状だけでなく、テ
ーパ状、階段状等、種々の多様な加工形状を加工対象に
微細加工することができ、さらにマスクを平面の何れの
方向にも移動可能であるため、２種類以上のレーザ光の
透過部を選択して２種類以上の形状の加工を迅速に行う
ことができ、これによるタクトタイムの短縮も図り得
る。 【００２８】〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項
３〕又は〔請求項４〕に記載するレーザ加工装置におい
て、加工ステージを移動するテーブルの移動制御は、パ
ルス数に基づくその移動距離及びパルス間隔に基づくそ
の移動速度を予め設定してあるレーザ加工装置制御手段
から送出するパルスが、上記テーブルの移動量を検出す
る移動量検出手段からのフィードバック値と一致するま
で駆動源を駆動することにより行う一方、マスクの移動
制御は、上記レーザ加工装置制御手段に設定したパルス
数及びパルス間隔に基づき加工ステージの移動速度との
速度比を考慮して設定する移動距離及び移動速度で同期
制御手段から送出するパルスが、上記マスクの移動量を
検出する移動量検出手段からのフィードバック値と一致
するまで駆動源を駆動することにより行うので、〔請求
項３〕又は〔請求項４〕に記載する発明と同様の作用・
効果を得る。 【００２９】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
５〕に記載するレーザ加工装置において、マスクの移動
速度は、加工ステージの移動速度に結像光学系の縮小倍
率を掛けた速度とするので、加工対象にテーパ溝を容易
且つ迅速に形成することができる。
装置に関し、特に溝の深さを連続的に変化させてテーパ
溝とする場合等、多様な形状の溝を微細加工する場合に
適用して有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】μｍオーダの溝を形成する等、微細加工
に最適な加工装置としてレーザ加工装置が知られてい
る。従来技術に係るこの種のレーザ加工装置は、加工用
のレーザ光を照射するレーザ発振器（例えばエキシマレ
ーザ発振器）と、前記レーザ光を所定形状に整形するマ
スクと、このマスクを透過したレーザ光を加工対象上に
結像させる結像光学系と、前記加工対象を載置する加工
ステージを任意の方向に移動するテーブルとを有してお
り、マスクを透過することにより所定の形状に整形され
たレーザ光を結像光学系を介して加工対象上に縮小投影
するとともに、この状態でテーブルを移動してこれと一
体的に移動する加工ステージ上の加工対象上に所望の加
工形状を形成する。例えば、直線的な溝を形成する場合
には、結像光学系により加工対象上に溝幅に対応するレ
ーザ光を縮小投影するとともに、かかる状態で所定距離
直線移動する。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係るレーザ加工装置においては、例えば溝を微細加工す
る場合、溝の深さは一定のものに制限されてしまう。加
工対象に対して照射されるレーザ光の光量は常に一定で
あるからである。すなわち、例えば深さが連続的に変化
するテーパ状の溝、深さが段階的に変化する階段状の溝
等、種々の多様な加工形状を微細加工することはでき
ず、加工形状が限定されてしまっていた。 【０００４】本発明は、上記従来技術に鑑み、多様な形
状の溝等の微細加工に柔軟に対処し得るレーザ加工方法
及び装置を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【０００６】１） マスクを透過させることにより整形
したレーザ光を結像光学系により加工ステージ上の加工
対象上に結像させ、加工ステージを移動することにより
加工対象に所定の形状を形成するレーザ加工方法におい
て、前記マスクを、前記加工ステージとの相対的な位置
関係が所定通りになるよう同期させて移動しながら前記
加工対象を加工すること。 【０００７】２） 上記１）に記載するレーザ加工方法
において、マスクの移動速度は、加工ステージの移動速
度に結像光学系の縮小倍率を掛けた速度として同期移動
させることにより溝の深さが連続的に変化するテーパ状
の溝を形成すること。 【０００８】３） 加工用のレーザ光を照射するレーザ
発振器と、前記レーザ光を所定形状に整形するマスク
と、このマスクを透過したレーザ光を加工対象上に結像
させる結像光学系と、前記加工対象を載置する加工ステ
ージを任意の方向に移動するテーブルとを有するレーザ
加工装置において、マスクを水平面内における一方向に
移動可能に形成するとともに、前記マスクと前記テーブ
