JP2003117675A - レーザビーム送出システム - Google Patents

レーザビーム送出システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分離されたレーザビームを処理対象に効率よ
く向かわせ、処理対象を正確に処理することができるレ
ーザビーム送出システムを提供する。 【解決手段】 レーザ源４から発せられた単一のレーザ
ビームは、コンピュータ生成ホログラム２０によって３
本の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８，３０，３
２に分離され、分離形成された複数の平行なレーザビー
ム２８，３０，３２は、コリメーティング光学系３４を
経てイルミネーションプリズム４０に入って収束され、
第１リピートポジショナのミラー５４で、Ｆ−θレンズ
６０の後面に向かって反射される。このＦ−θレンズ６
０で所望の光学的特性に変化された光線は処理対象１２
に向けて放射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一のビームを複
数の等しい大きさ及び形のレーザビームに分離し、この
複数のビームを部分的に修正して最終的に１つの対象に
向ける、例えば基板のような対象の所望の面を効果的に
加工処理するレーザビーム送出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】単一のレーザビームを複数の異なるビー
ムに分離することは従来から知られているが、現在利用
可能なシステムの多くは、操作が非常に面倒であり、か
つ、一旦レーザビームを複数のレーザビームに分離する
とそのレーザビームを効率的に処理することができな
い。特に、現在利用可能である従来から知られているシ
ステムにおいては、分離されたレーザビームを処理対象
の所望の面に効率よくかつ迅速に向け直すことができ
ず、レーザビーム送出システムに望まれる正確さが実現
されていない。
【０００３】通常、レーザビームは、システムに固有の
光学系により、収束されるか又は修正され、処理対象の
「焦点加工（focal point machining )」又は「結像(im
aging )」を提供する。焦点加工は従来からよく知られ
ている技術であり、一般的に、レーザＬ（図１参照）か
らのレーザビームＢをリピートポジショナ又はガルバノ
メータに供給し、供給されたレーザビームＢを、リピー
トポジショナ又はガルバノメータ（わかりやすくするた
めにこのうちの一方のみが図示されている）のミラーＭ
により収束レンズＦに反射させることを含む。収束レン
ズＦは、供給されたビームを処理対象Ｏに集中させる。
焦点加工の目的は、レーザビームＢからのエネルギー全
てを集中させることにより、そのエネルギーを処理対象
Ｏの表面の所望の箇所Ｓに収束させることである。この
場合、処理対象Ｏを、収束レンズＦの焦点面ＦＰに等し
い距離だけ収束レンズＦから離しておくことが望まし
い。この結果、処理対象Ｏの表面上の所望の領域又は箇
所Ｓに供給されたビーム全てを収束させ、処理対象Ｏに
所望の開口又は特徴を形成することができる。
【０００４】結像もまた従来からよく知られた技術であ
るが、こちらは、通常、処理対象Ｏの所望の開口又は特
徴を、より高度な技巧とより厳しい許容誤差とでもって
処理することが含まれる。「焦点加工」の場合、レーザ
ビームＢはレーザＬ（図２参照）からリピートポジショ
ナ又はガルバノメータ（わかりやすくするためにこのう
ちの一方のみが図示されている）に供給され、供給され
たレーザビームＢを、リピートポジショナ又はガルバノ
メータのミラーＭにより収束レンズＦに反射させる。収
束レンズＦは、供給されたビームを処理対象Ｏに集中さ
せる。結像の目的は、処理対象Ｏの表面上に、供給され
たレーザビームの開口領域の像を写すことである。この
目的ために、処理対象Ｏを、収束レンズＦの焦点面ＦＰ
より長い距離だけ処理対象Ｏから離すようにする。この
場合、従来の結像幾何学レンズ方程式を使って処理パラ
