JP3509226B2 - レーザ加工装置及び方法 - Google Patents
レーザ加工装置及び方法Info
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- JP3509226B2 JP3509226B2 JP26596394A JP26596394A JP3509226B2 JP 3509226 B2 JP3509226 B2 JP 3509226B2 JP 26596394 A JP26596394 A JP 26596394A JP 26596394 A JP26596394 A JP 26596394A JP 3509226 B2 JP3509226 B2 JP 3509226B2
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- light
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いて被加
工物を加工するレーザ加工装置及びその方法に関する。
工物を加工するレーザ加工装置及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザ加工装置においては、被加
工物を加工するためのレーザ光源として炭酸ガスレー
ザ、ヤグ(YAG)レーザ、及び半導体レーザ等の赤外
線域波長を出力するものが用いられている。この赤外線
域波長のレーザ光によって、熱による溶融、蒸発による
除去加工、熔接加工、粉体生成等や、加熱冷却による表
面処理等の加工処理が行われている。
工物を加工するためのレーザ光源として炭酸ガスレー
ザ、ヤグ(YAG)レーザ、及び半導体レーザ等の赤外
線域波長を出力するものが用いられている。この赤外線
域波長のレーザ光によって、熱による溶融、蒸発による
除去加工、熔接加工、粉体生成等や、加熱冷却による表
面処理等の加工処理が行われている。
【0003】また、Arレーザ等のガスレーザのレーザ
光やYAGレーザ等の固体レーザの赤外線域波長の第2
高調波発生(SHG)によるレーザ光を利用した可視光
域波長のレーザ光を出力するレーザ加工装置において
も、高出力であれば上述した加工処理を行うことは可能
である。また、従来のレーザ加工装置においては、レー
ザ光線として可視光域以下の波長を用いたものがあり、
このレーザ加工装置では光化学反応による露光現像除
去、アニーリング、表面改質加工、及びアブレーション
加工等が行われている。
光やYAGレーザ等の固体レーザの赤外線域波長の第2
高調波発生(SHG)によるレーザ光を利用した可視光
域波長のレーザ光を出力するレーザ加工装置において
も、高出力であれば上述した加工処理を行うことは可能
である。また、従来のレーザ加工装置においては、レー
ザ光線として可視光域以下の波長を用いたものがあり、
このレーザ加工装置では光化学反応による露光現像除
去、アニーリング、表面改質加工、及びアブレーション
加工等が行われている。
【0004】さらに、レーザ光の波長が短ければ短いほ
どより小さい焦点スポットを得ることができるので、微
細な加工を行うために必要な極小の焦点スポットにレー
ザビームを絞り込むために、従来のレーザ加工装置にお
いて紫外線域の波長を出力するレーザ光源が用いられる
ようになってきている。この紫外線域の波長を出力する
レーザ加工装置としては、例えばエキシマレーザがあ
り、300nm以下の紫外線域波長のレーザ光を発振す
る。
どより小さい焦点スポットを得ることができるので、微
細な加工を行うために必要な極小の焦点スポットにレー
ザビームを絞り込むために、従来のレーザ加工装置にお
いて紫外線域の波長を出力するレーザ光源が用いられる
ようになってきている。この紫外線域の波長を出力する
レーザ加工装置としては、例えばエキシマレーザがあ
り、300nm以下の紫外線域波長のレーザ光を発振す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記赤外線
域波長及び可視光域波長のレーザ光を発振するレーザ光
源においては、出力レーザ光の波長が比較的長いので、
被加工物に照射するレーザ光を、微細な加工を行うのに
必要な極小さい焦点スポットに絞り込むことができな
い。
域波長及び可視光域波長のレーザ光を発振するレーザ光
源においては、出力レーザ光の波長が比較的長いので、
被加工物に照射するレーザ光を、微細な加工を行うのに
必要な極小さい焦点スポットに絞り込むことができな
い。
【0006】また、被加工物が透明な材料である場合に
は、上記レーザ光源からのレーザ光のエネルギの大半は
上記透明材料を透過してしまうので効率が悪く、また、
上記透明材料にレーザ光が吸収されたとしても、材料表
面の深層にまでレーザ光のエネルギが伝搬して熱的影響
を与えてしまうので、被加工物の表層のみの微細な加工
は困難であった。
は、上記レーザ光源からのレーザ光のエネルギの大半は
上記透明材料を透過してしまうので効率が悪く、また、
上記透明材料にレーザ光が吸収されたとしても、材料表
面の深層にまでレーザ光のエネルギが伝搬して熱的影響
を与えてしまうので、被加工物の表層のみの微細な加工
は困難であった。
【0007】さらに、上記紫外線域波長のレーザ光を発
振するレーザ光源においては、高出力であって連続発振
を行うレーザは無く、また、レーザ光からほぼ平行光の
円形ビームを得ることができないので、レーザ光のほと
んどの光量を微細なスポットとして集光させることがで
きない。特に、エキシマレーザにおいては、1μsec
以下の極短パルスのレーザ光しか得ることができず、1
秒間当たりの繰り返しパルス数も数百回程度であるの
で、連続加工及び任意形状加工を高速に行うことは困難
である。また、エキシマレーザ光源は操作が煩雑なう
え、システムが大型でコストが高く、レーザ加工装置自
体も大型である。
振するレーザ光源においては、高出力であって連続発振
を行うレーザは無く、また、レーザ光からほぼ平行光の
円形ビームを得ることができないので、レーザ光のほと
んどの光量を微細なスポットとして集光させることがで
きない。特に、エキシマレーザにおいては、1μsec
以下の極短パルスのレーザ光しか得ることができず、1
秒間当たりの繰り返しパルス数も数百回程度であるの
で、連続加工及び任意形状加工を高速に行うことは困難
である。また、エキシマレーザ光源は操作が煩雑なう
え、システムが大型でコストが高く、レーザ加工装置自
体も大型である。
【0008】そこで、本発明は上述の実情に鑑み、微細
な加工を行うのに適切なレーザ光を簡易に出力すること
ができる小型のレーザ加工装置及びその方法を提供する
ものである。
な加工を行うのに適切なレーザ光を簡易に出力すること
ができる小型のレーザ加工装置及びその方法を提供する
ものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ加工
装置は、基本レーザ光源からの基本レーザ光を第1の非
線形光学結晶素子に入射して上記基本レーザ光の第2高
調波を発生させ、該第2高調波を位相変調器において位
相変調し、第2の非線形光学結晶素子を設けた共振器に
おいて共振させることにより、上記基本レーザ光の第4
高調波を得る連続発振紫外レーザ光源と、上記連続発振
紫外レーザ光源からの紫外レーザ光の光強度を変調する
変調手段と、上記変調手段からの紫外レーザ光を被加工
物上に集光する光学手段と、上記光学手段により集光さ
れた紫外レーザ光のスポットと上記被加工物との相対的
な位置を移動制御する移動制御手段とを有し、上記移動
制御手段が、上記光学手段と上記被加工物との光軸間相
対距離を制御する距離制御手段と、上記距離制御手段に
より制御された上記被加工物と上記光学手段との光軸間
相対距離の変化を検出する距離検出手段と、上記距離検
出手段からの出力を用いて上記距離制御手段を駆動制御
する駆動制御手段とから成ることにより上述した課題を
解決する。また、本発明に係るレーザ加工装置は、基本