ルとの相対的な位置関係が所定通りになるよう同期させ
て移動するように構成したこと。 【０００９】４） 加工用のレーザ光を照射するレーザ
発振器と、前記レーザ光を所定形状に整形するマスク
と、このマスクを透過したレーザ光を加工対象上に結像
させる結像光学系と、前記加工対象を載置する加工ステ
ージを任意の方向に移動するテーブルとを有するレーザ
加工装置において、マスクは、透過するレーザ光を、異
なる形状に整形するための複数個の透過部を有するとと
もに、水平面内における互いに直交する二方向に移動可
能に形成し、さらに前記マスクと前記テーブルとの相対
的な位置関係が所定通りとなるよう同期させて移動する
ように構成したこと。 【００１０】５） 上記３）又は４）に記載するレーザ
加工装置において、加工ステージを移動するテーブルの
移動制御は、パルス数に基づくその移動距離及びパルス
間隔に基づくその移動速度を予め設定してあるレーザ加
工装置制御手段から送出するパルスが、上記テーブルの
移動量を検出する移動量検出手段からのフィードバック
値と一致するまで駆動源を駆動することにより行う一
方、マスクの移動制御は、上記レーザ加工装置制御手段
に設定したパルス数及びパルス間隔に基づき加工ステー
ジの移動速度との速度比を考慮して設定する移動距離及
び移動速度で同期制御手段から送出するパルスが、上記
マスクの移動量を検出する移動量検出手段からのフィー
ドバック値と一致するまで駆動源を駆動することにより
行うこと。 【００１１】６） 上記５）に記載するレーザ加工装置
において、マスクの移動速度は、加工ステージの移動速
度に結像光学系の縮小倍率を掛けた速度とすること。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００１３】図１は本発明の実施の形態に係るレーザ加
工装置を概念的に示す説明図である。同図に示すよう
に、当該レーザ加工装置は、加工用のレーザ光１を照射
するレーザ発振器２、レーザ光１を所定形状に整形する
マスク３、このマスク３を透過したレーザ光１を加工対
象４上に結像させる結像光学系５、加工対象４を載置す
る加工ステージ６及び加工ステージ６をＸ軸方向（図の
左右方向）に移動すべく定盤７上を同方向に移動するＸ
軸テーブル８を有する。 【００１４】当該レーザ加工装置においては、マスク３
も、フーム９で形成する水平面上をＸ軸方向に移動し得
るように構成してある。すなわち、マスク３はフレーム
９上をＸ軸方向に移動可能に形成したＭ軸テーブル１０
に載置してあり、このＭ軸テーブル１０と一体的に移動
する。フレーム９は支持部１１を介して全反射ミラー１
２を、また支持部１３を介して結像光学系５を支持する
固定部となっている。加工ステージ６はＺ軸テーブル１
４の上面に、またＺ軸テーブル１４はＹ軸テーブル１５
の上面に、さらにＹ軸テーブル１５はＸ軸テーブル８の
上面にそれぞれ載置され、Ｚ軸方向（図の上下方向）及
びＹ軸方向（図の紙面と直角な方向）にそれぞれ移動す
るように構成してある。すなわち、加工ステージ６は空
間をＸＹＺ軸の何れの方向にも移動可能に構成してあ
る。 【００１５】かかる本形態において、レーザ発振器２か
ら水平方向に照射されたレーザ光１は、全反射ミラー１
２で垂直下方にその光路を変更され、マスク３の透過部
３ａを透過することにより所定の形状に整形され、結像
光学系５を介して加工対象４に縮小投影される。ここ
で、マスク３とＸ軸テーブル８との相対的な位置関係が
所定通りになるよう同期させて両者を移動することによ
り加工対象４に所望の形状を微細加工する。この場合の
制御の具体的内容については後に詳述する。 【００１６】図２は上記実施の形態に係るレーザ加工装
置の制御系を示すブロック線図である。同図において
は、Ｘ軸テーブル８の制御系についてのみ示すが、Ｙ軸
テーブル１５及びＺ軸テーブル１４についてもＸ軸テー
ブル８の制御系と同様の制御系を構成している。 【００１７】図２に示すように、Ｘ軸テーブル８の移動
はレーザ加工装置制御部１６の制御によりＸ軸テーブル
ドライバ１７を介して行われる。すなわち、レーザ加工
装置制御部１６にはＸ軸制御距離（パルス数）及び速度
（パルス間隔）が予め設定してある。一方、Ｘ軸テーブ
ルドライバ１７はレーザ加工装置制御部１６からの送り
出しパルスを受取り、その値がエンコーダ１９からのフ
ィードバック値と一致するまでモータ１８を回転させ、
このモータ１８を駆動源とてしＸ軸テーブル８の移動を
制御する。ここで、送り出しパルスの速度がモータ１８
の応答速度よりも早い場合、フィードバック情報が遅延
