JPH06106378A

JPH06106378A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH06106378A
Application number: JP4261542A
Authority: JP
Inventors: Hisao Yoshino; 寿生吉野; Tadashi Fujiwara; 忠史藤原
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-04-19

Abstract

(57)【要約】【目的】波長吸収感度の異なった試料の適正な加工が可
能で、かつ安価でコンパクトなレーザ加工装置を提供す
ることを目的とする。【構成】レーザ加工装置は、単一波長光を射出するＹＡ
Ｇレーザヘッド２と、ＹＡＧレーザヘッド２から射出さ
れたレーザ光を試料１６面上に結像させる結像光学系１
３〜１５と、を備える。ＹＡＧレーザヘッド２からの単
一波長光は、高調波発生器３によって複数の波長光に変
換され、それぞれの波長光のどちらか一方が可変光減衰
器３，５によって波長選択される。選択された波長のレ
ーザ光は、結像光学系１３〜１５へ導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、試料にレーザ光を照
射することによって、例えば、穴あけ、切断等、種々の
加工を施すレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的なレーザ加工装置について
図３を参照して説明する。電源６０からのエネルギー供
給によって、レーザヘッド６１からは、ある波長のレー
ザ光が射出される。レーザヘッド６１から射出されたレ
ーザ光は、光減衰器６２によって所望の出力に調整さ
れ、レーザ光全透過のダイクロイックミラー６４を介し
てスリット６５に入射する。このスリット６５によって
所望の大きさに変換されたレーザ光束は、結像レンズ６
６に入射した後、対物レンズ６７によって所定の倍率で
縮小され、試料６８上で結像し、これによって試料６８
に加工が施される。一方、試料６８上には、光源６３か
ら射出された光が結像され、試料の加工範囲を確認する
ようになっている。

【０００３】ところが、図３に示すようなレーザ加工装
置は、単一波長のレーザ光を用いて試料の加工を行うた
め、加工される試料の波長吸収感度（分光感度特性）等
の違いにより、レーザヘッドから射出される波長によっ
ては、加工が困難になるという欠点がある。

【０００４】この欠点を解決するために、例えば、図４
に示すような構成のレーザ加工装置が知られている。こ
のレーザ加工装置は、異なる波長のレーザ光（例えば、
１０６４nm、５３２nm、３５５nm）を射出する３つのレ
ーザヘッド６０ａ〜６０ｃと、これらのレーザヘッドか
ら射出されたレーザ光を単一のダイクロイックミラー６
４に入射させるように光路を切換える光路切換部７０
と、を備えている。

【０００５】このように、光路切換部７０によって、加
工される試料に応じてレーザ光を選択するように構成し
たため、波長吸収感度による加工特性の違いを改善する
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すレーザ加工装置は、試料の加工に必要なレーザ波長
を得るために、別々の波長の異なるレーザ発振器を備え
ており、この結果、装置のコストが高く、かつ装置が大
型化するという欠点がある。

【０００７】また、各々のレーザ発振器から射出された
レーザ光を、結像レンズと同一光路上に配したスリット
に入射させる光路切換部が必要となり、この部分におい
て構成が複雑になるという欠点がある。

【０００８】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、１台のレーザ発振器から波長の異
なる複数のレーザ光を抽出し、使用することにより、波
長吸収感度の異なった試料の適正な加工が可能で、かつ
安価でコンパクトなレーザ加工装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のレーザ加工装置は、単一波長光を射出する
レーザ発振器と、このレーザ発振器から射出されたレー
ザ光を試料面上に結像させる結像光学系と、を備え、前
記レーザ発振器からの単一波長光を複数の波長光に変換
する変換手段と、この複数の波長光を可変光減衰手段を
用いて透過あるいは遮光し、波長選択する選択手段と、
この選択手段によって波長選択されたレーザ光を前記結
像光学系に導く光学系と、を有することを特徴としてい
る。

【００１０】

【作用】本発明のレーザ加工装置は、１台のレーザ発振
器から射出されたレーザ光を波長変換し、波長別に光路
を分け、所望の波長のレーザ光だけを可変光減衰器によ
ってスリット入射口へ導くように構成される。このた
め、１台のレーザ発振器で複数の波長を容易に選択する
ことが可能となり、各々波長吸収感度の異なる試料にお
いても、最適な加工が可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に沿って具
体的に説明する。