レーザ光源からの基本レーザ光を第1の非線形光学結晶
素子に入射して上記基本レーザ光の第2高調波を発生さ
せ、該第2高調波を位相変調器において位相変調し、第
2の非線形光学結晶素子を設けた共振器において共振さ
せることにより、上記基本レーザ光の第4高調波を得る
連続発振紫外レーザ光源と、上記連続発振紫外レーザ光
源からの紫外レーザ光の光強度を変調する変調手段と、
上記変調手段からの紫外レーザ光を被加工物上に集光す
る光学手段と、上記光学手段により集光された紫外レー
ザ光のスポットと上記被加工物との相対的な位置を移動
制御する移動制御手段とを有し、上記変調手段が、変調
された紫外レーザ光の光強度を検出する光強度検出手段
と、上記光強度検出手段からの出力を用いて、上記紫外
レーザ光から出力される光量を調節する光量調節手段と
から成ることにより上述した課題を解決する。
装置は、基本レーザ光源からの基本レーザ光を第1の非
線形光学結晶素子に入射して上記基本レーザ光の第2高
調波を発生させ、該第2高調波を位相変調器において位
相変調し、第2の非線形光学結晶素子を設けた共振器に
おいて共振させることにより、上記基本レーザ光の第4
高調波を得る連続発振紫外レーザ光源と、上記連続発振
紫外レーザ光源からの紫外レーザ光の光強度を変調する
変調手段と、上記変調手段からの紫外レーザ光を被加工
物上に集光する光学手段と、上記光学手段により集光さ
れた紫外レーザ光のスポットと上記被加工物との相対的
な位置を移動制御する移動制御手段とを有し、上記移動
制御手段が、上記光学手段と上記被加工物との光軸間相
対距離を制御する距離制御手段と、上記距離制御手段に
より制御された上記被加工物と上記光学手段との光軸間
相対距離の変化を検出する距離検出手段と、上記距離検
出手段からの出力を用いて上記距離制御手段を駆動制御
する駆動制御手段とから成ることにより上述した課題を
解決する。また、本発明に係るレーザ加工装置は、基本
レーザ光源からの基本レーザ光を第1の非線形光学結晶
素子に入射して上記基本レーザ光の第2高調波を発生さ
せ、該第2高調波を位相変調器において位相変調し、第
2の非線形光学結晶素子を設けた共振器において共振さ
せることにより、上記基本レーザ光の第4高調波を得る
連続発振紫外レーザ光源と、上記連続発振紫外レーザ光
源からの紫外レーザ光の光強度を変調する変調手段と、
上記変調手段からの紫外レーザ光を被加工物上に集光す
る光学手段と、上記光学手段により集光された紫外レー
ザ光のスポットと上記被加工物との相対的な位置を移動
制御する移動制御手段とを有し、上記変調手段が、変調
された紫外レーザ光の光強度を検出する光強度検出手段
と、上記光強度検出手段からの出力を用いて、上記紫外
レーザ光から出力される光量を調節する光量調節手段と
から成ることにより上述した課題を解決する。
【0010】ここで、上記レーザ加工装置は、上記被加
工物からの上記紫外レーザ光の反射戻り光を検出して撮
像することを特徴とする。また、上記被加工物の表面を
照明する照明手段と、上記照明手段からの照明光が上記
被加工物に反射された反射光を投影して撮像する撮像手
段とを具備することを特徴とする。
工物からの上記紫外レーザ光の反射戻り光を検出して撮
像することを特徴とする。また、上記被加工物の表面を
照明する照明手段と、上記照明手段からの照明光が上記
被加工物に反射された反射光を投影して撮像する撮像手
段とを具備することを特徴とする。
【0011】本発明に係るレーザ加工方法は、基本レー
ザ光源からの基本レーザ光を第1の非線形光学結晶素子
に入射して上記基本レーザ光の第2高調波を発生させ、
該第2高調波を位相変調器において位相変調し、第2の
非線形光学結晶素子を設けた共振器において共振させる
ことにより、上記基本レーザ光の第4高調波を得る連続
発振紫外レーザ光源からの紫外レーザ光の光強度を変調
する変調工程と、上記変調工程にて変調された紫外レー
ザ光を光学手段によって被加工物上に集光する集光工程
と、上記集光工程にて集光された紫外レーザ光のスポッ
トと上記被加工物との相対的な位置を移動制御する移動
制御工程とを有し、上記移動制御工程が、上記光学手段
と上記被加工物との光軸間相対距離を距離制御手段によ
って制御する距離制御ステップと、上記距離制御ステッ
プにて制御された上記被加工物と上記光学手段との光軸
間相対距離の変化を距離検出手段によって検出し、上記
距離検出手段からの出力を用いて上記距離制御手段を駆
動制御する駆動制御ステップとから成ることにより上述
した課題を解決する。また、本発明に係るレーザ加工方
法は、基本レーザ光源からの基本レーザ光を第1の非線
形光学結晶素子に入射して上記基本レーザ光の第2高調
波を発生させ、該第2高調波を位相変調器において位相
変調し、第2の非線形光学結晶素子を設けた共振器にお
いて共振させることにより、上記基本レーザ光の第4高
調波を得る連続発振紫外レーザ光源からの紫外レーザ光
の光強度を変調する変調工程と、上記変調工程にて変調
された紫外レーザ光を光学手段によって被加工物上に集
光する集光工程と、上記集光工程にて集光された紫外レ
ーザ光のスポットと上記被加工物との相対的な位置を移
動制御する移動制御工程とを有し、上記変調工程が、変
調された紫外レーザ光の光強度を光強度検出手段によっ
て検出する光強度検出ステップと、上記光強度検出手段
からの出力を用いて、上記紫外レーザ光から出力される
光量を調節する光量調節ステップとから成ることにより
上述した課題を解決する。
ザ光源からの基本レーザ光を第1の非線形光学結晶素子
に入射して上記基本レーザ光の第2高調波を発生させ、
該第2高調波を位相変調器において位相変調し、第2の
非線形光学結晶素子を設けた共振器において共振させる
ことにより、上記基本レーザ光の第4高調波を得る連続
発振紫外レーザ光源からの紫外レーザ光の光強度を変調
する変調工程と、上記変調工程にて変調された紫外レー
ザ光を光学手段によって被加工物上に集光する集光工程
と、上記集光工程にて集光された紫外レーザ光のスポッ
トと上記被加工物との相対的な位置を移動制御する移動
制御工程とを有し、上記移動制御工程が、上記光学手段
と上記被加工物との光軸間相対距離を距離制御手段によ
って制御する距離制御ステップと、上記距離制御ステッ
プにて制御された上記被加工物と上記光学手段との光軸
間相対距離の変化を距離検出手段によって検出し、上記
距離検出手段からの出力を用いて上記距離制御手段を駆
動制御する駆動制御ステップとから成ることにより上述
した課題を解決する。また、本発明に係るレーザ加工方
法は、基本レーザ光源からの基本レーザ光を第1の非線
形光学結晶素子に入射して上記基本レーザ光の第2高調
波を発生させ、該第2高調波を位相変調器において位相
変調し、第2の非線形光学結晶素子を設けた共振器にお
いて共振させることにより、上記基本レーザ光の第4高
調波を得る連続発振紫外レーザ光源からの紫外レーザ光
の光強度を変調する変調工程と、上記変調工程にて変調
された紫外レーザ光を光学手段によって被加工物上に集
光する集光工程と、上記集光工程にて集光された紫外レ
ーザ光のスポットと上記被加工物との相対的な位置を移
動制御する移動制御工程とを有し、上記変調工程が、変
調された紫外レーザ光の光強度を光強度検出手段によっ
て検出する光強度検出ステップと、上記光強度検出手段
からの出力を用いて、上記紫外レーザ光から出力される
光量を調節する光量調節ステップとから成ることにより
上述した課題を解決する。
【0012】ここで、上記レーザ加工方法は、上記被加
工物からの上記紫外レーザ光の反射戻り光を検出して撮
像することを特徴とする。また、上記被加工物の表面を
照明する照明手段からの照明光が上記被加工物に反射さ
れた反射光を投影して撮像する撮像工程を有することを
特徴とする。
工物からの上記紫外レーザ光の反射戻り光を検出して撮
像することを特徴とする。また、上記被加工物の表面を
照明する照明手段からの照明光が上記被加工物に反射さ
れた反射光を投影して撮像する撮像工程を有することを
