JP3182223B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、転写マスクを通過した
レーザ光を集光して加工物の加工を行うためのレーザ加
工装置に関するものである。
レーザ光を集光して加工物の加工を行うためのレーザ加
工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、プラスチック、金属、セラミ
ックス等の材料に孔開けや切断等の加工を行うために、
レーザ加工装置が使用されている。
ックス等の材料に孔開けや切断等の加工を行うために、
レーザ加工装置が使用されている。
【０００３】図３は従来の代表的なレーザ加工装置の構
成図である。図３において、符号１は、レーザ発振器で
あり、ＣＯ2 レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、エキシマレ
ーザ等が使用されている。レーザ発振器１から出射され
たレーザ光は、転写マスク２を通過した後、反射ミラー
３により９０度反射され、マスク転写レンズ４に導かれ
る。レーザ光がマスク転写レンズ４を透過すると、予め
設定した転写比率にてマスク像が加工物５上に結像さ
れ、除去加工が行われる。１回の加工の終了後、加工物
５は加工物支持装置６によって水平方向（Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向）の位置を変え、次の加工が行われる。
成図である。図３において、符号１は、レーザ発振器で
あり、ＣＯ2 レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、エキシマレ
ーザ等が使用されている。レーザ発振器１から出射され
たレーザ光は、転写マスク２を通過した後、反射ミラー
３により９０度反射され、マスク転写レンズ４に導かれ
る。レーザ光がマスク転写レンズ４を透過すると、予め
設定した転写比率にてマスク像が加工物５上に結像さ
れ、除去加工が行われる。１回の加工の終了後、加工物
５は加工物支持装置６によって水平方向（Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向）の位置を変え、次の加工が行われる。
【０００４】このような構成のレーザ加工装置におい
て、転写マスク２、反射ミラー３、マスク転写レンズ４
及び加工物５の位置関係は、次式（１）を満たすものと
なっている。なお、式中、Ａは、転写マスク２から反射
ミラー３までの距離Ａ1 と反射ミラー３からマスク転写
レンズ４までの距離Ａ2 との和、Ｂはマスク転写レンズ
４から加工物５までの距離、ｆはマスク転写レンズ４の
焦点距離である。
て、転写マスク２、反射ミラー３、マスク転写レンズ４
及び加工物５の位置関係は、次式（１）を満たすものと
なっている。なお、式中、Ａは、転写マスク２から反射
ミラー３までの距離Ａ1 と反射ミラー３からマスク転写
レンズ４までの距離Ａ2 との和、Ｂはマスク転写レンズ
４から加工物５までの距離、ｆはマスク転写レンズ４の
焦点距離である。
【０００５】 １／Ａ＋１／Ｂ＝１／ｆ （１）そし
て、転写比率αは式（２）に示す通りである。
て、転写比率αは式（２）に示す通りである。
【０００６】 α＝Ｂ／Ａ （２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記構成のレーザ加工
装置においては、転写比率を変更する場合、式（２）か
ら明らかなように、距離Ａと距離Ｂを調整する必要があ
る。即ち、少なくとも２つの部品、例えば転写マスク２
と加工物５、或いは転写マスク２とマスク転写レンズ４
を式（１）の関係を満足する状態で移動させなければな
らず、装置構成が複雑となっていた。
装置においては、転写比率を変更する場合、式（２）か
ら明らかなように、距離Ａと距離Ｂを調整する必要があ
る。即ち、少なくとも２つの部品、例えば転写マスク２
と加工物５、或いは転写マスク２とマスク転写レンズ４
を式（１）の関係を満足する状態で移動させなければな
らず、装置構成が複雑となっていた。
【０００８】また、転写比率を変えずに厚さの異なる加
工物を加工する場合には、転写マスク２及びマスク転写
レンズ４を同じ距離だけ移動させる方法、又は、加工物
５を転写レンズ４の光軸Ｌ（Ｚ軸方向）に沿って位置調
整する方法を採る必要があるが、前者の方法では移動機
構を２つ設けなければならず、装置が複雑で高価なもの
となる。一方、加工物５を光軸Ｌに沿って移動させる方
法では、加工物支持装置６にＺ軸位置調整機構６ａを組
み込む必要がある。図３に示すように、Ｚ軸位置調整機
構６ａをＸ−Ｙ軸位置調整機構６ｂのＸ−Ｙステージ面
上に設けた場合、加工物支持面であるＺ軸位置調整機構
６ａのＺステージ面がＸ−Ｙ軸位置調整機構６ｂのＸ−
Ｙステージ面から離れているため、Ｘ−Ｙステージ面の
たわみが増強され、ピント合せの精度が悪くなる。逆
に、Ｘ−Ｙ軸位置調整機構６ｂの下側にＺ軸位置調整機
構６ａを配置した場合、重量物であるＸ−Ｙ軸位置調整
機構６ｂをＺ軸位置調整機構６ａが支えなければなら
