TW202023728A

TW202023728A - 雷射加工裝置及被加工物的加工方法

Info

Publication number: TW202023728A
Application number: TW108137237A
Authority: TW
Inventors: 林尚久
Original assignee: 日商三星鑽石工業股份有限公司
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-07-01
Also published as: CN111230288A; KR20200063044A; JP2020082139A

Abstract

一面適當控制雷射光束之照射範圍一面對被加工物進行加工。使用雷射光束來對被加工物進行加工之雷射加工裝置之特徵在於包括：光源，其可射出雷射光束；錐透鏡，其配置於從光源射出之雷射光束之光軸上；以及孔徑光闌，其配置於光源與錐透鏡之間且具有小於雷射光束之光束直徑之開口徑；並且藉由使利用孔徑光闌使光束直徑縮徑而成之雷射光束射入至錐透鏡，從而產生近似貝塞爾光束，並藉由於近似貝塞爾光束之強度達到既定之加工閾值以上的可加工之強度區域中，包括被加工物之加工對象區域，而對被加工物進行加工。

Description

雷射加工裝置及被加工物的加工方法

本發明係關於利用雷射光束來對被加工物進行加工之裝置及其加工方法。

習知技術中廣泛進行如下操作：藉由將雷射光束照射至被加工物而對被加工物進行分斷、開孔、形成溝槽等各種加工。作為其一，使用貝塞爾型之雷射光束之形態已為公知（例如參照專利文獻1）。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2017-64795號公報

[發明所欲解決之問題]

於對被加工物，從其中一表面側照射雷射光束並同時對深度方向之既定範圍進行加工之情形時，存在以下需求：對某深度以上之部分不欲進行加工，或者假設即便未經加工，亦擔憂產生某種不良影響之可能性，而欲避免照射雷射光束。

專利文獻1中揭示有以下內容：使用錐透鏡而生成貝塞爾型雷射光束；以及基於在貝塞爾型雷射光束之傳播方向上之通量變化中，作為既定之閾值以上之範圍而被特定之產生光學絕緣破壞之範圍即最大損傷深度、與作為被加工物之層狀玻璃之厚度之大小關係，來決定層狀玻璃之切斷範圍。

然而，專利文獻1中，關於藉由調整雷射光束之傳播方向上之擴散本身，來調整被加工物之加工範圍的形態，並無任何揭露或教示。

本發明係鑒於上述課題而形成，目的在於提供一種一面適當控制雷射光束之照射範圍一面對被加工物進行加工之裝置及其加工方法。 [解決問題之手段]

為解決上述課題，請求項1之發明係一種雷射加工裝置，其係使用雷射光束來對被加工物進行加工者，其特徵在於包括：光源，其可射出上述雷射光束；錐透鏡，其配置於從上述光源射出之上述雷射光束之光軸上；以及孔徑光闌，其配置於上述光源與上述錐透鏡之間，且具有小於上述雷射光束之光束直徑之開口徑；並且藉由使利用上述孔徑光闌使上述光束直徑縮徑而成之上述雷射光束射入至上述錐透鏡，從而產生近似貝塞爾光束，並藉由於上述近似貝塞爾光束之強度達到既定之加工閾值以上的可加工之強度區域中，包括上述被加工物之加工對象區域，而對上述被加工物進行加工。

請求項2之發明係如請求項1所述之雷射加工裝置，其特徵在於：進一步包括縮徑透鏡，其配置於上述錐透鏡與上述被加工物之配置位置之間，且使上述近似貝塞爾光束進行縮徑再成像；並且藉由於利用上述縮徑透鏡而縮徑再成像之上述近似貝塞爾光束之上述可加工之強度區域中包括上述加工對象區域，而對上述被加工物進行加工。

請求項3之發明係一種使用雷射光束來對被加工物進行加工之方法，其特徵在於：於從既定之光源射出之雷射光束之光軸上配置錐透鏡，並且於上述光源與上述錐透鏡之間配置孔徑光闌，其具有小於上述雷射光束之光束直徑之開口徑；並且藉由使利用上述孔徑光闌使上述光束直徑縮徑而成之上述雷射光束射入至上述錐透鏡，從而產生近似貝塞爾光束，並藉由於上述近似貝塞爾光束之強度達到既定之加工閾值以上的可加工之強度區域中，包括上述被加工物之加工對象區域，而對上述被加工物進行加工。