特徴とする。
【0013】
【作用】本発明においては、連続発振紫外レーザ光の光
強度を任意に変調し、この変調されたレーザ光を被加工
物上に集光して照射する。このとき、上記紫外レーザ光
と被加工物との位置を相対的に制御して任意のレーザビ
ームのスポット位置を設定する。
強度を任意に変調し、この変調されたレーザ光を被加工
物上に集光して照射する。このとき、上記紫外レーザ光
と被加工物との位置を相対的に制御して任意のレーザビ
ームのスポット位置を設定する。
【0014】また、上記レーザ光を任意に変調して所望
の光強度を得る。さらに、上記紫外レーザ光の反射光に
基づいて上記紫外レーザ光の合焦位置を制御する。その
うえ、上記被加工物に参照光を照射し、この参照光の反
射光を撮像して、上記被加工物の加工状態を観察する。
の光強度を得る。さらに、上記紫外レーザ光の反射光に
基づいて上記紫外レーザ光の合焦位置を制御する。その
うえ、上記被加工物に参照光を照射し、この参照光の反
射光を撮像して、上記被加工物の加工状態を観察する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係るレー
ザ加工装置の斜視図である。この実施例に示すレーザ加
工装置においては、UVレーザ光源1から280nm以
下の紫外線域の連続波を発振する。このUVレーザ光源
1は、後述するように、半導体レーザ素子からの励起用
レーザ光を用いる半導体励起YAGレーザにSHG素
子、即ち第2高調波発生素子を組合せ、4倍高調波を連
続波として発振するレーザ光源である。
面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係るレー
ザ加工装置の斜視図である。この実施例に示すレーザ加
工装置においては、UVレーザ光源1から280nm以
下の紫外線域の連続波を発振する。このUVレーザ光源
1は、後述するように、半導体レーザ素子からの励起用
レーザ光を用いる半導体励起YAGレーザにSHG素
子、即ち第2高調波発生素子を組合せ、4倍高調波を連
続波として発振するレーザ光源である。
【0016】上記UVレーザ光源1は、装置フレーム2
上の上部ベース3に搭載されており、上記UVレーザ光
源1から発振されるレーザビームは、後述する光強度変
調光学系4を通して、後述する焦点調整光学系5に鉛直
に落射される。この焦点調整光学系5に落射されたレー
ザビームは、上記焦点調整光学系5を透過して対物レン
ズ6に入射される。この対物レンズ6では、入射された
レーザビームは集光されて、ビームスポットとして下部
ベース7上のX−Yテーブル8に設置固定された被加工
物9の表面上に照射される。
上の上部ベース3に搭載されており、上記UVレーザ光
源1から発振されるレーザビームは、後述する光強度変
調光学系4を通して、後述する焦点調整光学系5に鉛直
に落射される。この焦点調整光学系5に落射されたレー
ザビームは、上記焦点調整光学系5を透過して対物レン
ズ6に入射される。この対物レンズ6では、入射された
レーザビームは集光されて、ビームスポットとして下部
ベース7上のX−Yテーブル8に設置固定された被加工
物9の表面上に照射される。
【0017】ここで、上記X−Yテーブル8の代わりに
ターンテーブルを設置して、これを1軸方向に移動させ
るようにしてもよい。また、機構構成を変更して、対物
レンズ6を1軸方向に移動させてもよい。さらに、ワー
クを固定設置として、組合せミラー又は光ファイバ等に
よって導かれたレーザビームをX−Y方向に駆動される
対物レンズに入射して、レーザ光のスポットを走査する
ような機構構成をとることも可能である。
ターンテーブルを設置して、これを1軸方向に移動させ
るようにしてもよい。また、機構構成を変更して、対物
レンズ6を1軸方向に移動させてもよい。さらに、ワー
クを固定設置として、組合せミラー又は光ファイバ等に
よって導かれたレーザビームをX−Y方向に駆動される
対物レンズに入射して、レーザ光のスポットを走査する
ような機構構成をとることも可能である。
【0018】また、ガルバノメータミラーやポリゴンミ
ラー等でレーザ光を偏角走査する機構構成をとることも
考えられる。次に、上記上部ベース3上の光強度変調光
学系4の上面図を図2に示し、光強度変調について詳細
に説明する。上記UVレーザ光源1から出射されたレー
ザビームは、必要であれば、アナモルフィックプリズム
10等によって必要な形状に整形される。
ラー等でレーザ光を偏角走査する機構構成をとることも
考えられる。次に、上記上部ベース3上の光強度変調光
学系4の上面図を図2に示し、光強度変調について詳細
に説明する。上記UVレーザ光源1から出射されたレー
ザビームは、必要であれば、アナモルフィックプリズム
10等によって必要な形状に整形される。
【0019】ここで、上記出射されたレーザビームが単
一直線偏光であるならば、1/2波長板11及び偏光ビ
ームスプリッタ(PBS)12を通過させる。このと
き、上記1/2波長板11及び偏光ビームスプリッタ1
2を光軸中心に相対回転させることによって、被加工物
を加工するのに最適な光強度のレーザビームのみを通過
させることができる。
一直線偏光であるならば、1/2波長板11及び偏光ビ
ームスプリッタ(PBS)12を通過させる。このと
き、上記1/2波長板11及び偏光ビームスプリッタ1
2を光軸中心に相対回転させることによって、被加工物
を加工するのに最適な光強度のレーザビームのみを通過
させることができる。
【0020】さらに、上記偏光ビームスプリッタ12を
通過したレーザビームは、レーザミラー14により反射
されるが、このレーザ光の一部は分岐されてフォトディ
テクタ13に入射される。このフォトディテクタ13で
は、上記分岐されたレーザビームが受光され、その光量
が検出される。これにより、上記1/2波長板11及び
偏光ビームスプリッタ12によって調節されたレーザ光
の光量を正確に把握することが可能となる。また、上記
検出した光量を用いて、上記1/2波長板11及び偏光
ビームスプリッタ12をモータ等の図示しない駆動手段
によって光軸中心に相対回転駆動させることにより、上
記UVレーザ光源1から出射されたレーザ光を、遠隔か
つ自動的に所望の光量に維持することができる。
通過したレーザビームは、レーザミラー14により反射
されるが、このレーザ光の一部は分岐されてフォトディ
テクタ13に入射される。このフォトディテクタ13で
は、上記分岐されたレーザビームが受光され、その光量
が検出される。これにより、上記1/2波長板11及び
偏光ビームスプリッタ12によって調節されたレーザ光
の光量を正確に把握することが可能となる。また、上記
検出した光量を用いて、上記1/2波長板11及び偏光
ビームスプリッタ12をモータ等の図示しない駆動手段
によって光軸中心に相対回転駆動させることにより、上
記UVレーザ光源1から出射されたレーザ光を、遠隔か
つ自動的に所望の光量に維持することができる。
【0021】上記レーザミラー14に反射されたレーザ
ビームは、集光レンズ29によって収束され、シャッタ
21を介した後にレーザミラー22に反射されて音響光
学変調素子(AOM)15にスポット入射される。この
音響光学変調素子15では、入射されたレーザビームが
音響光学効果によって回折され、その1次回折光のみが
取り出される。具体的には、上記音響光学変調素子15
に超音波信号を印加したときのみ上記被加工物9の表面
にレーザビームが到達するように、レーザビームの出力
をON/OFFさせることができる。
ビームは、集光レンズ29によって収束され、シャッタ
21を介した後にレーザミラー22に反射されて音響光
学変調素子(AOM)15にスポット入射される。この
音響光学変調素子15では、入射されたレーザビームが
音響光学効果によって回折され、その1次回折光のみが
取り出される。具体的には、上記音響光学変調素子15
に超音波信号を印加したときのみ上記被加工物9の表面
にレーザビームが到達するように、レーザビームの出力