ず、加工物支持装置が高価になるという問題点があっ
た。
工物を加工する場合には、転写マスク２及びマスク転写
レンズ４を同じ距離だけ移動させる方法、又は、加工物
５を転写レンズ４の光軸Ｌ（Ｚ軸方向）に沿って位置調
整する方法を採る必要があるが、前者の方法では移動機
構を２つ設けなければならず、装置が複雑で高価なもの
となる。一方、加工物５を光軸Ｌに沿って移動させる方
法では、加工物支持装置６にＺ軸位置調整機構６ａを組
み込む必要がある。図３に示すように、Ｚ軸位置調整機
構６ａをＸ−Ｙ軸位置調整機構６ｂのＸ−Ｙステージ面
上に設けた場合、加工物支持面であるＺ軸位置調整機構
６ａのＺステージ面がＸ−Ｙ軸位置調整機構６ｂのＸ−
Ｙステージ面から離れているため、Ｘ−Ｙステージ面の
たわみが増強され、ピント合せの精度が悪くなる。逆
に、Ｘ−Ｙ軸位置調整機構６ｂの下側にＺ軸位置調整機
構６ａを配置した場合、重量物であるＸ−Ｙ軸位置調整
機構６ｂをＺ軸位置調整機構６ａが支えなければなら
ず、加工物支持装置が高価になるという問題点があっ
た。
【０００９】更に、マスク転写レンズ４として単レンズ
を用いた場合、球面収差があるために転写分解能が悪い
ので、高価な組合せレンズを用いなければならなかっ
た。
を用いた場合、球面収差があるために転写分解能が悪い
ので、高価な組合せレンズを用いなければならなかっ
た。
【００１０】また、図４に示すように、レーザ光はマス
ク転写レンズ４に平行に入射されるので、マスク転写レ
ンズ４の第２面からの戻り光はレンズ４内で集光し、ガ
ラスの変質による吸収が増加し、ついにはレンズ破壊に
至る恐れがあった。特に、エキシマレーザのような高出
力レーザではレンズ破壊の危険性が高い。
ク転写レンズ４に平行に入射されるので、マスク転写レ
ンズ４の第２面からの戻り光はレンズ４内で集光し、ガ
ラスの変質による吸収が増加し、ついにはレンズ破壊に
至る恐れがあった。特に、エキシマレーザのような高出
力レーザではレンズ破壊の危険性が高い。
【００１１】更にまた、図４において、マスク転写レン
ズ４によって屈折されたレーザ光は、加工物５に相当な
広がり角をもって入射される。この結果、加工領域内の
周囲部分では、孔が斜めに加工されるという問題があっ
た。従って、結像孔径の２倍以上の孔加工は従来のレー
ザ加工装置では困難であった。
ズ４によって屈折されたレーザ光は、加工物５に相当な
広がり角をもって入射される。この結果、加工領域内の
周囲部分では、孔が斜めに加工されるという問題があっ
た。従って、結像孔径の２倍以上の孔加工は従来のレー
ザ加工装置では困難であった。
【００１２】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、上記の種々の問題点を解決することのできるレ
ーザ加工装置を提供することを目的としている。
であり、上記の種々の問題点を解決することのできるレ
ーザ加工装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、レーザ発振器から発せら
れた平行なレーザ光を転写マスクに照射し、該転写マス
クのマスク像を加工物に投影して該加工物を加工するレ
ーザ加工装置において、前記転写マスクと前記加工物と
の間に配置された第１のマスク転写レンズと、前記第１
のマスク転写レンズと前記加工物との間に配置された第
２のマスク転写レンズと、前記第１のマスク転写レンズ
と前記第２のマスク転写レンズとの間に配置され、前記
第１のマスク転写レンズを透過したレーザ光を反射して
前記第２のマスク転写レンズに導くと共に、前記加工物
から発せられ前記第２のマスク転写レンズを透過した可
視光を透過するビームスプリッタと、前記ビームスプリ
ッタを透過した可視光により前記加工物の加工面を観察
する手段とを備え、前記転写マスクと前記第１のマスク
転写レンズとの間の間隔（Ｃ）を該第１のマスク転写レ
ンズの焦点距離（ｆ1）とし、前記第２のマスク転写レ
ンズと前記加工物との間の間隔（Ｄ）を該第２のマスク
転写レンズの焦点距離（ｆ2）とし、前記第１のマスク
転写レンズと前記第２のマスク転写レンズとの間の間隔
（Ｅ＝Ｅ1＋Ｅ2）を前記第１のマスク転写レンズの焦点
距離（ｆ1）よりも長くし、前記第１のマスク転写レン
ズと前記ビームスプリッタとの間の間隔（Ｅ1）を該第
１のマスク転写レンズの焦点距離（ｆ1）よりも短くし
たことを特徴としている。
に、請求項１に記載の発明は、レーザ発振器から発せら
れた平行なレーザ光を転写マスクに照射し、該転写マス
クのマスク像を加工物に投影して該加工物を加工するレ
ーザ加工装置において、前記転写マスクと前記加工物と
の間に配置された第１のマスク転写レンズと、前記第１
のマスク転写レンズと前記加工物との間に配置された第
２のマスク転写レンズと、前記第１のマスク転写レンズ
と前記第２のマスク転写レンズとの間に配置され、前記
第１のマスク転写レンズを透過したレーザ光を反射して
前記第２のマスク転写レンズに導くと共に、前記加工物
から発せられ前記第２のマスク転写レンズを透過した可
視光を透過するビームスプリッタと、前記ビームスプリ