するが、この場合には一時的にＸ軸テーブルドライバ１
７の中で溜まり、パルスとして蓄積・記憶される。そし
て、このパルスが無くなるまで、Ｘ軸テーブルドライバ
１７がモータ１８の駆動制御を継続する。 【００１８】Ｘ軸テーブル８及びＭ軸テーブル１０を同
期させて同量づつ移動させる制御を行う場合に肝要なこ
とは、Ｘ軸テーブル８とＭ軸テーブル１０との速度比
が、結像光学系５の縮小倍率と一致するように制御する
ことである。例えば、結像光学系５の縮小倍率が４．２
９倍の場合、Ｘ軸テーブル８の速度をＶX とすると、Ｍ
軸テーブル１０の速度ＶM は４．２９ＶX とする。そこ
で、上述の如くＸ軸制御距離及び速度をレーザ加工装置
制御部１６に設定するのに対応させてＸ軸−Ｍ軸同期制
御部２０に縮小倍率（速度比）を設定する。このことに
より、Ｘ軸−Ｍ軸同期制御部２０がＭ軸制御距離及び速
度を演算し、演算した値をＭ軸テーブル制御ドライバ２
１へ送出してＭ軸テーブル１０を移動させる。このＭ軸
テーブル１０の移動は、モータ２２及びエンコーダ２３
を用いた、Ｘ軸テーブル８と同態様の制御により行う。 【００１９】本形態におけるレーザ発振器２はパルスレ
ーザ発振器であり、レーザ発振器制御部２４でその発振
を制御される。すなわち、Ｘ軸−Ｍ軸同期制御部２０か
ら送出されるパルス幅及びパルス数を表す信号に基づき
レーザ発振器２がその間隔及び数のパルスレーザ光を照
射するよう制御する。このときのレーザ発振パルスの間
隔は一定である。このため、テーブル加減速領域でパル
スレーザを照射すれば、加工のバラツキを招く。したが
って、テーブル等速領域のみでパルスレーザ光を照射す
ることとした。しかし、テーブル搭載負荷と等速領域の
関係を厳密に把握することが困難なため、テーブル移動
距離をほぼフルストロークにし、ストローク中央付近を
加工領域（レーザ照射領域）とした。 【００２０】図３は上記実施の形態に係るレーザ加工装
置における加工時の態様を示す説明図である。本例はＸ
軸テーブル８とＭ軸テーブル１０とを同期して同時に移
動する場合である。Ｘ軸テーブル８とＭ軸テーブル１０
との図中右方向移動により、マスク３の透過部３ａとレ
ーザ光１（網点部分；以下同じ。）との位置関係が図３
（ａ）に示す状態になったとき、加工対象４の溝４ａは
その底部が傾斜した形状となる。移動が継続され図３
（ｂ）の状態になるまで、同様のテーパ状の溝４ａの成
形が行われる。かかる状態から、さらに移動を継続すれ
ば、図３（ｃ）に示す形状の溝４ａとなる。 【００２１】上述の如く、例えば図３（ｂ）に示す状態
でＸ軸テーブル８及びＭ軸テーブル１０の移動を停止す
れば、テーパ状の底部を有する溝４ａを微細加工するこ
とができる。 【００２２】上記実施の形態に係るレーザ加工装置にお
いては、Ｘ軸テーブル８及びＭ軸テーブル１０の移動距
離及び移動速度を任意に設定して両者の移動の同期をと
ることにより、加工対象４に対するレーザ光１の照射光
量を調節して所望の深さ形状の溝等、多様な形状を微細
加工することができる。すなわち、溝の底部が段階的に
階段状に変化する形状とする等、任意の形状を形成する
ことができる。 【００２３】さらに、Ｍ軸テーブル１０は、Ｘ軸方向の
みに移動するように構成したが、これに限定する必要は
ない。Ｘ軸方向と直角な水平方向であるＹ軸方向にも移
動可能に形成することもできる。この場合には、例えば
マスク３をＹ軸方向に移動して形状が異なる他の透過部
に交換することができる。すなわち、例えば幅狭の溝を
形成した後、続けてこれよりも幅広の溝を形成するとい
う用途に適用することができ、この場合には、加工のタ
クトタイムの短縮に寄与する。 【００２４】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、マスクを透過
させることにより整形したレーザ光を結像光学系により
加工ステージ上の加工対象上に結像させ、加工ステージ
を移動することにより加工対象に所定の形状を形成する
レーザ加工方法において、前記マスクを、前記加工ステ
ージとの相対的な位置関係が所定通りになるよう同期さ
せて移動しながら前記加工対象を加工するので、一定形
状だけでなく、テーパ状、階段状等、種々の多様な加工
形状を加工対象に微細加工することができる。 【００２５】〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載するレーザ加工方法において、マスクの移動
速度は、加工ステージの移動速度に結像光学系の縮小倍
率を掛けた速度として同期移動させることにより溝の深
さが連続的に変化するテーパ状の溝を形成するので、テ