をON/OFFさせることができる。
【0022】また、上記音響光学変調素子15に印加す
る超音波信号の振幅を適度に調節することにより、上記
音響光学変調素子15を通過する1次回折光の光強度を
増減させることができるので、上記被加工物9の加工の
目的に応じて細かな光強度の調節を行うことができる。
さらに、上記音響光学変調素子15から出射されるレー
ザビームは、コリメータレンズ18により平行ビームに
偏光され、レンズ19、20によりビーム径が変えられ
る。上記ビーム径は、上記対物レンズ6から出射する収
束光ビームの実効NAを適当に設定して所望のスポット
サイズを得ることができるような大きさである。この
後、上記平行ビームはX−Yシフタ28を介して偏光ビ
ームスプリッタ16に入射される。
る超音波信号の振幅を適度に調節することにより、上記
音響光学変調素子15を通過する1次回折光の光強度を
増減させることができるので、上記被加工物9の加工の
目的に応じて細かな光強度の調節を行うことができる。
さらに、上記音響光学変調素子15から出射されるレー
ザビームは、コリメータレンズ18により平行ビームに
偏光され、レンズ19、20によりビーム径が変えられ
る。上記ビーム径は、上記対物レンズ6から出射する収
束光ビームの実効NAを適当に設定して所望のスポット
サイズを得ることができるような大きさである。この
後、上記平行ビームはX−Yシフタ28を介して偏光ビ
ームスプリッタ16に入射される。
【0023】この偏光ビームスプリッタ16により反射
されるレーザビームの一部は分岐されてレンズ44を介
した後、フォトディテクタ17に入射される。このフォ
トディテクタ17では、入射されたレーザビームの光量
の変化を検出する。これにより、必要な光強度変化の制
御信号と上記検出された光量の変化とが一致するよう
に、上記音響光学変調素子15に印加する超音波信号の
振幅及び上記音響光学変調素子15のON/OFF動作
を制御することにより、上記被加工物9に対してより正
確にレーザビームを照射することができる。
されるレーザビームの一部は分岐されてレンズ44を介
した後、フォトディテクタ17に入射される。このフォ
トディテクタ17では、入射されたレーザビームの光量
の変化を検出する。これにより、必要な光強度変化の制
御信号と上記検出された光量の変化とが一致するよう
に、上記音響光学変調素子15に印加する超音波信号の
振幅及び上記音響光学変調素子15のON/OFF動作
を制御することにより、上記被加工物9に対してより正
確にレーザビームを照射することができる。
【0024】ここで、レーザ光の光強度を変調する方法
として、音響光学変調素子のみではなく、電気光学素子
(EOM)、磁気光学素子、及び液晶シャッタ等を用い
てもよいが、現状では、紫外線波長域の光の変調素子と
しては音響光学素子が最も信頼性が高く、安価でかつ小
型である。上記シャッタ21は、安全上、加工時以外に
はレーザ光が照射されないように設けられており、上記
シャッタ21によって常時エネルギ密度の高い収束光が
上記音響光学変調素子15に照射されて、被加工物9の
結晶表面及び内部に不要なダメージを与えないようにレ
ーザ光の光量が制限される。このシャッタ21が正常に
開閉されているか否かは、上記レーザミラー22により
反射されるレーザビームの一部を分岐して上記フォトデ
ィテクタ23で受光し、この受光された光量の変化を検
出することにより判別することができる。
として、音響光学変調素子のみではなく、電気光学素子
(EOM)、磁気光学素子、及び液晶シャッタ等を用い
てもよいが、現状では、紫外線波長域の光の変調素子と
しては音響光学素子が最も信頼性が高く、安価でかつ小
型である。上記シャッタ21は、安全上、加工時以外に
はレーザ光が照射されないように設けられており、上記
シャッタ21によって常時エネルギ密度の高い収束光が
上記音響光学変調素子15に照射されて、被加工物9の
結晶表面及び内部に不要なダメージを与えないようにレ
ーザ光の光量が制限される。このシャッタ21が正常に
開閉されているか否かは、上記レーザミラー22により
反射されるレーザビームの一部を分岐して上記フォトデ
ィテクタ23で受光し、この受光された光量の変化を検
出することにより判別することができる。
【0025】上記被加工物9の表面から反射されるレー
ザビームは、後述する1/4波長板29を通過すること
で入射光と直交する単一直線偏光をもつレーザビームと
なる。このレーザビームは、上記偏光ビームスプリッタ
16を通過して、後述するレーザミラー31、32、及
びレイアウトの制約上、レーザビームを折り曲げるため
に設置されたレーザミラー24、25によって反射さ
れ、集光レンズ26で集光される。
ザビームは、後述する1/4波長板29を通過すること
で入射光と直交する単一直線偏光をもつレーザビームと
なる。このレーザビームは、上記偏光ビームスプリッタ
16を通過して、後述するレーザミラー31、32、及
びレイアウトの制約上、レーザビームを折り曲げるため
に設置されたレーザミラー24、25によって反射さ
れ、集光レンズ26で集光される。
【0026】この集光されたレーザビームは、紫外線波
長域に撮像感度のある電荷注入素子(CID)を用いた
CIDカメラやビジコン等の撮像手段27により撮像さ
れて、被加工物9の表面でのレーザビームのスポットの
ファーフィールドパターンをモニタすることができるよ
うになされている。これにより、上記被加工物9の表面
上に上記対物レンズ6によって照射されたレーザビーム
のスポットの合焦点の状態を観察することができる。
長域に撮像感度のある電荷注入素子(CID)を用いた
CIDカメラやビジコン等の撮像手段27により撮像さ
れて、被加工物9の表面でのレーザビームのスポットの
ファーフィールドパターンをモニタすることができるよ
うになされている。これにより、上記被加工物9の表面
上に上記対物レンズ6によって照射されたレーザビーム
のスポットの合焦点の状態を観察することができる。
【0027】また、上記撮像手段27によりモニタされ
るスポットのファーフィールドパターンの形状変化によ
り、上記被加工物9の表面での加工の進行状態を観察す
ることもできる。即ち、除去加工されているのであれ
ば、上記被加工物9の表面での除去量に応じてファーフ
ィールドパターンに回折リングが広がる様子が観察さ
れ、また、フォトリフラクティブや表面改質等による屈
折率の変化があるならば、反射光量及びその分布が変化
するので、ファーフィールドパターンの輝度変化により
観察することができる。
るスポットのファーフィールドパターンの形状変化によ
り、上記被加工物9の表面での加工の進行状態を観察す
ることもできる。即ち、除去加工されているのであれ
ば、上記被加工物9の表面での除去量に応じてファーフ
ィールドパターンに回折リングが広がる様子が観察さ
れ、また、フォトリフラクティブや表面改質等による屈
折率の変化があるならば、反射光量及びその分布が変化
するので、ファーフィールドパターンの輝度変化により
観察することができる。
【0028】ここで、上記偏光ビームスプリッタ16へ
のレーザ光の入射側に位置するX−Yシフタ28は無反
射の平行平面基板であり、光軸に対して面を傾けること
によりレーザビームを平行にシフトすることができ、レ
ーザビームの光軸と対物レンズ6の光軸とを合わせる際
に微調整を行うことができるようになされたものであ
る。
のレーザ光の入射側に位置するX−Yシフタ28は無反
射の平行平面基板であり、光軸に対して面を傾けること
によりレーザビームを平行にシフトすることができ、レ
ーザビームの光軸と対物レンズ6の光軸とを合わせる際
に微調整を行うことができるようになされたものであ
る。
【0029】次に、光強度変調光学系の側面図及び焦点
調整光学系の上面図を図3に示し、レーザ光の焦点調整
について説明する。上記偏光ビームスプリッタ16によ
り反射されて落射されたレーザビームは、上記1/4反
射板29により円偏光され、2枚のレーザミラー31、