請求項4之發明係如請求項3所述之被加工物的加工方法，其特徵在於：於上述錐透鏡與上述被加工物之配置位置之間，配置使上述近似貝塞爾光束縮徑再成像之縮徑透鏡，藉由於利用上述縮徑透鏡而縮徑再成像之上述近似貝塞爾光束之上述可加工之強度區域中包括上述加工對象區域，而對上述被加工物進行加工。 [發明之效果]

依據請求項1至請求項4之發明，可將近似貝塞爾光束之可加工之強度區域，限制為比加工對象區域遠之位置不被近似貝塞爾光束照射之既定範圍，並且可藉由一次之雷射光束之射出，而於深度方向上對加工對象區域整體同時進行加工。

尤其依據請求項2及請求項4之發明，可局部地照射每單位面積之強度大之近似貝塞爾光束，並且可增大加工裝置之工作距離。

＜近似貝塞爾光束之發生及於加工中之利用＞圖1係示意性表示使用錐透鏡1產生之模擬貝塞爾光束（近似貝塞爾光束）的圖。圖1（a）表示從光源2射出光束直徑d1＝d1a之雷射光束LB（LBa）且射入至錐透鏡1時產生的近似貝塞爾光束BB（BBa）之狀態。圖1（b）表示從光源2射出光束直徑d1＝d1b（＜d1a）之雷射光束LB（LBb）且射入至相同錐透鏡1時產生的近似貝塞爾光束BB（BBb）之狀態。

此外，本實施方式中，將貝塞爾光束稱為「近似之」係取決於如下之公知見解：為了產生完全之貝塞爾光束，需要無限之能量，但實際之雷射光束之能量有限，無法製作出如上所述之完全之貝塞爾光束。

以下，將從光源2射出雷射光束LB時之軸中心稱為光軸AX，且將光軸AX之延伸之方向稱為光軸方向。又，雷射光束LB為高斯光束，本實施方式中，將其1/e² 寬度（強度值達到最大強度之1/e² 倍以上之範圍）設為雷射光束LB之光束直徑。

作為雷射光束LB，可根據加工對象物來選擇各種雷射光束，例如作為對玻璃、陶瓷、半導體等脆性材料進行加工之雷射光束，例如可使用脈衝寬度（脈衝持續時間）為100 ps以下、較佳為50 ps以下（通常為1 ps以上）之紅外線雷射光束，尤其為近紅外線雷射光束（例如波長1064 nm），例如可例示科希倫公司（Coherent, Inc.）製造之Hyper Rapid（波長為1064 nm、脈衝寬度為15 ps、平均功率為50 W）。

錐透鏡1係於一端側具有平坦面1a且於另一端側具有圓錐面1b之透鏡。當產生近似貝塞爾光束BB時，錐透鏡1係配置為使其中心軸與光軸AX一致之形態（圓錐面1b之頂點1S位於光軸AX上之形態）。於該配置狀態下，若從光源2射出雷射光束LB，則相對於平坦面1a而垂直射入之雷射光束LB從圓錐面1b射出時，以與該圓錐面1b之傾斜相應之出射角而朝向光軸AX傾斜。如此一來，於光軸方向上，從自相異之方向相對於錐透鏡1之光軸方向而對稱之2個方向射出之雷射光束LB交叉（重疊），藉此產生近似貝塞爾光束BB。

於該情形時，若錐透鏡1之形狀，以及從光源2射出之雷射光束LB之強度及波長皆為相同之情況下，則近似貝塞爾光束BB之發生位置及發生範圍，會根據光束直徑d1之大小而不同。