ッタを透過した可視光により前記加工物の加工面を観察
する手段とを備え、前記転写マスクと前記第１のマスク
転写レンズとの間の間隔（Ｃ）を該第１のマスク転写レ
ンズの焦点距離（ｆ1）とし、前記第２のマスク転写レ
ンズと前記加工物との間の間隔（Ｄ）を該第２のマスク
転写レンズの焦点距離（ｆ2）とし、前記第１のマスク
転写レンズと前記第２のマスク転写レンズとの間の間隔
（Ｅ＝Ｅ1＋Ｅ2）を前記第１のマスク転写レンズの焦点
距離（ｆ1）よりも長くし、前記第１のマスク転写レン
ズと前記ビームスプリッタとの間の間隔（Ｅ1）を該第
１のマスク転写レンズの焦点距離（ｆ1）よりも短くし
たことを特徴としている。
【００１４】また、このレーザ加工装置は、転写マスク
と第１のマスク転写レンズとの間の間隔を調整する手段
を有することを特徴としている。更に、第２のマスク転
写レンズと加工物との間の間隔を調整する手段を備える
ことが好ましい。
と第１のマスク転写レンズとの間の間隔を調整する手段
を有することを特徴としている。更に、第２のマスク転
写レンズと加工物との間の間隔を調整する手段を備える
ことが好ましい。
【００１５】第１のマスク転写レンズと第２のマスク転
写レンズとの間の間隔（Ｅ＝Ｅ1＋Ｅ2）は、好適には、
第１のマスク転写レンズの焦点距離と第２のマスク転写
レンズの焦点距離の合計（ｆ1＋ｆ2）と等しい大きさで
ある。
写レンズとの間の間隔（Ｅ＝Ｅ1＋Ｅ2）は、好適には、
第１のマスク転写レンズの焦点距離と第２のマスク転写
レンズの焦点距離の合計（ｆ1＋ｆ2）と等しい大きさで
ある。
【００１６】更に、ビームスプリッタを透過した可視光
を受光して加工物の加工面を観察する手段は、ＣＣＤカ
メラと、ＣＣＤカメラの撮像面に可視光を結像させる可
視光リレーレンズと、ＣＣＤカメラに接続されたモニタ
テレビとを備えるものが好適である。
を受光して加工物の加工面を観察する手段は、ＣＣＤカ
メラと、ＣＣＤカメラの撮像面に可視光を結像させる可
視光リレーレンズと、ＣＣＤカメラに接続されたモニタ
テレビとを備えるものが好適である。
【００１７】
【作用】転写マスクと第１のマスク転写レンズとの間の
間隔を第１のマスク転写レンズの焦点距離とし、第２の
マスク転写レンズと加工物との間の間隔を第２のマスク
転写レンズの焦点距離とした場合、マスク像の転写比率
は第１及び第２のレンズの焦点距離の比となり、かつ、
マスク像のピントは必ず加工物の加工面上で合うことと
なる。また、このような配置構成では、第２のマスク転
写レンズからのレーザ光の加工物に対する広がり角は小
さくなる。
間隔を第１のマスク転写レンズの焦点距離とし、第２の
マスク転写レンズと加工物との間の間隔を第２のマスク
転写レンズの焦点距離とした場合、マスク像の転写比率
は第１及び第２のレンズの焦点距離の比となり、かつ、
マスク像のピントは必ず加工物の加工面上で合うことと
なる。また、このような配置構成では、第２のマスク転
写レンズからのレーザ光の加工物に対する広がり角は小
さくなる。
【００１８】転写マスクと第１のマスク転写レンズとの
間の間隔を調整する手段を設けることで、転写比率を変
更すべく第１のマスク転写レンズの焦点距離を変えた場
合に、その焦点距離とマスク・レンズ間の間隔とを容易
に一致させることができる。この調整手段としては、転
写マスクを移動させる手段が好適である。
間の間隔を調整する手段を設けることで、転写比率を変
更すべく第１のマスク転写レンズの焦点距離を変えた場
合に、その焦点距離とマスク・レンズ間の間隔とを容易
に一致させることができる。この調整手段としては、転
写マスクを移動させる手段が好適である。
【００１９】また、第２のマスク転写レンズの焦点距離
を変更することでも、マスク像の転写比率を変更するこ
とができ、よって、第２のマスク転写レンズと加工物と
の間の間隔を調整する手段、特に、第２のマスク転写レ
ンズを移動させる手段を設けることが好ましい。この第
２のレンズと加工物間の間隔を調整できるようにするこ
とで、加工物の厚さに変動があった場合の微調整が可能
となり、ピント合わせとして用いることもできる。
を変更することでも、マスク像の転写比率を変更するこ
とができ、よって、第２のマスク転写レンズと加工物と
の間の間隔を調整する手段、特に、第２のマスク転写レ
ンズを移動させる手段を設けることが好ましい。この第
２のレンズと加工物間の間隔を調整できるようにするこ
とで、加工物の厚さに変動があった場合の微調整が可能
となり、ピント合わせとして用いることもできる。
【００２０】また、第１と第２のマスク転写レンズの間
にビームスプリッタを配置し、加工物の像を取り出すこ
とができるようにしているので、加工面を観察すること
が可能である。加工物の像は第２のマスク転写レンズを
通して得られるので、加工物の像のピントが合っている
場合、加工物が第２のマスク転写レンズの焦点に適正に
配置されていると判断できる。更に、ビームスプリッタ
は、第１のマスク転写レンズの焦点外に置かれるので、
ビームスプリッタに対して絞られたレーザ光が照射され
ることが防止される。
にビームスプリッタを配置し、加工物の像を取り出すこ