32で反射されて位置がシフトされた後、対物レンズ3
3に垂直に入射して収束光とされ、上記被加工物9の表
面にスポット照射される。
調整光学系の上面図を図3に示し、レーザ光の焦点調整
について説明する。上記偏光ビームスプリッタ16によ
り反射されて落射されたレーザビームは、上記1/4反
射板29により円偏光され、2枚のレーザミラー31、
32で反射されて位置がシフトされた後、対物レンズ3
3に垂直に入射して収束光とされ、上記被加工物9の表
面にスポット照射される。
【0030】上記被加工物9の表面で反射されたレーザ
ビームは、上記1/4波長板29に戻ってこの1/4波
長板29を通過することにより、上記入射光のレーザビ
ームと直交する単一直線偏光をもつレーザビームとな
り、上記偏光ビームスプリッタ16を通過してレーザミ
ラー30で反射され、上記撮像手段27に導かれる。こ
こで、上記対物レンズ6は、ボイスコイルモータやピエ
ゾトランスモータ等から成る微小変位装置34を介して
焦点調整光学系ベース35に取り付けられている。これ
により、上記被加工物9の加工位置を移動する際には、
厚みむら、平行度、及び真直度の誤差に対して上記対物
レンズ6の焦点距離である動作距離を一定に保つことが
できるようになされている。
ビームは、上記1/4波長板29に戻ってこの1/4波
長板29を通過することにより、上記入射光のレーザビ
ームと直交する単一直線偏光をもつレーザビームとな
り、上記偏光ビームスプリッタ16を通過してレーザミ
ラー30で反射され、上記撮像手段27に導かれる。こ
こで、上記対物レンズ6は、ボイスコイルモータやピエ
ゾトランスモータ等から成る微小変位装置34を介して
焦点調整光学系ベース35に取り付けられている。これ
により、上記被加工物9の加工位置を移動する際には、
厚みむら、平行度、及び真直度の誤差に対して上記対物
レンズ6の焦点距離である動作距離を一定に保つことが
できるようになされている。
【0031】また、可視光半導体レーザ等の参照光源3
6より参照光が出射される。この参照光は、偏光ビーム
スピリッタ37及び1/4波長板38を通過してダイク
ロイックミラー39に反射された後、対物レンズ6によ
り集光されて上記被加工物9の表面に照射される。この
後、上記被加工物9の表面で反射された参照光は、再び
ダイクロイックミラー39に反射されて1/4波長板3
8及び偏光ビームスプリッタ37を通過して1次元PS
D40に導かれる。
6より参照光が出射される。この参照光は、偏光ビーム
スピリッタ37及び1/4波長板38を通過してダイク
ロイックミラー39に反射された後、対物レンズ6によ
り集光されて上記被加工物9の表面に照射される。この
後、上記被加工物9の表面で反射された参照光は、再び
ダイクロイックミラー39に反射されて1/4波長板3
8及び偏光ビームスプリッタ37を通過して1次元PS
D40に導かれる。
【0032】ここで、上記反射された参照光は、上記対
物レンズ6の光軸に対して適度に光ビームの光軸をずら
して入射することで、合焦点前後で上記被加工物9から
の反射戻り光がデフォーカスしながら離軸方向に変位す
るようになされているので、上記1次元PSD40等の
光点変位検出手段で上記変位を検出することにより、合
焦点状態を観察することができる。また、上記変位信号
を一定に保つように上記微小変位装置34を制御して駆
動することにより焦点状態を一定に保つことができ、ま
た、変位信号を任意に変化させるような制御信号を上記
微小変位装置34に送り、この制御信号により微小変位
装置34を制御して駆動することにより、レーザ光のス
ポット照射状態を任意に変化させることができる。
物レンズ6の光軸に対して適度に光ビームの光軸をずら
して入射することで、合焦点前後で上記被加工物9から
の反射戻り光がデフォーカスしながら離軸方向に変位す
るようになされているので、上記1次元PSD40等の
光点変位検出手段で上記変位を検出することにより、合
焦点状態を観察することができる。また、上記変位信号
を一定に保つように上記微小変位装置34を制御して駆
動することにより焦点状態を一定に保つことができ、ま
た、変位信号を任意に変化させるような制御信号を上記
微小変位装置34に送り、この制御信号により微小変位
装置34を制御して駆動することにより、レーザ光のス
ポット照射状態を任意に変化させることができる。
【0033】ここで、上記被加工物9の表面上の反射率
に変化があった場合にも、反射された参照光の光強度が
一定になるように上記参照光源36の光強度を加減する
ことにより、精度の高い焦点制御を行うことができる。
また、上記ダイクロイックミラー39は、赤色以上の長
波長を反射し、この赤色以上の長波長より短い波長を透
過するようになされているので、斜入射照明等により照
明された被加工物9の表面の像を、リレーレンズ41、
レーザミラー42、43を介して固体撮像素子いわゆる
CCDを用いたカメラ等の撮像手段45により拡大して
観察することができるので、被加工物9の表面加工中の
状態変化を観察しながら加工することができる。
に変化があった場合にも、反射された参照光の光強度が
一定になるように上記参照光源36の光強度を加減する
ことにより、精度の高い焦点制御を行うことができる。
また、上記ダイクロイックミラー39は、赤色以上の長
波長を反射し、この赤色以上の長波長より短い波長を透
過するようになされているので、斜入射照明等により照
明された被加工物9の表面の像を、リレーレンズ41、
レーザミラー42、43を介して固体撮像素子いわゆる
CCDを用いたカメラ等の撮像手段45により拡大して
観察することができるので、被加工物9の表面加工中の
状態変化を観察しながら加工することができる。
【0034】尚、上記レーザミラー32は、紫外光を反
射し、かつ、可視光を透過するものを用いる。また、上
記アブレーション加工時には、上記被加工物9の蒸散物
から上記対物レンズ6を保護するために、上記対物レン
ズ6と被加工物9との間に、紫外レーザ光の波長に対し
て透明性が高く、均一な薄膜を設置する。この薄膜とし
ては、ペリクル膜等を用いることができる。このペリク
ル膜は、膜厚が1〜数十μmの有機系ポリマであり、材
料としては例えばセルロース系ポリマ等がある。このペ
リクル膜は、紫外レーザ光の波長に対して十分な透過率
を有し、膜の機械的強度及び耐久性等について適切な材
料が紫外レーザ光に応じて選定されるものである。この
ペリクル膜を設置することによって、上記対物レンズ6
の結像性能及び集光性能への影響を無くすことができ
る。
射し、かつ、可視光を透過するものを用いる。また、上
記アブレーション加工時には、上記被加工物9の蒸散物
から上記対物レンズ6を保護するために、上記対物レン
ズ6と被加工物9との間に、紫外レーザ光の波長に対し
て透明性が高く、均一な薄膜を設置する。この薄膜とし
ては、ペリクル膜等を用いることができる。このペリク
ル膜は、膜厚が1〜数十μmの有機系ポリマであり、材
料としては例えばセルロース系ポリマ等がある。このペ
リクル膜は、紫外レーザ光の波長に対して十分な透過率
を有し、膜の機械的強度及び耐久性等について適切な材
料が紫外レーザ光に応じて選定されるものである。この
ペリクル膜を設置することによって、上記対物レンズ6
の結像性能及び集光性能への影響を無くすことができ
る。
【0035】以上のように構成された光学系を有する機
構をシーケンサ及びコンピュータ等により駆動制御する
ことにより、被加工物9の表面の任意の位置に所望の光
強度を有するレーザビームを所望のスポット径で所望の
時間だけ照射することができる。次に、上記UVレーザ
光源1について図4を用いて詳細に説明する。
構をシーケンサ及びコンピュータ等により駆動制御する
ことにより、被加工物9の表面の任意の位置に所望の光
強度を有するレーザビームを所望のスポット径で所望の
時間だけ照射することができる。次に、上記UVレーザ
光源1について図4を用いて詳細に説明する。
【0036】このUVレーザ光源からは波長λが266