例如於如下情形時：如圖1（a）所示，藉由光束直徑d1＝d1a之雷射光束LBa對錐透鏡1射入，而於以光軸方向之錐透鏡1之頂點1S為起點之長度Sa之範圍內產生最大寬度d2＝d2a之近似貝塞爾光束BBa，且如圖1（b）所示，藉由光束直徑d1＝d1b（＜d1a）之雷射光束LBb對錐透鏡1射入，而於以錐透鏡1之頂點1S起長度Sb之範圍內產生最大寬度d2＝d2b之近似貝塞爾光束BBb之情形時，成為Sa＞Sb、d2a＞d2b之關係。

圖2係表示關於如下關係之模擬結果的圖，即，當將雷射光束LB之功率保持一定，並且將光束直徑d1變更為3（mm）、5（mm）、7（mm）、9（mm）及11（mm）之5個等級時，與各個雷射光束LB有關之，從錐透鏡1之頂點1S起之光軸AX上之距離與光軸AX之位置上之近似貝塞爾光束BB之強度（任意單位：a.u.）的關係。此外，於獲得本實施方式中所示之模擬結果時，雷射光束LB之波長設為1064（nm），錐透鏡1之頂角θ設為140°。

根據圖2可知，光束直徑d1越大，一方面於光軸方向之更廣範圍內產生近似貝塞爾光束BB，另一方面，存在最大強度減小之傾向。

又，亦可知，各分佈於光軸方向上，在數（mm）～數十（mm）左右之比較廣之範圍內具有比較大之強度。例如於光束直徑d1為最小之3（mm）之情形時之分佈中，仍具有10（mm）左右之半值寬。

本實施方式中，將近似貝塞爾光束BB之此種性質用於被加工物之深度方向上加工。此外，本實施方式中，所謂被加工物之加工，雖例示變質區域之形成，但亦可為藉由剝蝕之溝槽形成等其他加工形態。

圖2所示之結果揭示出，若將藉由使某光束直徑d1之雷射光束LB射入至錐透鏡1而產生之近似貝塞爾光束BB照射至被加工物，則至少於理論上，可於被加工物之深度方向（相當於光軸方向之方向）的近似貝塞爾光束BB之強度達到既定之加工閾值（為了對被加工物進行既定之加工而必需之雷射光束之強度之最小值）以上的範圍（以下稱為可加工之強度區域）內，同時進行均質之加工。

亦即，若藉由適當選擇雷射光束LB之功率及光束直徑d1，且適當調整被加工物中之加工對象區域之位置，以使於近似貝塞爾光束BB之可加工之強度區域中包含被加工物中之加工對象區域，則可藉由一次之雷射光束LB之射出，而於深度方向上將加工對象區域整體同時進行加工。

雷射光束LB之波長、功率、光束直徑d1、以及錐透鏡之頂角θ等可根據被加工物之種類來適當選擇。

例如，於圖2中光束直徑d1為5（mm）之情形時，若近似貝塞爾光束BB之強度之加工閾值為300（a.u.），則從錐透鏡1起之距離約為3（mm）～15（mm）之範圍，即，深度方向之約12（mm）之範圍成為可加工之強度區域。

此外，於實際上將被加工物進行加工時，有必要亦考慮到被加工物之折射率n，使可加工之強度區域與被加工物之加工對象區域一致。例如，於近似貝塞爾光束BB之強度達到300（a.u.）以上之範圍全部包含於被加工物中之情形時，可加工之強度區域之範圍成為15n（mm）－3n（mm）＝12n（mm）。

＜近似貝塞爾光束之照射範圍之限制＞如上所述，藉由使用近似貝塞爾光束BB，可對被加工物之深度方向進行同時加工，但另一方面，存在雖然由於不屬於可加工之強度區域而不被加工，但仍被照射較弱的近似貝塞爾光束BB之區域。因擔憂產生由該照射引起之任何不良影響之可能性，故存在欲避免對此種區域照射雷射光束之所謂技術上之要求。