メータが決定及び／又は算出され、対象は結像システム
の像比率に最適化される。この方程式や教示は従来から
よく知られているが、さらなる詳細な解説は提供されて
いない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術における上述のような不十分な点及び不都合な点を
克服することである。本発明の別の目的は、単一のレー
ザビームを複数の等しい大きさ及び形のレーザビーム、
好ましくは２本又は３本以上の別個のレーザビームに分
離することであり、これらの等しい大きさ及び形のレー
ザビームは、実質又は疑似フラットトップ形を有するか
又は処理のために最適化された特別な形を備えるように
形成される。
【０００６】本発明のさらなる目的は、一旦レーザ送出
システムにより分離された別個の等しい大きさ及び形の
レーザビームのそれぞれを平行にし、その平行かつ分離
されたレーザビームそれぞれを処理対象に供給すること
である。本発明のさらなる目的は、レーザビーム送出シ
ステムの光軸に沿ったイルミネーションプリズムを設
け、３本の異なるレーザビームを重ねて又は部分的に重
ねてリピートポジショニングシステム、例えばガルバノ
メータ、の第１ミラーに収束させることである。この結
果、３本の重なったビームはリピートポジショニングシ
ステムのミラーの開口部内にのみ放射されて開口部を照
らし、供給されたレーザビーム全てがリピートポジショ
ニングシステムにより処理対象に確実に反射されて、レ
ーザビーム送出システムの効率を最大限に高めることが
できる。
【０００７】本発明のさらなる目的は、レーザビーム送
出システムの光軸に沿ってイルミネーションプリズムを
移動させるための調節機構を提供し、収束の程度又は別
個の平行なビームの重なり、そしてビームがＦ−θレン
ズに入る際の３本の異なる平行なビームの再拡張及び最
終分離を調節することである。
【０００８】本発明のさらに別の目的は、複数の別個の
レーザビーム、例えば２本又は３本以上の別個のレーザ
ビーム、が処理対象の所望の面を加工することのできる
レーザビーム送出システムを提供し、レーザビーム送出
システムの効率を改善することである。
【０００９】本発明のさらに別の目的は、供給されたレ
ーザビームを修正するトレパニングモジュールを提供
し、各レーザビームが半径方向に内側に向かって又は半
径方向に外側に向かって互いと調和を取りながら螺旋旋
回するように制御することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のレーザビーム送出システムは、レーザビー
ムを出力するレーザ源と、前記レーザ源からのレーザビ
ームの出力を受けると共に、該レーザビームを複数の分
離されたレーザビームにする形成手段と、前記複数の分
離されたレーザビームの進む方向を、リピートポジショ
ナ装置のミラーの開口部を通る方向に変える収束機構
と、前記複数の分離されたレーザビームの進む方向を、
Ｆ−θレンズに向かう方向に変えるリピートポジショナ
装置と、前記複数の分離されたレーザビームの焦点を処
理対象に合わさせるＦ−θレンズと、を有することを特
徴とする。
【００１１】前記形成手段は、コンピュータ生成ホログ
ラムを有し、該コンピュータ生成ホログラムは、像面で
光レーザビームを少なくとも３つの分離されたレーザビ
ームに分離させるものであることが好ましい。また、前
記３つの分離されたレーザビームが互いに平行となる状
態で当該レーザビーム送出システムの光軸に沿って供給
されるよう、前記コンピュータ生成ホログラムによって
生成された前記３つの分離されたレーザビームを平行に
するための平行光学素子を前記像面近傍に配置してもよ
い。
【００１２】更に、前記平行光学素子と前記リピートポ
ジショナ装置のミラーとの間にイルミネーションプリズ
ムを配置して、前記３つの分離されたレーザビームが前
記リピートポジショナ装置に近づくにつれて、前記３つ
の分離されたレーザビームを相互に収束させ、このよう
に生成された光レーザビーム全てがリピートポジショナ