ーパ状の溝を容易且つ確実に形成することができる。 【００２６】〔請求項３〕に記載する発明は、加工用の
レーザ光を照射するレーザ発振器と、前記レーザ光を所
定形状に整形するマスクと、このマスクを透過したレー
ザ光を加工対象上に結像させる結像光学系と、前記加工
対象を載置する加工ステージを任意の方向に移動するテ
ーブルとを有するレーザ加工装置において、マスクを水
平面内における一方向に移動可能に形成するとともに、
前記マスクと前記テーブルとの相対的な位置関係が所定
通りになるよう同期させて移動するように構成したの
で、一定形状だけでなく、テーパ状、階段状等、種々の
多様な加工形状を加工対象に微細加工することができ
る。 【００２７】〔請求項４〕に記載する発明は、加工用の
レーザ光を照射するレーザ発振器と、前記レーザ光を所
定形状に整形するマスクと、このマスクを透過したレー
ザ光を加工対象上に結像させる結像光学系と、前記加工
対象を載置する加工ステージを任意の方向に移動するテ
ーブルとを有するレーザ加工装置において、マスクは、
透過するレーザ光を、異なる形状に整形するための複数
個の透過部を有するとともに、水平面内における互いに
直交する二方向に移動可能に形成し、さらに前記マスク
と前記テーブルとの相対的な位置関係が所定通りとなる
よう同期させて移動するように構成したので、〔請求項
３〕に記載する発明と同様に、一定形状だけでなく、テ
ーパ状、階段状等、種々の多様な加工形状を加工対象に
微細加工することができ、さらにマスクを平面の何れの
方向にも移動可能であるため、２種類以上のレーザ光の
透過部を選択して２種類以上の形状の加工を迅速に行う
ことができ、これによるタクトタイムの短縮も図り得
る。 【００２８】〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項
３〕又は〔請求項４〕に記載するレーザ加工装置におい
て、加工ステージを移動するテーブルの移動制御は、パ
ルス数に基づくその移動距離及びパルス間隔に基づくそ
の移動速度を予め設定してあるレーザ加工装置制御手段
から送出するパルスが、上記テーブルの移動量を検出す
る移動量検出手段からのフィードバック値と一致するま
で駆動源を駆動することにより行う一方、マスクの移動
制御は、上記レーザ加工装置制御手段に設定したパルス
数及びパルス間隔に基づき加工ステージの移動速度との
速度比を考慮して設定する移動距離及び移動速度で同期
制御手段から送出するパルスが、上記マスクの移動量を
検出する移動量検出手段からのフィードバック値と一致
するまで駆動源を駆動することにより行うので、〔請求
項３〕又は〔請求項４〕に記載する発明と同様の作用・
効果を得る。 【００２９】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
５〕に記載するレーザ加工装置において、マスクの移動
速度は、加工ステージの移動速度に結像光学系の縮小倍
率を掛けた速度とするので、加工対象にテーパ溝を容易
且つ迅速に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置を概
念的に示す説明図である。 【図２】上記実施の形態に係るレーザ加工装置の制御系
を示すブロック線図である。 【図３】上記実施の形態に係るレーザ加工装置における
加工時の態様を示す説明図である。 【符号の説明】 １ レーザ光 ２ レーザ発振器 ３ マスク ４ 加工対象 ５ 結像光学系 ６ 加工ステージ ８ Ｘ軸テーブル １０ Ｍ軸テーブル １６ レーザ加工装置制御部 １８ モータ １９ エンコーダ ２０ Ｘ軸−Ｍ軸同期制御部 ２２ モータ ２３ エンコーダ
念的に示す説明図である。 【図２】上記実施の形態に係るレーザ加工装置の制御系
を示すブロック線図である。 【図３】上記実施の形態に係るレーザ加工装置における
加工時の態様を示す説明図である。 【符号の説明】 １ レーザ光 ２ レーザ発振器 ３ マスク ４ 加工対象 ５ 結像光学系 ６ 加工ステージ ８ Ｘ軸テーブル １０ Ｍ軸テーブル １６ レーザ加工装置制御部 １８ モータ １９ エンコーダ ２０ Ｘ軸−Ｍ軸同期制御部 ２２ モータ ２３ エンコーダ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】 【提出日】平成１３年９月４日（２００１．９．４） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００１４ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００１４】当該レーザ加工装置においては、マスク３