nmの紫外レーザ光が発生される。励起光源素子として
は、図示しないレーザダイオード等の半導体レーザ素子
が用いられており、この半導体レーザ素子からの波長8
08nmの励起用レーザ光は、1/4波長板51の入射
面を介してNd:YAGを用いたレーザ媒質52に入射
される。上記1/4波長板51の入射面には上記励起用
レーザ光を透過し、レーザ媒質52で発生した波長10
64nmの基本波レーザ光を反射するような波長選択性
を持った反射面いわゆるダイクロイックミラーが形成さ
れている。このレーザ媒質52で発生した波長1064
nmの基本波レーザ光は、フィルタ53及びピンホール
54を通過して折り返しミラー55で反射された後、ア
ウトプットカプラ56に反射されてKTP(KTiOP
O4 )より成る非線形光学結晶素子57に入射されるこ
とにより、第2高調波発生(SHG)が行われる。
nmの紫外レーザ光が発生される。励起光源素子として
は、図示しないレーザダイオード等の半導体レーザ素子
が用いられており、この半導体レーザ素子からの波長8
08nmの励起用レーザ光は、1/4波長板51の入射
面を介してNd:YAGを用いたレーザ媒質52に入射
される。上記1/4波長板51の入射面には上記励起用
レーザ光を透過し、レーザ媒質52で発生した波長10
64nmの基本波レーザ光を反射するような波長選択性
を持った反射面いわゆるダイクロイックミラーが形成さ
れている。このレーザ媒質52で発生した波長1064
nmの基本波レーザ光は、フィルタ53及びピンホール
54を通過して折り返しミラー55で反射された後、ア
ウトプットカプラ56に反射されてKTP(KTiOP
O4 )より成る非線形光学結晶素子57に入射されるこ
とにより、第2高調波発生(SHG)が行われる。
【0037】この非線形光学結晶素子57で発生された
波長532nmの第2高調波レーザ光は、ミラー70で
反射された後、折り返しミラー58及びレンズ59を介
して光アイソレータ60に入射される。この光アイソレ
ータ60では、入射された第2高調波レーザ光の半導体
レーザ素子への戻り光を回避する。上記光アイソレータ
60を介した第2高調波レーザ光は、周波数誤差信号を
得るための位相変調器61に入射されて位相変調が施さ
れた後、ミラー63を介して外部共振器71に入射され
ることにより、波長266nmの第4高調波レーザ光が
発振される。この外部共振器71は、反射手段として、
凹面ミラー64、アウトプットカプラ66、及び反射ミ
ラー67、68により構成されている。また、上記外部
共振器71内には、BBO(β−BaB2 O4 )から成
る非線形光学結晶素子65を配置している。
波長532nmの第2高調波レーザ光は、ミラー70で
反射された後、折り返しミラー58及びレンズ59を介
して光アイソレータ60に入射される。この光アイソレ
ータ60では、入射された第2高調波レーザ光の半導体
レーザ素子への戻り光を回避する。上記光アイソレータ
60を介した第2高調波レーザ光は、周波数誤差信号を
得るための位相変調器61に入射されて位相変調が施さ
れた後、ミラー63を介して外部共振器71に入射され
ることにより、波長266nmの第4高調波レーザ光が
発振される。この外部共振器71は、反射手段として、
凹面ミラー64、アウトプットカプラ66、及び反射ミ
ラー67、68により構成されている。また、上記外部
共振器71内には、BBO(β−BaB2 O4 )から成
る非線形光学結晶素子65を配置している。
【0038】ここで、上記外部共振器71の共振周波数
は、上記凹面ミラー64を図示しないボイスコイルモー
タ(VCM)によって駆動制御することにより掃引され
る。具体的には、上記非線形光学結晶素子65に入射さ
れる第2高調波レーザ光で上記凹面ミラー64によって
反射された反射光は、光検出器62に入射される。この
光検出器62では、入射された反射光が光電流に変換さ
れてロッキング回路69に送られる。このロッキング回
路69では、送られた光電流に基づいて上記凹面ミラー
64の位置を検出し、この凹面ミラー64の位置制御を
行うことにより、外部共振器の共振周波数は第2高調波
発生による周波数にロックされる。
は、上記凹面ミラー64を図示しないボイスコイルモー
タ(VCM)によって駆動制御することにより掃引され
る。具体的には、上記非線形光学結晶素子65に入射さ
れる第2高調波レーザ光で上記凹面ミラー64によって
反射された反射光は、光検出器62に入射される。この
光検出器62では、入射された反射光が光電流に変換さ
れてロッキング回路69に送られる。このロッキング回
路69では、送られた光電流に基づいて上記凹面ミラー
64の位置を検出し、この凹面ミラー64の位置制御を
行うことにより、外部共振器の共振周波数は第2高調波
発生による周波数にロックされる。
【0039】このようにして、上記非線形光学結晶素子
65から第4高調波レーザ光を効率良く得ることができ
る。また、上記発生される波長266nmの紫外レーザ
光は連続発振であるので、高速に光強度変調を行うこと
が可能であり、モードの均一性が高い。尚、上記実施例
のUVレーザ光源としては、波長1064nmのレーザ
光を用いて第4高調波発生による波長266nmのレー
ザ光を射出するNd:YAGレーザを用いているが、こ
の他の固体レーザとして、波長1064nmのレーザ光
から波長266nmの第4高調波発生によるレーザ光を
射出するNd:YVO4、波長1047nmのレーザ光
から波長262nmの第4高調波発生によるレーザ光を
射出するNd:YLF、波長1079nmのレーザ光か
ら波長270nmの第4高調波発生によるレーザ光を射
出するNd:YAP等を用いることができる。
65から第4高調波レーザ光を効率良く得ることができ
る。また、上記発生される波長266nmの紫外レーザ
光は連続発振であるので、高速に光強度変調を行うこと
が可能であり、モードの均一性が高い。尚、上記実施例
のUVレーザ光源としては、波長1064nmのレーザ
光を用いて第4高調波発生による波長266nmのレー
ザ光を射出するNd:YAGレーザを用いているが、こ
の他の固体レーザとして、波長1064nmのレーザ光
から波長266nmの第4高調波発生によるレーザ光を
射出するNd:YVO4、波長1047nmのレーザ光
から波長262nmの第4高調波発生によるレーザ光を
射出するNd:YLF、波長1079nmのレーザ光か
ら波長270nmの第4高調波発生によるレーザ光を射
出するNd:YAP等を用いることができる。
【0040】また、上記実施例においては、非線形光学
結晶素子としてKTPやBBOを用いているが、これら
の他にLN、QPM LN、LBO、KN等を用いるこ
とができる。
結晶素子としてKTPやBBOを用いているが、これら
の他にLN、QPM LN、LBO、KN等を用いるこ
とができる。
【0041】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係るレーザ加工装置及びその方法によれば、基本レ
ーザ光源からの基本レーザ光を第1の非線形光学結晶素
子に入射して上記基本レーザ光の第2高調波を発生さ
せ、該第2高調波を位相変調器において位相変調し、第
2の非線形光学結晶素子を設けた共振器において共振さ
せることにより、上記基本レーザ光の第4高調波を得る
連続発振紫外レーザ光源からの紫外レーザ光の光強度を
変調し、変調された紫外レーザ光を光学手段によって被
加工物上に集光し、集光された紫外レーザ光のスポット
と上記被加工物との相対的な位置を移動制御する。特
に、移動制御の際には、上記光学手段と上記被加工物と
の光軸間相対距離を距離制御手段によって制御し、その
制御された上記被加工物と上記光学手段との光軸間相対
距離の変化を検出し、その出力を用いて上記距離制御手
段を駆動制御する。また、光強度を変調する際には、変
調された紫外レーザ光の光強度を検出し、その出力を用
いて、上記紫外レーザ光から出力される光量を調節す
る。これにより、紫外線域の波長をもつ光は多くの材料