装置の開口部を通過するようにしてもよい。
【００１３】また、前記複数の分離されたレーザビーム
を前記Ｆ−θレンズ及び前記処理対象の方向に向けるた
め２つのリピートポジショナ装置を配置してもよい。前
記Ｆ−θレンズは、前記２つのリピートポジショナ装置
と前記処理対象との間に配置され、前記Ｆ−θレンズ
は、前記複数の分離されたレーザビームの夫々が前記処
理対象に入射する前に焦点に集められるよう前記処理対
象と十分な間隔を置いて配置してもよい。
【００１４】また、前記Ｆ−θレンズは、前記２つのリ
ピートポジショナ装置と前記処理対象との間に配置さ
れ、前記処理対象は、前記Ｆ−θレンズの焦点面となる
位置に配置されてもよい。前記レーザビームはガウスプ
ロフィールを有し、前記コンピュータ生成ホログラム
は、該ガウスプロフィールを有するレーザビームを、夫
々が実質的にフラットトップポーションプロフィールを
有する３つの分離されたレーザビームに変換することが
好ましい。
【００１５】前記収束機構は、ドライブに接続されたイ
ルミネーションプリズムを有し、該ドライブは、前記リ
ピートポジショナ装置のミラーの開口部を通る前記複数
の分離されたレーザビームの収束の度合いを調節するた
め、前記光軸に沿って前後方向に前記イルミネーション
プリズムを移動させるようにしてもよい。
【００１６】前記イルミネーションプリズムは、前記リ
ピートポジショナ装置のミラーの開口部を通る前記レー
ザビームの収束を促進するため、当該レーザビーム送出
システムの長手軸に垂直となるように延びる１組の対向
平面と、当該レーザビーム送出システムの光軸に対して
鋭角をなすように延びる１組の傾斜面と、を有するもの
でもよい。
【００１７】前記３つの分離されたレーザビームが前記
リピートポジショナ装置の開口部を通過するよう、１組
のプリズムが、前記３つの分離されたレーザビームのう
ちの２つの中央ビームに対する収束を促進し、該１組の
プリズムは、前記複数の分離されたレーザビームの集光
の度合いを調節するため前記光軸に沿って前後方向の移
動が可能であるものでもよい。
【００１８】前記１組のプリズムは、また、前記複数の
分離されたレーザビームの収束の度合いを調節するた
め、回転軸に対して回転可能であることが好ましい。前
記３つの分離されたレーザビームが前記リピートポジシ
ョナ装置の第１ミラーの開口部を通過するよう、１組の
屈折ミラーが、前記３つの分離されたレーザビームのう
ちの２つの中央ビームに対する収束を促進し、前記１組
の屈折ミラーは、前記複数の分離されたレーザビームの
収束の度合いを調節するため前記光軸に沿って前後方向
に移動が可能であることが好ましい。
【００１９】前記レーザは、一連のビームスプリッタの
方向に向けられ、該一連の部分反射ビームスプリッタ
は、当該レーザビーム送出システムの光軸に平行な、供
給された前記レーザビームの一部分を反射すると共に、
供給された前記レーザビームの残りの部分を通過させる
ようにしてもよい。
【００２０】前記レーザビームはビームスプリッタ装置
に供給され、該ビームスプリッタ装置は、当該レーザビ
ーム送出システムの前記光軸に平行となるよう供給され
る少なくとも３つの分離されたレーザビームに、供給さ
れた前記レーザビームを分離し、該ビームスプリッタ装
置は、前記レーザビームの一部分を通過させると共に、
供給された前記レーザビームの残りの部分を反射する部
分反射面を有するものでもよい。
【００２１】ホログラムと、第１及び第２イルミネーシ
ョンプリズムと、３つの個別のシャッターとが全て回転
モジュールに支持されると共に収納され、前記光軸に関
して前記回転モジュールを回転させるため、前記回転モ
ジュールに回転ドライブが接続されたことが好ましい。
【００２２】当該レーザビーム送出システムは、２つの
外側ビームを中央ビームに対して間隔を置いて配置する
ためのスプレッダモジュールを有し、調節機構が、前記
中央ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔を調節