本實施方式中，針對該要求，藉由使用孔徑光闌，限定近似貝塞爾光束BB之發生範圍來對應。

圖3係表示於圖1中示意性表示之產生近似貝塞爾光束BB之構成中追加孔徑光闌3之構成的圖。

孔徑光闌3於光軸方向上配置於光源2與錐透鏡1之間。孔徑光闌3係使用開口徑φ小於雷射光束LB之光束直徑d1者。

藉由以該形態來配置孔徑光闌3，實際射入錐透鏡1之平坦面1a的雷射光束LB（LB1）之光束直徑d3，較從光源2射出之時間點的雷射光束LB（LB0）之光束直徑d1而言縮徑（變小）。於該情形時，近似貝塞爾光束BB1之起點與未設置孔徑光闌3之情形同樣，成為錐透鏡1之頂點1S，但近似貝塞爾光束BB1之光軸方向上之長度Sc及最大寬度d4則分別成為較未設置孔徑光闌3之情形時之長度Sa及最大寬度d2而言更小之值。

圖4係表示與如下關係有關之模擬結果的圖，即，於將雷射光束LB之光束直徑d1設為11（mm）且未設置孔徑光闌3之情形，以及將孔徑光闌3之開口徑φ變更為7（mm）、8（mm）、10（mm）及11（mm）之4個等級時，與各個雷射光束LB有關之從錐透鏡1之頂點1S起之光軸AX上之距離與光軸AX之位置上之近似貝塞爾光束BB之強度的關係。又，圖5係表示與如下關係有關之模擬結果的圖，即，於將雷射光束LB之光束直徑d1設為3（mm）且未設置孔徑光闌3之情形，以及將孔徑光闌3之開口徑φ變更為2.2（mm）、2.5（mm）、3（mm）、3.5（mm）、4（mm）及5（mm）之6個等級時，與各個雷射光束LB有關之從錐透鏡1之頂點1S起之光軸AX上之距離與光軸AX之位置上之近似貝塞爾光束BB之強度的關係。

於圖4及圖5之任一情形時，均於設置有孔徑光闌3之情形時之分佈中，於從錐透鏡1之頂點1S離開既定距離之位置，近似貝塞爾光束BB之強度急遽衰減，且於比該位置遠之位置，成為零。即，近似貝塞爾光束BB被截斷。又，越減小開口徑φ之值，衰減位置越接近錐透鏡1。

若利用該情況，則於使用近似貝塞爾光束BB，於深度方向之既定範圍內對被加工物進行加工之情形時，可適當抑制近似貝塞爾光束BB照射至較加工對象區域更深之位置。

例如，於圖4所示之光束直徑d1為11（mm）之情形下，當將強度為150（a.u.）以上之範圍設為可加工之強度區域時，若將孔徑光闌3之開口徑φ設為7（mm），則從錐透鏡1之頂點1S起之距離約為19（mm）之位置成為近似貝塞爾光束BB之衰減位置，且於比該位置遠之位置，近似貝塞爾光束BB不會被照射。而且，該距離為6.5（mm）～約19（mm）之範圍成為（不考慮被加工物之折射率之情形時之）可加工之強度區域P1。

同樣地，於圖5所示之光束直徑d1為3（mm）之情形時，當將強度為600（a.u.）以上之範圍設為可加工之強度區域時，若將孔徑光闌3之開口徑φ設為2.2（mm），則從錐透鏡1之頂點1S起之距離約為5.8（mm）之位置成為近似貝塞爾光束BB之衰減位置，且於比該位置遠之位置，近似貝塞爾光束BB不會被照射。而且，該距離為2.2（mm）～約5.8（mm）之範圍成為（不考慮被加工物之折射率之情形時之）可加工之強度區域P2。

根據該等圖4及圖5所示之結果而揭示出：若使某光束直徑d1之雷射光束LB藉由既定開口徑φ之孔徑光闌3縮徑後射入至錐透鏡1，將藉此產生之近似貝塞爾光束BB照射至被加工物，則至少於理論上，可於相當於光軸方向之被加工物之深度方向上，將該近似貝塞爾光束BB之可加工之強度區域限制為與開口徑φ相應之既定範圍，於該既定範圍內同時進行均質之加工（例如變質區域之形成），另一方面，對比該既定範圍遠之位置不照射近似貝塞爾光束BB。