とができるようにしているので、加工面を観察すること
が可能である。加工物の像は第２のマスク転写レンズを
通して得られるので、加工物の像のピントが合っている
場合、加工物が第２のマスク転写レンズの焦点に適正に
配置されていると判断できる。更に、ビームスプリッタ
は、第１のマスク転写レンズの焦点外に置かれるので、
ビームスプリッタに対して絞られたレーザ光が照射され
ることが防止される。
【００２１】
【実施例】以下、図面に沿って本発明の好適な実施例に
ついて詳細に説明する。
ついて詳細に説明する。
【００２２】図１は、本発明の一実施例によるレーザ加
工装置の構成を示している。符号１０はレーザ発振器で
あり、好ましくはエキシマレーザ発振器である。エキシ
マレーザ発振器１０から出射されたレーザ光は、転写マ
スク１１を透過した後、第１のマスク転写レンズ１２に
照射される。ＩＣを取り付けるプリント基板を作成する
場合、転写マスク１１には、例えば厚さ３０μｍのステ
ンレス鋼板に直径６０μｍの孔がＩＣのパターンで開け
られたものが用いられる。レーザ光は第１のマスク転写
レンズ１２を透過後、ダイクロイックミラー等のビーム
スプリッタ１３により９０度の角度で反射されて第２の
マスク転写レンズ１４に導かれる。このビームスプリッ
タ１３は、レーザ光は反射するが、波長３５０〜７００
ｎｍ程度の可視光は透過する性質を有している。ビーム
スプリッタ１３により反射されたレーザ光は第２のマス
ク転写レンズ１４を経て、加工物支持装置１５のステー
ジ面上に固定された加工物１６に照射される。エキシマ
レーザの場合、加工物１６にはガラスエポキシ樹脂板等
が用いられる。
工装置の構成を示している。符号１０はレーザ発振器で
あり、好ましくはエキシマレーザ発振器である。エキシ
マレーザ発振器１０から出射されたレーザ光は、転写マ
スク１１を透過した後、第１のマスク転写レンズ１２に
照射される。ＩＣを取り付けるプリント基板を作成する
場合、転写マスク１１には、例えば厚さ３０μｍのステ
ンレス鋼板に直径６０μｍの孔がＩＣのパターンで開け
られたものが用いられる。レーザ光は第１のマスク転写
レンズ１２を透過後、ダイクロイックミラー等のビーム
スプリッタ１３により９０度の角度で反射されて第２の
マスク転写レンズ１４に導かれる。このビームスプリッ
タ１３は、レーザ光は反射するが、波長３５０〜７００
ｎｍ程度の可視光は透過する性質を有している。ビーム
スプリッタ１３により反射されたレーザ光は第２のマス
ク転写レンズ１４を経て、加工物支持装置１５のステー
ジ面上に固定された加工物１６に照射される。エキシマ
レーザの場合、加工物１６にはガラスエポキシ樹脂板等
が用いられる。
【００２３】転写マスク１１はマスクマウント１７にセ
ットされ、マスクマウント１７はマウント移動機構１８
により光軸Ｌに沿って移動可能となっている。マウント
移動機構１８としては種々の型式が考えられるが、図示
実施例では、ステッピングモータ１９により回転駆動さ
れるねじ体２０と、このねじ体２０が螺合されるマスク
マウント１７のねじ穴２１とから構成されている。
ットされ、マスクマウント１７はマウント移動機構１８
により光軸Ｌに沿って移動可能となっている。マウント
移動機構１８としては種々の型式が考えられるが、図示
実施例では、ステッピングモータ１９により回転駆動さ
れるねじ体２０と、このねじ体２０が螺合されるマスク
マウント１７のねじ穴２１とから構成されている。
【００２４】第１のマスク転写レンズ１２は固定レンズ
マウント２２により所定位置に固定されている。
マウント２２により所定位置に固定されている。
【００２５】第２のマスク転写レンズ１４は可動レンズ
マウント２３に取り付けられている。可動レンズマウン
ト２３にはピント調整機構２４が設けられ、第２のマス
ク転写レンズ１４の位置を光軸Ｌに沿って微調整できる
ようになっている。図示実施例のピント調整機構２４
は、ステッピングモータ２５の回転軸に接続されたねじ
体２６と、これが螺合されるレンズマウント２３のねじ
穴２７とから成るが、これに限定されるものではない。
マウント２３に取り付けられている。可動レンズマウン
ト２３にはピント調整機構２４が設けられ、第２のマス
ク転写レンズ１４の位置を光軸Ｌに沿って微調整できる
ようになっている。図示実施例のピント調整機構２４
は、ステッピングモータ２５の回転軸に接続されたねじ
体２６と、これが螺合されるレンズマウント２３のねじ
穴２７とから成るが、これに限定されるものではない。
【００２６】加工物支持装置１５のステージ面は水平方
向（Ｘ−Ｙ軸方向）のみ位置調整可能となっており、光
軸方向（Ｚ軸方向）については固定されている。よっ
て、Ｚ軸位置調整機構は不要である。
向（Ｘ−Ｙ軸方向）のみ位置調整可能となっており、光
軸方向（Ｚ軸方向）については固定されている。よっ
て、Ｚ軸位置調整機構は不要である。
【００２７】更に、この実施例のレーザ加工装置におい
ては、図１でビームスプリッタ１３の上側の位置に、可
視光リレーレンズ２８及びＣＣＤカメラ２９が、第２の
マスク転写レンズ１４の光軸と同軸に配置されている。