の表層において急峻に吸収されるので、上記紫外レーザ
光の光強度を任意に調節して変化させ、連続照射の他
に、任意のパルス幅及びパルス間隔の間欠照射による加
工を行うことが可能となり、各種加工方法における被加
工物の材料特性及び加工特性に最適なレーザ光の照射条
件を容易に得ることができる。特に、透明材料を用いた
アブレーション加工に適したレーザ光の照射条件を容易
に得ることができる。
明に係るレーザ加工装置及びその方法によれば、基本レ
ーザ光源からの基本レーザ光を第1の非線形光学結晶素
子に入射して上記基本レーザ光の第2高調波を発生さ
せ、該第2高調波を位相変調器において位相変調し、第
2の非線形光学結晶素子を設けた共振器において共振さ
せることにより、上記基本レーザ光の第4高調波を得る
連続発振紫外レーザ光源からの紫外レーザ光の光強度を
変調し、変調された紫外レーザ光を光学手段によって被
加工物上に集光し、集光された紫外レーザ光のスポット
と上記被加工物との相対的な位置を移動制御する。特
に、移動制御の際には、上記光学手段と上記被加工物と
の光軸間相対距離を距離制御手段によって制御し、その
制御された上記被加工物と上記光学手段との光軸間相対
距離の変化を検出し、その出力を用いて上記距離制御手
段を駆動制御する。また、光強度を変調する際には、変
調された紫外レーザ光の光強度を検出し、その出力を用
いて、上記紫外レーザ光から出力される光量を調節す
る。これにより、紫外線域の波長をもつ光は多くの材料
の表層において急峻に吸収されるので、上記紫外レーザ
光の光強度を任意に調節して変化させ、連続照射の他
に、任意のパルス幅及びパルス間隔の間欠照射による加
工を行うことが可能となり、各種加工方法における被加
工物の材料特性及び加工特性に最適なレーザ光の照射条
件を容易に得ることができる。特に、透明材料を用いた
アブレーション加工に適したレーザ光の照射条件を容易
に得ることができる。
【0042】また、レーザ光源が小型でコストを抑える
ことができ、レーザ加工装置自体も小型化することが可
能となる。尚、上記各種加工方法とは、熱による除去加
工、加熱冷却による熱処理、加熱冷却及び光化学反応に
よる表面改質、紫外線硬化樹脂の硬化、フォトリソグラ
フィ、及び光解離によるレーザアブレーション等のこと
であり、紫外レーザ光の照射条件を変化させるだけで被
加工物を様々な形態に変化させることができる。
ことができ、レーザ加工装置自体も小型化することが可
能となる。尚、上記各種加工方法とは、熱による除去加
工、加熱冷却による熱処理、加熱冷却及び光化学反応に
よる表面改質、紫外線硬化樹脂の硬化、フォトリソグラ
フィ、及び光解離によるレーザアブレーション等のこと
であり、紫外レーザ光の照射条件を変化させるだけで被
加工物を様々な形態に変化させることができる。
【0043】ここで、上記レーザ光は、ネオジウム・ヤ
グ(Nd:YAG)レーザの第4高調波発生による遠紫
外レーザ光であることにより、連続発振されて高速に光
強度変調を行うことが可能であり、モードの均一性が高
いので、微細で精確な加工を行うことができる。また、
集光された紫外レーザ光のスポットと上記被加工物との
相対的な位置を移動制御する際に、距離制御手段によっ
て上記光学手段と上記被加工物との光軸間相対距離を制
御するとともに、距離検出手段によってその距離の変化
を検出し、検出された出力を用いて距離制御手段を駆動
制御することにより、紫外レーザ光のビームスポットを
被加工物に対して相対的に変化させ、任意の位置に任意
の時間及び任意の強度によって被加工物に照射して加工
を行うことができるので、各種加工方法における最適な
加工条件で被加工物に対して所望の形状を形成すること
ができる。
グ(Nd:YAG)レーザの第4高調波発生による遠紫
外レーザ光であることにより、連続発振されて高速に光
強度変調を行うことが可能であり、モードの均一性が高
いので、微細で精確な加工を行うことができる。また、
集光された紫外レーザ光のスポットと上記被加工物との
相対的な位置を移動制御する際に、距離制御手段によっ
て上記光学手段と上記被加工物との光軸間相対距離を制
御するとともに、距離検出手段によってその距離の変化
を検出し、検出された出力を用いて距離制御手段を駆動
制御することにより、紫外レーザ光のビームスポットを
被加工物に対して相対的に変化させ、任意の位置に任意
の時間及び任意の強度によって被加工物に照射して加工
を行うことができるので、各種加工方法における最適な
加工条件で被加工物に対して所望の形状を形成すること
ができる。
【0044】さらに、レーザ光源からの紫外レーザ光を
変調する際に、変調された紫外レーザ光の光強度を検出
し、その出力を用いて、上記紫外レーザ光から出力され
る光量を調節することにより、レーザビームを拡大して
広い範囲に照射する他に、波長オーダの微細なスポット
にまで集光することができるので、微細な加工を行うこ
とができる。
変調する際に、変調された紫外レーザ光の光強度を検出
し、その出力を用いて、上記紫外レーザ光から出力され
る光量を調節することにより、レーザビームを拡大して
広い範囲に照射する他に、波長オーダの微細なスポット
にまで集光することができるので、微細な加工を行うこ
とができる。
【0045】そのうえ、上記被加工物からの上記紫外レ
ーザ光の反射戻り光を検出して撮像することにより、被
加工物への紫外レーザ光の合焦点を正確に調節すること
ができる。また、上記被加工物の表面を照明する照明手
段からの照明光が上記被加工物に反射された反射光を投
影して撮像することにより、被加工物への加工状態を観
察しながら精確な加工を行うことができる。
ーザ光の反射戻り光を検出して撮像することにより、被
加工物への紫外レーザ光の合焦点を正確に調節すること
ができる。また、上記被加工物の表面を照明する照明手
段からの照明光が上記被加工物に反射された反射光を投
影して撮像することにより、被加工物への加工状態を観
察しながら精確な加工を行うことができる。
【図1】本発明に係るレーザ加工装置の概略的な構成を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図2】上部ベース上の光強度変調光学系の上面図であ
る。
る。
【図3】光強度変調光学系の側面図及び焦点調整光学系
の上面図である。
の上面図である。
【図4】UVレーザ光源の概略的な構成を示す図であ
る。
る。
1 UVレーザ光源
2 装置フレーム
3 上部ベース
4 光強度変調光学系
5 焦点調整光学系
6 対物レンズ
7 下部ベース
8 X−Yテーブル
9 被加工物
Claims (8)
- 【請求項1】 基本レーザ光源からの基本レーザ光を第
1の非線形光学結晶素子に入射して上記基本レーザ光の
第2高調波を発生させ、該第2高調波を位相変調器にお
いて位相変調し、第2の非線形光学結晶素子を設けた共
振器において共振させることにより、上記基本レーザ光
の第4高調波を得る連続発振紫外レーザ光源と、 上記連続発振紫外レーザ光源からの紫外レーザ光の光強
度を変調する変調手段と、 上記変調手段からの紫外レーザ光を被加工物上に集光す
る光学手段と、 上記光学手段により集光された紫外レーザ光のスポット
と上記被加工物との相対的な位置を移動制御する移動制
御手段とを有し、 上記移動制御手段は、 上記光学手段と上記被加工物との光軸間相対距離を制御
する距離制御手段と、 上記距離制御手段により制御された上記被加工物と上記
光学手段との光軸間相対距離の変化を検出する距離検出
手段と、 上記距離検出手段からの出力を用いて上記距離制御手段
を駆動制御する駆動制御手段とから成ることを特徴とす
る レーザ加工装置。 - 【請求項2】 基本レーザ光源からの基本レーザ光を第
1の非線形光学結晶素子に入射して上記基本レーザ光の
第2高調波を発生させ、該第2高調波を位相変調器にお
いて位相変調し、第2の非線形光学結晶素子を設けた共
振器において共振させることにより、上記基本レーザ光