【００１２】図１は、本発明に係るレーザ加工装置の第
１実施例を示している。この図において、符号１は、レ
ーザ電源を示しており、ＹＡＧレーザヘッド２の中のレ
ーザ発振素子を駆動する。ＹＡＧレーザヘッド２から射
出されたレーザ光（波長１０６４nm）は、非線形光学結
晶を含む第２高調波発生器（ＳＨＧ）３に入射し、ここ
から第２高調波５３２nmに波長変換されたレーザ光と、
変換されないレーザ光（波長１０６４nm）が射出され
る。ＳＨＧ３から射出された各々のレーザ光は、ダイク
ロイックミラー４によって、波長５３２nmのレーザ光が
透過し、波長１０６４nmのレーザ光が反射するように光
路分離される。

【００１３】ダイクロイックミラー４を透過した波長５
３２nmのレーザ光は、可変光減衰器回転機構１７に設け
られた可変光減衰器５を介してダイクロイックミラー６
を全透過し、さらに、ダイクロイックミラー１０を全透
過した後、スリット１３へ入射する。スリット１３によ
って所望の大きさに変換されたレーザ光束は、結像レン
ズ１４および対物レンズ１５によって試料１６上に結像
され、これによって試料に加工が施される。

【００１４】一方、前記ダイクロイックミラー４で反射
された波長１０６４nmのレーザ光はミラー７によって全
反射され、可変光減衰器回転機構１７に設けられた可変
光減衰器８を介してミラー９へと進む。ミラー９で全反
射されたレーザ光は、ダイクロイックミラー６でさらに
全反射され、ダイクロイックミラー１０を全透過した
後、スリット１３に入射する。以後、前記波長５３２nm
のレーザ光と同じ経路を通り、試料１６上に結像され、
試料が加工される。

【００１５】なお、図に示される可変光減衰器５，８に
は、例えば円形のものが用いられ、回転可能に構成され
ている。詳細には、可変光減衰器５，８は、回転角によ
って透過率が連続的に変化するよう、例えば、偏光板２
枚、あるいは偏光板と位相板とを組み合わせたもの（但
しどちらか一方は固定）、または連続的に透過率が変化
するＮＤフィルタ等によって構成される。

【００１６】また、可変光減衰器回転機構１７には、例
えばモータ等によって可変光減衰器５，８を一定量回転
させる機構（図示せず）および可変光減衰器５，８の０
％透過位置を検出するセンサ１８が設けられている。こ
のセンサ１８は、例えば、リミットＳＷ、透過型、反射
型、静電容量型センサ等、によって構成される。

【００１７】センサ１８は、可変光減衰器コントローラ
１９に接続されており、このコントローラ１９は、一方
のレーザ波長が選択された際、もう一方の波長のレーザ
光の透過率を０％とし、単一波長のレーザ光のみを試料
１６に照射するように可変光減衰器回転機構１７を制御
する。また、何かのトラブルで一方の可変光減衰器が透
過率０％の位置にない場合は、レーザ電源１に対してイ
ンターロック信号２０を出力し、複数波長混入によるレ
ーザ加工を防止している。

【００１８】また、前記ダイクロイックミラー１０に
は、光源１１から射出された光が、波長１０６４nm、５
３２nmのレーザ光を遮光するフィルタ１２を介して入射
するようになっている。光源１１からの光は、ダイクロ
イックミラー１０で全反射されスリット１３へ入射す
る。そして、スリット１３から射出された光は、前記レ
ーザ光同様に試料１６上に結像され、レーザ加工の際の
加工範囲の確認に用いられる。以上のような構成によ
り、１つのレーザ発振器によって、２種類のレーザ波長
での試料の加工が可能になる。

【００１９】次に、本発明の第２実施例を図２を参照し
て説明する。なお、この図において前記第１実施例と同
一の部分については、同一の参照符号を付し、その説明
を省略もしくは簡略する。

【００２０】ＳＨＧ３によって波長変換された波長５３
２nmのレーザ光は、前記第１の実施例同様、可変光減衰
器回転機構１７ａに設けられた可変光減衰器５、ダイク
ロイックミラー６ａ、ダイクロイックミラー１０ａ、ス
リット１３、結像レンズ１４および対物レンズ１５を介
して試料１６上に結像され、これによって試料に加工が
施される。