も、フレーム９で形成する水平面上をＸ軸方向に移動し
得るように構成してある。すなわち、マスク３はフレー
ム９上をＸ軸方向に移動可能に形成したＭ軸テーブル１
０に載置してあり、このＭ軸テーブル１０と一体的に移
動する。フレーム９は支持部１１を介して全反射ミラー
１２を、また支持部１３を介して結像光学系５を支持す
る固定部となっている。加工ステージ６はＺ軸テーブル
１４の上面に、またＺ軸テーブル１４はＹ軸テーブル１
５の上面に、さらにＹ軸テーブル１５はＸ軸テーブル８
の上面にそれぞれ載置され、Ｚ軸方向（図の上下方向）
及びＹ軸方向（図の紙面と直角な方向）にそれぞれ移動
するように構成してある。すなわち、加工ステージ６は
空間をＸＹＺ軸の何れの方向にも移動可能に構成してあ
る。 【手続補正２】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００１８ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００１８】Ｘ軸テーブル８及びＭ軸テーブル１０を同
期させて同量ずつ移動させる制御を行う場合に肝要なこ
とは、Ｘ軸テーブル８とＭ軸テーブル１０との速度比
が、結像光学系５の縮小倍率と一致するように制御する
ことである。例えば、結像光学系５の縮小倍率が４．２
９倍の場合、Ｘ軸テーブル８の速度をＶX とすると、Ｍ
軸テーブル１０の速度ＶM は４．２９ＶX とする。そこ
で、上述の如くＸ軸制御距離及び速度をレーザ加工装置
制御部１６に設定するのに対応させてＸ軸−Ｍ軸同期制
御部２０に縮小倍率（速度比）を設定する。このことに
より、Ｘ軸−Ｍ軸同期制御部２０がＭ軸制御距離及び速
度を演算し、演算した値をＭ軸テーブル制御ドライバ２
１へ送出してＭ軸テーブル１０を移動させる。このＭ軸
テーブル１０の移動は、モータ２２及びエンコーダ２３
を用いた、Ｘ軸テーブル８と同態様の制御により行う。
【手続補正書】 【提出日】平成１３年９月４日（２００１．９．４） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００１４ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００１４】当該レーザ加工装置においては、マスク３
も、フレーム９で形成する水平面上をＸ軸方向に移動し
得るように構成してある。すなわち、マスク３はフレー
ム９上をＸ軸方向に移動可能に形成したＭ軸テーブル１
０に載置してあり、このＭ軸テーブル１０と一体的に移
動する。フレーム９は支持部１１を介して全反射ミラー
１２を、また支持部１３を介して結像光学系５を支持す
る固定部となっている。加工ステージ６はＺ軸テーブル
１４の上面に、またＺ軸テーブル１４はＹ軸テーブル１
５の上面に、さらにＹ軸テーブル１５はＸ軸テーブル８
の上面にそれぞれ載置され、Ｚ軸方向（図の上下方向）
及びＹ軸方向（図の紙面と直角な方向）にそれぞれ移動
するように構成してある。すなわち、加工ステージ６は
空間をＸＹＺ軸の何れの方向にも移動可能に構成してあ
る。 【手続補正２】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００１８ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００１８】Ｘ軸テーブル８及びＭ軸テーブル１０を同
期させて同量ずつ移動させる制御を行う場合に肝要なこ
とは、Ｘ軸テーブル８とＭ軸テーブル１０との速度比
が、結像光学系５の縮小倍率と一致するように制御する
ことである。例えば、結像光学系５の縮小倍率が４．２
９倍の場合、Ｘ軸テーブル８の速度をＶX とすると、Ｍ
軸テーブル１０の速度ＶM は４．２９ＶX とする。そこ
で、上述の如くＸ軸制御距離及び速度をレーザ加工装置
制御部１６に設定するのに対応させてＸ軸−Ｍ軸同期制
御部２０に縮小倍率（速度比）を設定する。このことに
より、Ｘ軸−Ｍ軸同期制御部２０がＭ軸制御距離及び速
度を演算し、演算した値をＭ軸テーブル制御ドライバ２
１へ送出してＭ軸テーブル１０を移動させる。このＭ軸
テーブル１０の移動は、モータ２２及びエンコーダ２３
を用いた、Ｘ軸テーブル８と同態様の制御により行う。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 赤羽 崇
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１