の第4高調波を得る連続発振紫外レーザ光源と、 上記連続発振紫外レーザ光源からの紫外レーザ光の光強
度を変調する変調手段と、 上記変調手段からの紫外レーザ光を被加工物上に集光す
る光学手段と、 上記光学手段により集光された紫外レーザ光のスポット
と上記被加工物との相対的な位置を移動制御する移動制
御手段とを有し、 上記変調手段は、 変調された紫外レーザ光の光強度を検出する光強度検出
手段と、 上記光強度検出手段からの出力を用いて、上記紫外レー
ザ光から出力される光量を調節する光量調節手段とから
成ることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項3】 上記被加工物からの上記紫外レーザ光の
反射戻り光を検出して撮像することを特徴とする請求項
1又は請求項2記載のレーザ加工装置。 - 【請求項4】 上記被加工物の表面を照明する照明手段
と、 上記照明手段からの照明光が上記被加工物に反射された
反射光を投影して撮像する撮像手段とを具備することを
特徴とする請求項1又は請求項2記載のレーザ加工装
置。 - 【請求項5】 基本レーザ光源からの基本レーザ光を第
1の非線形光学結晶素子に入射して上記基本レーザ光の
第2高調波を発生させ、該第2高調波を位相変調器にお
いて位相変調し、第2の非線形光学結晶素子を設けた共
振器において共振させることにより、上記基本レーザ光
の第4高調波を得る連続発振紫外レーザ光源からの紫外
レーザ光の光強度を変調する変調工程と、 上記変調工程にて変調された紫外レーザ光を光学手段に
よって被加工物上に集光する集光工程と、 上記集光工程にて集光された紫外レーザ光のスポットと
上記被加工物との相対的な位置を移動制御する移動制御
工程とを有し、 上記移動制御工程は、 上記光学手段と上記被加工物との光軸間相対距離を距離
制御手段によって制御する距離制御ステップと、 上記距離制御ステップにて制御された上記被加工物と上
記光学手段との光軸間相対距離の変化を距離検出手段に
よって検出し、上記距離検出手段からの出力を用いて上
記距離制御手段を駆動制御する駆動制御ステップとから
成ることを特徴とする レーザ加工方法。 - 【請求項6】 基本レーザ光源からの基本レーザ光を第
1の非線形光学結晶素子に入射して上記基本レーザ光の
第2高調波を発生させ、該第2高調波を位相変調器にお
いて位相変調し、第2の非線形光学結晶素子を設けた共
振器において共振させることにより、上記基本レーザ光
の第4高調波を得る連続発振紫外レーザ光源からの紫外
レーザ光の光強度を変調する変調工程と、 上記変調工程にて変調された紫外レーザ光を光学手段に
よって被加工物上に集光する集光工程と、 上記集光工程にて集光された紫外レーザ光のスポットと
上記被加工物との相対的な位置を移動制御する移動制御
工程とを有し、 上記変調工程は、変調された紫外レーザ光の光強度を光
強度検出手段によって検出する光強度検出ステップと、 上記光強度検出手段からの出力を用いて、上記紫外レー
ザ光から出力される光量を調節する光量調節ステップと
から成ることを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項7】 上記被加工物からの上記紫外レーザ光の
反射戻り光を検出して撮像することを特徴とする請求項
5又は請求項6記載のレーザ加工方法。 - 【請求項8】 上記被加工物の表面を照明する照明手段
からの照明光が上記被加工物に反射された反射光を投影
して撮像する撮像工程を有することを特徴とする請求項
5又は請求項6記載のレーザ加工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26596394A JP3509226B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | レーザ加工装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26596394A JP3509226B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | レーザ加工装置及び方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08118057A JPH08118057A (ja) | 1996-05-14 |
JP3509226B2 true JP3509226B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=17424491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26596394A Expired - Fee Related JP3509226B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | レーザ加工装置及び方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3509226B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
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---|---|---|---|---|
TW535194B (en) * | 2000-08-25 | 2003-06-01 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device, manufacturing method therefor, and semiconductor manufacturing apparatus |
US6737672B2 (en) * | 2000-08-25 | 2004-05-18 | Fujitsu Limited | Semiconductor device, manufacturing method thereof, and semiconductor manufacturing apparatus |
JP2002178323A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-26 | Taiyo Yuden Co Ltd | セラミックグリーンシートの加工装置 |
US7245412B2 (en) | 2001-02-16 | 2007-07-17 | Electro Scientific Industries, Inc. | On-the-fly laser beam path error correction for specimen target location processing |
US7843633B2 (en) * | 2007-01-15 | 2010-11-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Laser processing apparatus |
CN105880831B (zh) * | 2016-01-07 | 2017-12-08 | 武汉电信器件有限公司 | 一种倒装器件的耦合设备和耦合方法 |
JP6925778B2 (ja) * | 2016-01-28 | 2021-08-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ出力装置及びレーザ加工装置 |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP26596394A patent/JP3509226B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08118057A (ja) | 1996-05-14 |
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