ＣＣＤカメラ２９にはモニタテレビ３０が接続されてい
る。
ては、図１でビームスプリッタ１３の上側の位置に、可
視光リレーレンズ２８及びＣＣＤカメラ２９が、第２の
マスク転写レンズ１４の光軸と同軸に配置されている。
ＣＣＤカメラ２９にはモニタテレビ３０が接続されてい
る。
【００２８】このような構成において、転写マスク１１
と第１のマスク転写レンズ１２との間の間隔Ｃは、第１
のマスク転写レンズ１２の焦点距離ｆ1 に一致されてい
る。また、加工物１６の加工面と第２のマスク転写レン
ズ１４との間の間隔Ｄは、第２のマスク転写レンズ１４
の焦点距離ｆ2 とされている。第１及び第２のマスク転
写レンズ１２，１４の間の間隔Ｅ（即ち、第１のマスク
転写レンズ１２からビームスプリッタ１３までの距離Ｅ
1 と、ビームスプリッタ１３から第２のマスク転写レン
ズ１４までの距離Ｅ2 との和）は任意であるが、第１の
マスク転写レンズ１２の焦点距離ｆ1 よりも長い距離で
あることが好ましい。特に、間隔Ｅは、標準となる第１
のマスク転写レンズ１２の焦点距離ｆ1 と第２のマスク
転写レンズ１４の焦点距離ｆ2 の和とするのが最適であ
る。例えば、第１のマスク転写レンズ１２の焦点距離ｆ
1 が３００ｍｍ、第２のマスク転写レンズ１４の焦点距
離ｆ2 が１００ｍｍである場合、間隔Ｃは３００ｍｍ、
間隔Ｄは１００ｍｍ、間隔Ｅは４００ｍｍとなる。
と第１のマスク転写レンズ１２との間の間隔Ｃは、第１
のマスク転写レンズ１２の焦点距離ｆ1 に一致されてい
る。また、加工物１６の加工面と第２のマスク転写レン
ズ１４との間の間隔Ｄは、第２のマスク転写レンズ１４
の焦点距離ｆ2 とされている。第１及び第２のマスク転
写レンズ１２，１４の間の間隔Ｅ（即ち、第１のマスク
転写レンズ１２からビームスプリッタ１３までの距離Ｅ
1 と、ビームスプリッタ１３から第２のマスク転写レン
ズ１４までの距離Ｅ2 との和）は任意であるが、第１の
マスク転写レンズ１２の焦点距離ｆ1 よりも長い距離で
あることが好ましい。特に、間隔Ｅは、標準となる第１
のマスク転写レンズ１２の焦点距離ｆ1 と第２のマスク
転写レンズ１４の焦点距離ｆ2 の和とするのが最適であ
る。例えば、第１のマスク転写レンズ１２の焦点距離ｆ
1 が３００ｍｍ、第２のマスク転写レンズ１４の焦点距
離ｆ2 が１００ｍｍである場合、間隔Ｃは３００ｍｍ、
間隔Ｄは１００ｍｍ、間隔Ｅは４００ｍｍとなる。
【００２９】なお、第１のマスク転写レンズ１２とビー
ムスプリッタ１３との間の間隔は焦点距離ｆ1 よりも短
い方が望ましい。これは、第１のマスク転写レンズ１２
でレーザ光が絞られた位置にビームスプリッタ１３を配
置すると、その多層膜コーティングが破壊される可能性
があるからである。
ムスプリッタ１３との間の間隔は焦点距離ｆ1 よりも短
い方が望ましい。これは、第１のマスク転写レンズ１２
でレーザ光が絞られた位置にビームスプリッタ１３を配
置すると、その多層膜コーティングが破壊される可能性
があるからである。
【００３０】次に、このような構成において、本発明に
よるレーザ加工装置の作用について説明する。
よるレーザ加工装置の作用について説明する。
【００３１】レーザ発振器１０から発せられたレーザ光
は光軸Ｌと平行に進み、転写マスク１１を通過する。次
いで、レーザ光は第１のマスク転写レーザ１２を通り、
ビームスプリッタ１３によって９０度曲げられ、第２の
マスク転写レンズ１４を経て加工物１６の加工面に照射
される。レーザ加工装置の構成部品が上記位置関係にあ
る場合、転写マスク１１の光軸Ｌ上の点の像は点線で示
される光路を進み、加工物１６の加工面上の光軸Ｌとの
交点に集束される。従って、上記位置関係ではマスク像
はピントの合った状態で加工物１６の加工面に転写され
る。この際の転写比率βは次式（３）の通りである。
は光軸Ｌと平行に進み、転写マスク１１を通過する。次
いで、レーザ光は第１のマスク転写レーザ１２を通り、
ビームスプリッタ１３によって９０度曲げられ、第２の
マスク転写レンズ１４を経て加工物１６の加工面に照射
される。レーザ加工装置の構成部品が上記位置関係にあ
る場合、転写マスク１１の光軸Ｌ上の点の像は点線で示
される光路を進み、加工物１６の加工面上の光軸Ｌとの
交点に集束される。従って、上記位置関係ではマスク像
はピントの合った状態で加工物１６の加工面に転写され
る。この際の転写比率βは次式（３）の通りである。
【００３２】 β＝Ｄ／Ｃ＝ｆ2 ／ｆ1 （３） また、上記位置関係においては、第２のマスク転写レン
ズ１４から加工物１６に発せられるレーザ光は、図２に
示すように実質的に平行光線となるので、光軸付近の加
工状態と加工領域の周辺部の加工状態とはほぼ同等とな
る。また、第２のマスク転写レンズ１４への入射光は平
行ではないので、第２のマスク転写レンズ１４の第２面
による戻り光はレンズ１４内で集光されることはない。
従って、従来のような戻り光によるレンズ破壊の恐れは
なく、特にエキシマレーザのような高出力レーザを用い
ている場合に有効である。
ズ１４から加工物１６に発せられるレーザ光は、図２に
示すように実質的に平行光線となるので、光軸付近の加