即，藉由適當選擇雷射光束LB之功率、光束直徑d1、及孔徑光闌3之開口徑φ，且亦考慮到被加工物之折射率n來適當調整被加工物之加工對象區域之位置，可藉由一次之雷射光束LB之射出，而於深度方向上將加工對象區域整體同時進行加工，另一方面，對於比加工對象區域遠之位置不照射近似貝塞爾光束BB。

＜裝置構成例＞圖6係示意性表示基於以上所述之原理來進行被加工物W之加工的雷射加工裝置100之構成之一例的圖。

雷射加工裝置100除了包括上述錐透鏡1、光源2及孔徑光闌3以外，進一步包括平台4及縮徑透鏡5來作為主要之構成要素。

平台4具有載置固定被加工物W之水平之被載置面。而且，於雷射加工裝置100中，對載置於平台4上之被加工物W，從鉛直上方照射近似貝塞爾光束。因此，錐透鏡1、光源2及孔徑光闌3滿足圖3所示之相互之配置關係，且以光軸方向與鉛直方向一致之方式配置而成。具體而言，從光源2朝向鉛直下方射出之雷射光束LB2藉由孔徑光闌3而縮徑，作為雷射光束LB3而射入至錐透鏡1的結果為，產生以錐透鏡1之頂點1S為起點之近似貝塞爾光束BB2。目前，於從頂點1S起於光軸方向上離開距離z1的長度Sd之範圍內，形成最大寬度d5之可加工之強度區域RE1。

較佳為，平台4藉由利用未圖示之驅動機構來驅動，而設置為可進行水平面內之並進移動（雙軸移動）及旋轉移動、與鉛直方向上之升降移動。藉此，可進行被加工物W之加工對象區域之定位，或進行一面使被加工物W移動一面進行加工之掃描加工等。

但，於雷射加工裝置100中，所產生之近似貝塞爾光束BB2並不直接照射至被加工物W，而是利用包含縮徑透鏡5之縮小光學系統進行縮小再成像之後再照射至被加工物W。於上述情形時，藉由可加工之強度區域RE1的縮小再成像，而形成可加工之強度區域RE2。

縮徑透鏡5配置於錐透鏡1與平台4之間（更詳細而言，於被加工物W載置固定於平台4上之狀態下，位於被加工物W與錐透鏡1之間）。

更詳細而言，於將縮徑透鏡5之焦點距離設為f，將近似貝塞爾光束BB2之發生位置（可加工之強度區域RE1之中心位置）與縮徑透鏡5之距離設為a，且將縮徑透鏡5與近似貝塞爾光束之再成像位置（可加工之強度區域RE2之中心位置）之距離設為b（＜a），從而滿足1/f＝（1/a）＋（1/b）之關係之情形時，可加工之強度區域RE2係以於長度Se＝（b/a）² S2之範圍內具有最大寬度d6＝（b/a）d5之方式進行縮小再成像。

但，近似貝塞爾光束BB2之能量於再成像後亦實質上得以維持，因此可加工之強度區域RE2之每單位面積之強度大於可加工之強度區域RE1之強度。

即，於雷射加工裝置100中，與不進行縮小再成像之情形相比，可局部地（重點式地）形成每單位面積之強度大之可加工之強度區域。

此意指，與可加工之強度區域鄰接的強度不滿足既定之加工閾值之區域更為限縮。藉此，適當抑制由於強度弱之近似貝塞爾光束BB照射至加工對象區域以外而引起之不良之發生。

又，由於只要能形成可加工之強度區域RE2，就能進行加工，因此，每單位面積之強度愈大，相較於將近似貝塞爾光束BB2之可加工之強度區域RE1直接用於被加工物W之加工之情形，即便減小從光源2射出之雷射光束LB2之功率，亦可進行所需之加工。

例如，依據圖5，於從光源2射出之雷射光束LB2之光束直徑為3（mm）之情形時，即便假設使用開口徑φ為2.2（mm）者來作為孔徑光闌3，可加工之強度區域RE1之光軸方向上之長度Sd亦成為6（mm）～7（mm）左右（不考慮被加工物W之折射率）。因此，若被加工物W之厚度為1（mm）左右，則近似貝塞爾光束BB2照射至不需要照射之範圍，但於雷射加工裝置100中，藉由適當決定縮徑透鏡5之焦點距離f以及配置位置，可將可加工之強度區域RE2之長度Se設為與被加工物W之厚度相同之1（mm）左右。