号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Ｆターム(参考） 4E068 AD00 CD05 CD10 CE04
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 マスクを透過させることにより整形した
レーザ光を結像光学系により加工ステージ上の加工対象
上に結像させ、加工ステージを移動することにより加工
対象に所定の形状を形成するレーザ加工方法において、 前記マスクを、前記加工ステージとの相対的な位置関係
が所定通りになるよう同期させて移動しながら前記加工
対象を加工することを特徴とするレーザ加工方法。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載するレーザ加工方法
において、 マスクの移動速度は、加工ステージの移動速度に結像光
学系の縮小倍率を掛けた速度として同期移動させること
により溝の深さが連続的に変化するテーパ状の溝を形成
することを特徴とするレーザ加工方法。 【請求項３】 加工用のレーザ光を照射するレーザ発振
器と、前記レーザ光を所定形状に整形するマスクと、こ
のマスクを透過したレーザ光を加工対象上に結像させる
結像光学系と、前記加工対象を載置する加工ステージを
任意の方向に移動するテーブルとを有するレーザ加工装
置において、 マスクを水平面内における一方向に移動可能に形成する
とともに、前記マスクと前記テーブルとの相対的な位置
関係が所定通りになるよう同期させて移動するように構
成したことを特徴とするレーザ加工装置。 【請求項４】 加工用のレーザ光を照射するレーザ発振
器と、前記レーザ光を所定形状に整形するマスクと、こ
のマスクを透過したレーザ光を加工対象上に結像させる
結像光学系と、前記加工対象を載置する加工ステージを
任意の方向に移動するテーブルとを有するレーザ加工装
置において、 マスクは、透過するレーザ光を、異なる形状に整形する
ための複数個の透過部を有するとともに、水平面内にお
ける互いに直交する二方向に移動可能に形成し、さらに
前記マスクと前記テーブルとの相対的な位置関係が所定
通りとなるよう同期させて移動するように構成したこと
を特徴とするレーザ加工装置。 【請求項５】 〔請求項３〕又は〔請求項４〕に記載す
るレーザ加工装置において、 加工ステージを移動するテーブルの移動制御は、パルス
数に基づくその移動距離及びパルス間隔に基づくその移
動速度を予め設定してあるレーザ加工装置制御手段から
送出するパルスが、上記テーブルの移動量を検出する移
動量検出手段からのフィードバック値と一致するまで駆
動源を駆動することにより行う一方、 マスクの移動制御は、上記レーザ加工装置制御手段に設
定したパルス数及びパルス間隔に基づき加工ステージの
移動速度との速度比を考慮して設定する移動距離及び移
動速度で同期制御手段から送出するパルスが、上記マス
クの移動量を検出する移動量検出手段からのフィードバ
ック値と一致するまで駆動源を駆動することにより行う
ことを特徴とするレーザ加工装置。 【請求項６】 〔請求項５〕に記載するレーザ加工装置
において、 マスクの移動速度は、加工ステージの移動速度に結像光
学系の縮小倍率を掛けた速度とすることを特徴とするレ
ーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001089396A JP2002283084A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | レーザ加工方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001089396A JP2002283084A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | レーザ加工方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002283084A true JP2002283084A (ja) | 2002-10-02 |
Family