工状態と加工領域の周辺部の加工状態とはほぼ同等とな
る。また、第２のマスク転写レンズ１４への入射光は平
行ではないので、第２のマスク転写レンズ１４の第２面
による戻り光はレンズ１４内で集光されることはない。
従って、従来のような戻り光によるレンズ破壊の恐れは
なく、特にエキシマレーザのような高出力レーザを用い
ている場合に有効である。
【００３３】加工物１６の加工面の状態は、ビームスプ
リッタ１３及び可視光リレーレンズ２８を通してＣＣＤ
カメラ２９で受像され、その像はモニタテレビ３０に映
し出される。ここで、加工物１６の厚さが所定の厚さと
は異なっており、マスク像及び加工物像のピントがずれ
ている場合には、ピント調整機構２４のステッピングモ
ータ２５を駆動して第２のマスク転写レンズ１４を移動
させ、間隔Ｄを第２のマスク転写レンズ１４の焦点距離
ｆ2 に一致させる必要がある。この際、前もって決めら
れた厚さに対する加工物１６の厚さの変化量が既知であ
る場合、その量だけ第２のマスク転写レンズ１４を移動
させれば良い。一方、変化量が未知の場合には、モニタ
テレビ３０を見ながら、ピントが合うように第２のマス
ク転写レンズ１４の位置調整を行うこととなる。
リッタ１３及び可視光リレーレンズ２８を通してＣＣＤ
カメラ２９で受像され、その像はモニタテレビ３０に映
し出される。ここで、加工物１６の厚さが所定の厚さと
は異なっており、マスク像及び加工物像のピントがずれ
ている場合には、ピント調整機構２４のステッピングモ
ータ２５を駆動して第２のマスク転写レンズ１４を移動
させ、間隔Ｄを第２のマスク転写レンズ１４の焦点距離
ｆ2 に一致させる必要がある。この際、前もって決めら
れた厚さに対する加工物１６の厚さの変化量が既知であ
る場合、その量だけ第２のマスク転写レンズ１４を移動
させれば良い。一方、変化量が未知の場合には、モニタ
テレビ３０を見ながら、ピントが合うように第２のマス
ク転写レンズ１４の位置調整を行うこととなる。
【００３４】間隔Ｃ＝第１のマスク転写レンズの焦点距
離ｆ1 、及び、間隔Ｄ＝第２のマスク転写レンズの焦点
距離ｆ2 の条件を満たす限り、加工物１６の加工面には
上記の式（３）の転写比率でマスク像が結像される。従
って、転写比率を変える場合には、第１のマスク転写レ
ンズ１２をレンズマウント２２から取り外して、焦点距
離の異なる別のマスク転写レンズをレンズマウント２２
に取り付ける。そして、その新たな第１のマスク転写レ
ンズの焦点距離ｆ1 ´と、転写マスク・レンズ間の間隔
Ｃとが一致するように、マウント移動機構１８を駆動さ
せてマスクマウント１７を移動させれば、転写比率がｆ
2 ／ｆ1 ′のマスク像が得られる。転写マスク１１及び
マスクマウント１７は比較的軽量であるので、マウント
移動機構１８に加わる負荷は小さく、高精度の調整が可
能である。
離ｆ1 、及び、間隔Ｄ＝第２のマスク転写レンズの焦点
距離ｆ2 の条件を満たす限り、加工物１６の加工面には
上記の式（３）の転写比率でマスク像が結像される。従
って、転写比率を変える場合には、第１のマスク転写レ
ンズ１２をレンズマウント２２から取り外して、焦点距
離の異なる別のマスク転写レンズをレンズマウント２２
に取り付ける。そして、その新たな第１のマスク転写レ
ンズの焦点距離ｆ1 ´と、転写マスク・レンズ間の間隔
Ｃとが一致するように、マウント移動機構１８を駆動さ
せてマスクマウント１７を移動させれば、転写比率がｆ
2 ／ｆ1 ′のマスク像が得られる。転写マスク１１及び
マスクマウント１７は比較的軽量であるので、マウント
移動機構１８に加わる負荷は小さく、高精度の調整が可
能である。
【００３５】上記実施例では、第１のマスク転写レンズ
１２を焦点距離の異なる別のものに交換すると共に、転
写マスク１１と第１のマスク転写レンズ１２との間の間
隔Ｃを調整することで、ピントの合った状態で転写比率
を変更することとしている。特に、間隔Ｃの調整は転写
マスク１１を移動させることで行っている。しかし、転
写比率を変更させる手段は上記の手段に限られない。例
えば、転写マスク１１は固定し、第１のマスク転写レン
ズ１２の取付位置を変えても良い。また、第２のマスク
転写レンズ１４を焦点距離の異なる別のものに交換する
と共に、加工物１６と第２のマスク転写レンズ１４との
間の間隔Ｄを調整することとしても良い。この場合、間
隔Ｄの調整は加工物１６を移動させるのではなく、第２
のマスク転写レンズ１４を移動させるのが望ましい。
１２を焦点距離の異なる別のものに交換すると共に、転
写マスク１１と第１のマスク転写レンズ１２との間の間
隔Ｃを調整することで、ピントの合った状態で転写比率
を変更することとしている。特に、間隔Ｃの調整は転写
マスク１１を移動させることで行っている。しかし、転
写比率を変更させる手段は上記の手段に限られない。例
えば、転写マスク１１は固定し、第１のマスク転写レン
ズ１２の取付位置を変えても良い。また、第２のマスク
転写レンズ１４を焦点距離の異なる別のものに交換する
と共に、加工物１６と第２のマスク転写レンズ１４との
間の間隔Ｄを調整することとしても良い。この場合、間