進一步地，於雷射加工裝置100中，例如，如圖6所示，即便是被加工物W內部之比從表面離開既定距離z3之位置遠之位置設為加工對象區域之情形，亦可適當進行加工。於上述情形時，亦可進行於從被加工物W之表面起距離z3之範圍內不形成可加工之強度區域RE2的加工。

較佳為，縮徑透鏡5透過未圖示之驅動機構，而於鉛直方向上自由移動。於該情形時意指，即便於被加工物之厚度薄之情形等，被加工物之深度方向上之加工對象區域之尺寸小之情形時，亦可藉由使縮徑透鏡5移動而適當調整距離a、b之比率，藉此可僅使該加工對象區域與可加工之強度區域一致而進行加工。

此外，亦可考慮如下形態：藉由減小從光源2射出之雷射光束LB2之光束直徑，或減小孔徑光闌3之開口徑φ，而使可加工之強度區域限縮。然而，關於前者，考量到實際使用之加工用雷射光束之光束直徑之下限值大致為2（mm）～3（mm），故不實際。又，關於後者，若過度減小開口徑φ，則於如圖5所示之強度分佈中，會將波峰附近，進一步地波峰本身截斷，就成本面、或對光學零件之損傷之方面而言欠佳。

另一方面，使用縮徑透鏡5，亦具有確保被加工物W與錐透鏡1之距離的效果。即，根據圖2可知，藉由使光束直徑為數（mm）左右之雷射光束LB2射入至錐透鏡1而產生之近似貝塞爾光束BB2達到最大強度，僅為從錐透鏡1之頂點1S起頂多離開5（mm）～20（mm）左右之位置，故而於將近似貝塞爾光束BB2直接用於加工之情形時，無法充分確保裝置之工作距離，根據被加工物W之加工對象區域之位置及範圍，存在不可能實施加工或者加工困難之情形。或者，亦存在產生加工時所產生之飛散物附著於錐透鏡1等不良之可能性。

相對於此，本實施方式之雷射加工裝置100中，藉由使用縮徑透鏡5，與被加工物W接近的並非錐透鏡1，而是縮徑透鏡5，但藉由適當決定距離a、距離b及焦點距離f，可充分確保裝置之工作距離。

如以上所說明，依據本實施方式，使用藉由對錐透鏡射入雷射光束而產生之近似貝塞爾光束，藉此可對被加工物之深度方向進行同時加工。若藉由適當選擇雷射光束之功率及光束直徑，且適當調整被加工物之加工對象區域之位置，而於近似貝塞爾光束之可加工之強度區域中包括被加工物之加工對象區域，則可藉由一次之雷射光束之射出，而於深度方向上將加工對象區域整體同時進行加工。

此外，藉由透過孔徑光闌使雷射光束縮徑後，射入至錐透鏡，可使雷射光束不照射至比加工對象區域遠之位置。

進一步地，藉由並非利用先產生之近似貝塞爾光束其本身，而是將透過縮徑透鏡使該近似貝塞爾光束進行縮徑再成像而成之近似貝塞爾光束用於加工，除了可局部地照射每單位面積之強度大之近似貝塞爾光束以外，與未進行縮徑再成像之情形相比，還可增大工作距離。

1:錐透鏡 1a:（錐透鏡之）平坦面 1b:（錐透鏡之）圓錐面 1S:（錐透鏡之）頂點 2:光源 3:孔徑光闌 4:平台 5:縮徑透鏡 100:雷射加工裝置 AX:光軸 a、b:距離BB:近似貝塞爾光束 BB（BB1、BB2、BB3、BBa、BBb）:近似貝塞爾光束 d1、d1a、d1b、d3:（雷射光束之）光束直徑 d2、d2a、d2b、d4、d5、d6:（近似貝塞爾光束之）最大寬度 LB（LB0、LB1、LB2、LB3、LBa、LBb）:雷射光束 P1、P2、RE1、RE2:可加工之強度區域 Sa、Sb、Sc、Sd、Se:長度 W:被加工物 z1、z2、z3:距離 φ:開口徑 θ:錐透鏡之頂角