ID=18944327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001089396A Withdrawn JP2002283084A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | レーザ加工方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002283084A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008105046A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ビーム照射方法、及び、ビーム照射装置 |
| JP2013122979A (ja) * | 2011-12-10 | 2013-06-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 多数個取り配線基板およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-03-27 JP JP2001089396A patent/JP2002283084A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008105046A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ビーム照射方法、及び、ビーム照射装置 |
| JP2013122979A (ja) * | 2011-12-10 | 2013-06-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 多数個取り配線基板およびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6346687B1 (en) | Energy beam processing method and processing apparatus therefor | |
| JP2008119718A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP6035461B1 (ja) | レーザー加工方法及びレーザー加工装置 | |
| KR101511483B1 (ko) | 가공 제어 장치, 레이저 가공 장치 및 가공 제어 방법 | |
| JP2007021579A (ja) | 倣いレーザビーム振動装置及びビーム振動レーザ加工装置 | |
| JPH0531590A (ja) | レーザ加工機 | |
| JPH11170072A (ja) | レーザー加工方法及び装置、並びに非導電性透明基板の回路形成方法及び装置 | |
| KR20050111790A (ko) | 위치지정 방법, 장치 및 제품 | |
| EP0437676A1 (en) | Laser cutting machine | |
| JPH05285686A (ja) | レーザ加工装置用手首構造、およびそれを用いたレーザ加工方法 | |
| JP2002283084A (ja) | レーザ加工方法及び装置 | |
| JPH05169286A (ja) | レーザ目盛付け装置 | |
| JP3561159B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2002273584A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP3185660B2 (ja) | マーキング方法および装置 | |
| JP2005334925A (ja) | レーザ加工機における反射鏡の駆動軸制御装置 | |
| JP2005279761A (ja) | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 | |
| EP3819068B1 (en) | Cutting machine and cutting method | |
| KR20170029381A (ko) | 레이저 가공 장치 | |
| JP2005313204A (ja) | レーザ孔形成装置、レーザ加工装置及びレーザ孔形成方法 | |
| JP5319175B2 (ja) | パターン描画方法及び装置 | |
| JPH0857668A (ja) | 均一照射レーザ加工装置及び均一照射レーザ加工方法 | |
| JPH0985470A (ja) | レーザマーキング装置 | |
| JPH03281081A (ja) | パルスレーザ加工方法 | |
| JP3026898B2 (ja) | レーザ加工機のレーザビーム形状補正方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080603 |