隔Ｄの調整は加工物１６を移動させるのではなく、第２
のマスク転写レンズ１４を移動させるのが望ましい。
【００３６】更に、第１のマスク転写レンズ１２及び第
２のマスク転写レンズ１４は図１で単レンズで示してい
るが、複数レンズから成るものであっても良い。特に、
第１のマスク転写レンズ１２は、焦点距離を連続的に変
えることのできるズームレンズが好ましい。この場合、
ズームレンズによる焦点距離の変動に応答して、マウン
ト移動機構１８が自動的に駆動されるようにすることも
可能である。
２のマスク転写レンズ１４は図１で単レンズで示してい
るが、複数レンズから成るものであっても良い。特に、
第１のマスク転写レンズ１２は、焦点距離を連続的に変
えることのできるズームレンズが好ましい。この場合、
ズームレンズによる焦点距離の変動に応答して、マウン
ト移動機構１８が自動的に駆動されるようにすることも
可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、マスク
像の転写比率を変える場合に、マスク転写レンズの焦点
距離を変更し、レーザ加工装置の構成部品のうちの１つ
のみを移動させれば良く、そのための駆動機構も比較的
に単純となる。従って、レーザ加工装置の製造コストは
安価なものとなる。また、駆動機構が単純であることか
ら、マスク像を高精度で結像させることが可能となる。
像の転写比率を変える場合に、マスク転写レンズの焦点
距離を変更し、レーザ加工装置の構成部品のうちの１つ
のみを移動させれば良く、そのための駆動機構も比較的
に単純となる。従って、レーザ加工装置の製造コストは
安価なものとなる。また、駆動機構が単純であることか
ら、マスク像を高精度で結像させることが可能となる。
【００３８】また、請求項１に記載の位置関係を満たす
限り、第１と第２のマスク転写レンズ間の間隔は任意に
定めることができるので、第２のマスク転写レンズの中
心付近をレーザ光が通るようにすることができる。これ
により、第２のマスク転写レンズに周囲の球面収差が大
きな単レンズを用いても、加工分解能が低下することは
ない。
限り、第１と第２のマスク転写レンズ間の間隔は任意に
定めることができるので、第２のマスク転写レンズの中
心付近をレーザ光が通るようにすることができる。これ
により、第２のマスク転写レンズに周囲の球面収差が大
きな単レンズを用いても、加工分解能が低下することは
ない。
【００３９】更に、第２のマスク転写レンズから加工物
へのレーザ光は平行光線、ないしは広がり角のきわめて
小さな光線となるので、加工領域の中心部分と周囲部分
の加工状態は同程度となる。その結果、結像穴径に対し
て２倍以上の孔を加工する場合においても、加工領域全
体にわたって一様な加工性能が得られる。
へのレーザ光は平行光線、ないしは広がり角のきわめて
小さな光線となるので、加工領域の中心部分と周囲部分
の加工状態は同程度となる。その結果、結像穴径に対し
て２倍以上の孔を加工する場合においても、加工領域全
体にわたって一様な加工性能が得られる。
【図１】本発明によるレーザ加工装置の一実施例を示す
概略図である。
概略図である。
【図２】図１のレーザ加工装置における第２のマスク転
写レンズを通るレーザ光の光路を示す説明図である。
写レンズを通るレーザ光の光路を示す説明図である。
【図３】従来のレーザ加工装置を示す概略図である。
【図４】図３のレーザ加工装置におけるマスク転写レン
ズを通るレーザ光の光路を示す説明図である。
ズを通るレーザ光の光路を示す説明図である。
１０…レーザ発振器、１１…転写マスク、１２…第１の
マスク転写レンズ、１３…ビームスプリッタ、１４…第
２のマスク転写レンズ、１５…加工物支持装置、１６…
加工物、１７…マスクマウント、１８…マウント移動機
構、２４…ピント調整機構、２８…可視光リレーレン
ズ、２９…ＣＣＤカメラ、３０…モニタテレビ。
マスク転写レンズ、１３…ビームスプリッタ、１４…第
２のマスク転写レンズ、１５…加工物支持装置、１６…
加工物、１７…マスクマウント、１８…マウント移動機
構、２４…ピント調整機構、２８…可視光リレーレン
ズ、２９…ＣＣＤカメラ、３０…モニタテレビ。
Claims (7)
- 【請求項１】 レーザ発振器から発せられた平行なレー
ザ光を転写マスクに照射し、該転写マスクのマスク像を
加工物に投影して該加工物を加工するレーザ加工装置に
おいて、 前記転写マスクと前記加工物との間に配置された第１の
マスク転写レンズと、 前記第１のマスク転写レンズと前記加工物との間に配置
された第２のマスク転写レンズと、 前記第１のマスク転写レンズと前記第２のマスク転写レ
ンズとの間に配置され、前記第１のマスク転写レンズを
透過したレーザ光を反射して前記第２のマスク転写レン
ズに導くと共に、前記加工物から発せられ前記第２のマ
スク転写レンズを透過した可視光を透過するビームスプ
リッタと、 前記ビームスプリッタを透過した可視光により前記加工
物の加工面を観察する手段とを備え、 前記転写マスクと前記第１のマスク転写レンズとの間の
間隔（Ｃ）を該第１のマスク転写レンズの焦点距離（ｆ