【００２１】一方、ＳＨＧ３によって波長変換されなか
った波長１０６４nmのレーザ光は、ミラー７で全反射さ
れ、非線形光学結晶を含む第３高調波発生器（ＴＨＧ）
３９に入射する。そして、ここから第３高調波３５５nm
に波長変換されたレーザ光と変換されないレーザ光（波
長１０６４nm）が射出される。ＴＨＧ３９から射出され
た各々のレーザ光は、ダイクロイックミラー４０によっ
て、波長１０６４nmのレーザ光が透過し、波長３５５nm
のレーザ光が反射するように光路分離される。ダイクロ
イックミラー４０を透過した波長１０６４nmのレーザ光
は、可変光減衰器回転機構１７ａに設けられた可変光減
衰器８を介してダイクロイックミラー４２で反射され、
ダイクロイックミラー６ａに入射する。そして、このダ
イクロイックミラー６ａで反射された波長１０６４nmの
レーザ光は、前記波長５３２nmのレーザ光と同じ経路を
通り、試料１６上に結像し、これによって試料に加工が
施される。

【００２２】また、ダイクロイックミラー４０で反射さ
れた波長３５５nmのレーザ光は、ミラー４３によって全
反射され、可変光減衰器回転機構１７ａに設けられた可
変光減衰器４４を介してミラー４５へと進む。ミラー４
５で全反射されたレーザ光はダイクロイックミラー４２
を全透過してダイクロイックミラー６ａに入射する。そ
して、このダイクロイックミラー６ａで反射された波長
３５５nmのレーザ光は前記波長５３２nm、１０６４nmの
レーザ光と同じ経路を通り、試料１６上に結像し、これ
によって試料に加工が施される。

【００２３】なお、図２に示される可変光減衰器４４、
可変光減衰器回転機構１７ａおよびこの可変光減衰器回
転機構１７ａに設けられるセンサ１８ａは、前記第１実
施例と同様に構成されている。また、レーザ加工の際の
加工範囲の確認に用いられる光源１１についても前記第
１実施例と同様に構成される。この場合、フィルタ１２
ａには、波長１０６４nm、５３２nm、３５５nmのレーザ
光を遮光するものが用いられる。以上のような構成によ
り、１つのレーザ発振器によって、３種類のレーザ波長
での試料の加工が可能になる。

【００２４】以上、本発明の実施例では、共にＹＡＧレ
ーザと非線形光学結晶を組み合わせて複数波長のレーザ
光を試料に照射するように構成しているが、これ以外の
方式によっても複数波長のレーザ光を試料に照射させる
ことが可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明のレーザ加工装置によれば、簡単
な構成で安価に１つのレーザ発振器から複数波長のレー
ザ光を容易に切換えて取り出すことが可能になる。ま
た、加工される試料の波長吸収感度（分光感度特性）等
の違いによる加工特性のばらつきが最小限に抑えられ、
高精度な加工特性を兼ね備えたレーザ加工装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ加工装置の第１の実施例の
構成を示す図である。

【図２】本発明に係るレーザ加工装置の第２の実施例の
構成を示す図である。

【図３】従来のレーザ加工装置の構成を示す図である。

【図４】従来の別のレーザ加工装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…ＹＡＧレーザ電源、２…ＹＡＧレーザヘッド、３…
第２高調波発生器、５，８，４４…可変光減衰器、１３
…スリット、１４…結像レンズ、１５…対物レンズ、１
６…試料、１７，１７ａ…可変光減衰器回転機構、１
８，１８ａ…センサ、１９…コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一波長光を射出するレーザ発振器と、
このレーザ発振器から射出されたレーザ光を試料面上に
結像させる結像光学系と、を有するレーザ加工装置にお
いて、前記レーザ発振器からの単一波長光を複数の波長光に変
換する変換手段と、この複数の波長光を可変光減衰手段を用いて透過あるい
は遮光し、波長選択する選択手段と、この選択手段によって波長選択されたレーザ光を前記結
像光学系に導く光学系と、を有することを特徴とするレ
ーザ加工装置。
【請求項２】請求項１に記載のレーザ加工装置におい
て、複数の波長に変換されたレーザ光を波長選択する
際、選択波長光のみを透過し、他の波長光は遮光された
ことを検出する検出手段と、この検出手段によって得ら
れた信号をレーザ発振器にフィードバックし、複数波長
混入によるレーザ加工を防止する複数波長混入防止手段
と、を有することを特徴とするレーザ加工装置。