[圖1]係示意性表示使用錐透鏡1之產生近似貝塞爾光束的圖。 [圖2]係表示關於如下關係之模擬結果的圖，即，當將雷射光束LB之功率保持一定，並且變更光束直徑d1時，與各個雷射光束LB有關之從錐透鏡1之頂點1S起之光軸AX上之距離與光軸AX之位置上之近似貝塞爾光束BB之強度的關係。 [圖3]係表示於圖1中示意性表示之產生近似貝塞爾光束BB之構成中追加孔徑光闌3之構成的圖。 [圖4]係表示關於如下關係之模擬結果的圖，即，當將雷射光束LB之光束直徑d1設為11 mm，且變更孔徑光闌3之條件時，與各個雷射光束LB有關之從錐透鏡1之頂點1S起之光軸AX上之距離與光軸AX之位置上之近似貝塞爾光束BB之強度的關係。 [圖5]係表示關於如下關係之模擬結果的圖，即，當將雷射光束LB之光束直徑d1設為3 mm，且變更孔徑光闌3之條件時，與各個雷射光束LB有關之從錐透鏡1之頂點1S起之光軸AX上之距離與光軸AX之位置上之近似貝塞爾光束BB之強度的關係。 [圖6]係示意性表示雷射加工裝置100之構成之一例的圖。

1:錐透鏡

1a:(錐透鏡之)平坦面

1b:(錐透鏡之)圓錐面

1S:(錐透鏡之)頂點

2:光源

3:孔徑光闌

BB1:近似貝塞爾光束

LB(LB0、LB1):雷射光束

d1、d3:(雷射光束之)光束直徑

d4:(近似貝塞爾光束之)最大寬度

Sc:長度

φ:開口徑

Claims

一種雷射加工裝置，其係使用雷射光束來對被加工物進行加工者，其特徵在於包括：光源，其可射出上述雷射光束；錐透鏡，其配置於從上述光源射出之上述雷射光束之光軸上；以及孔徑光闌，其配置於上述光源與上述錐透鏡之間，且具有小於上述雷射光束之光束直徑之開口徑；並且藉由使利用上述孔徑光闌使上述光束直徑縮徑而成之上述雷射光束射入至上述錐透鏡，從而產生近似貝塞爾光束，並藉由於上述近似貝塞爾光束之強度達到既定之加工閾值以上的可加工之強度區域中，包含上述被加工物之加工對象區域，而對上述被加工物進行加工。
如請求項1所述之雷射加工裝置，其中進一步包括縮徑透鏡，其配置於上述錐透鏡與上述被加工物之配置位置之間，使上述近似貝塞爾光束進行縮徑再成像；並且藉由於利用上述縮徑透鏡而縮徑再成像之上述近似貝塞爾光束之上述可加工之強度區域中包括上述加工對象區域，而對上述被加工物進行加工。
一種被加工物的加工方法，其係使用雷射光束來對被加工物進行加工之方法，其特徵在於：於從既定之光源射出之雷射光束之光軸上配置錐透鏡，並且於上述光源與上述錐透鏡之間配置孔徑光闌，其具有小於上述雷射光束之光束直徑之開口徑，藉由使利用上述孔徑光闌使上述光束直徑縮徑而成之上述雷射光束射入至上述錐透鏡，從而產生近似貝塞爾光束，並藉由於上述近似貝塞爾光束之強度達到既定之加工閾值以上的可加工之強度區域中，包括上述被加工物之加工對象區域，而對上述被加工物進行加工。
如請求項3所述之被加工物的加工方法，其中於上述錐透鏡與上述被加工物之配置位置之間，配置使上述近似貝塞爾光束進行縮徑再成像之縮徑透鏡，並且藉由在利用上述縮徑透鏡而縮徑再成像之上述近似貝塞爾光束之上述可加工之強度區域中包括上述加工對象區域，而對上述被加工物進行加工。