1）とし、 前記第２のマスク転写レンズと前記加工物との間の間隔
（Ｄ）を該第２のマスク転写レンズの焦点距離（ｆ2）
とし、 前記第１のマスク転写レンズと前記第２のマスク転写レ
ンズとの間の間隔（Ｅ＝Ｅ1＋Ｅ2）を前記第１のマスク
転写レンズの焦点距離（ｆ1）よりも長くし、 前記第１のマスク転写レンズと前記ビームスプリッタと
の間の間隔（Ｅ1）を該第１のマスク転写レンズの焦点
距離（ｆ1）よりも短くしたことを特徴とするレーザ加
工装置。 - 【請求項２】 前記転写マスクと前記第１のマスク転写
レンズとの間の間隔を調整する手段を有することを特徴
とする請求項１記載のレーザ加工装置。 - 【請求項３】 前記転写マスクと前記第１のマスク転写
レンズとの間の間隔を調整する手段は、前記転写マスク
を移動させる手段であることを特徴とする請求項２記載
のレーザ加工装置。 - 【請求項４】 前記第２のマスク転写レンズと前記加工
物との間の間隔を調整する手段を有することを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装
置。 - 【請求項５】 前記第２のマスク転写レンズと前記加工
物との間の間隔を調整する手段は、前記第２のマスク転
写レンズを移動させる手段であることを特徴とする請求
項４記載のレーザ加工装置。 - 【請求項６】 前記ビームスプリッタを透過した可視光
を受光して前記加工物の加工面を観察する手段は、ＣＣ
Ｄカメラと、前記ＣＣＤカメラの撮像面に前記可視光を
結像させる可視光リレーレンズと、前記ＣＣＤカメラに
接続されたモニタテレビとを備えることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。 - 【請求項７】 前記第１のマスク転写レンズと前記第２
のマスク転写レンズとの間の間隔（Ｅ＝Ｅ1＋Ｅ2）を前
記第１のマスク転写レンズの焦点距離と前記第２のマス
ク転写レンズの焦点距離の合計（ｆ1＋ｆ2）と等しくし
たことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載
のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23594992A JP3182223B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23594992A JP3182223B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0679488A JPH0679488A (ja) | 1994-03-22 |
| JP3182223B2 true JP3182223B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=16993606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23594992A Expired - Fee Related JP3182223B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182223B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
| JP3209641B2 (ja) * | 1994-06-02 | 2001-09-17 | 三菱電機株式会社 | 光加工装置及び方法 |
| JP3292058B2 (ja) * | 1996-10-01 | 2002-06-17 | 三菱電機株式会社 | レーザ光による配線基板の加工方法及びその装置 |
| JP3667709B2 (ja) * | 2002-03-29 | 2005-07-06 | 住友重機械工業株式会社 | レーザ加工方法 |
| JP4955425B2 (ja) * | 2007-03-08 | 2012-06-20 | オリンパス株式会社 | レーザ加工装置 |
| JP6022223B2 (ja) * | 2012-06-14 | 2016-11-09 | 株式会社ディスコ | レーザー加工装置 |
| WO2014174565A1 (ja) * | 2013-04-22 | 2014-10-30 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
| CN105643110B (zh) * | 2014-11-14 | 2018-04-06 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种精密激光切割*** |
-
1992
- 1992-09-03 JP JP23594992A patent/JP3182223B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0679488A (ja) | 1994-03-22 |
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