するべく、第１の１組のプリズムの第２の１組のプリズ
ムとの間隔を空けるようにしたものでもよい。
【００２３】前記調節機構は、また、夫々のプリズムを
所定の回転軸に関して回転させると共に、前記中央ビー
ムに対する前記２つの外側ビームの間隔の調節の支援を
行う回転機構を有するものであってもよい。当該レーザ
ビーム送出システムは、２つの外側ビームを中央ビーム
に対して放射状になるよう間隔を置いて配置するための
スプレッダモジュールと、前記中央ビームに対する前記
２つの外側ビームの間隔を調節するべく、第１の１組の
プリズムの第２の１組のプリズムとの間隔を空けさせる
調節機構と、を有し、前記スプレッダモジュール及び前
記調節機構は回転モジュールに収納され、前記光軸に関
して前記回転モジュールを回転させるための回転ドライ
ブが前記回転モジュールに接続されたものでもよい。
【００２４】当該レーザビーム送出システムは、前記収
束機構と前記リピートポジショナ装置との間に配置され
たトレパニングモジュールを有し、該トレパニングモジ
ュールは、当該レーザビーム送出システムの前記光軸に
沿って配置され、該光軸と同心とされた、連続的に間隔
を置いて配置された第１及び第２の回転ウエッジプリズ
ムを有することが好ましい。
【００２５】以下の説明から明らかなように、本願明細
書及び添付の請求項に用いられている「重なる」という
用語は、必ずしもレーザビーム同士が物理的に重なって
いたり互いに結合することを意味しない。この用語は、
単純に、３本のビーム全てが十分な量だけ互いに対し又
は互いに向かって十分に収束し、それにより第１リピー
トポジショナのミラーの開口部を通り抜けることを意味
する。
【００２６】本願で用いられている「処理対象」という
用語は、ＰＣボード、基板、パネル、フレックスサーキ
ット、またその他のコンピュータ及び電子部品を包含す
る。それらの処理対象には小さな開口、道、穴が形成さ
れる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下に本発明を添付の図面を参照
しながら実施例を使って説明する。図３（ａ）を参照し
て、本発明の基本要素に関する簡単な説明を行う。この
例から分かるように、レーザビーム送出システム２は、
通常、参照番号８で示すレーザビームスプリッタ／シェ
ーパ／コリメータ装置にレーザビーム６を供給するため
に設けられたレーザ源４を備える。レーザビームスプリ
ッタ／シェーパ／コリメータ装置８において、放出され
たレーザビーム６は、複数の等しい大きさ及び形のレー
ザビーム、好ましくは３本の等しい大きさ及び形のレー
ザビームに分離される。レーザビームが、複数の等しい
大きさ及び形のレーザビームにうまく分離されると、分
離形成された平行なレーザビームは、処理対象１２、例
えば基板、の上面１０に向けられる。
【００２８】レーザビームとして、３５４．７ｎｍ（Ｎ
ｄ：ＹＡＧの第３調波）の波長を備えた紫外線を放出す
るのが好ましい。レーザビーム６は、約２．８ｍｍ±１
０％のビーム直径を備え、レーザビームモードは、ＴＥ
Ｍ００（ガウス形）であるのが好ましい。レーザＭ２
は、１．３より小さいのが好ましく、その偏光率は、１
００：１より大きいのが好ましい。パルス幅は、１０ｎ
ｓであるのが好ましく、レーザビーム６のパルスエネル
ギーは、約４５０マイクロジュールである。９．３ミク
ロン、９．４ミクロン、５３２ｎｍ等、その他の様々な
レーザビームも使用可能である。本発明の上述した要素
の残りの特徴は、通常通りで従来技術でよく知られてい
るため、これらについてのさらなる詳細な説明は省略す
る。
【００２９】図３（ａ）を参照しながら、本発明に基づ
くレーザビームスプリッタ／シェーパ／コリメータ装置
８について詳細に説明する。この図から分かるように、
レーザビーム６は、レーザ源４によりコンピュータ生成
ホログラム２０の後面２４に向けられる。レーザ源４か
ら放出されるレーザビーム６は、通常、図３（ｂ）に示
すレーザビーム形（すなわち、ガウスプロフィール）の
ものである。放出されたレーザビーム６は、コンピュー
タ生成ホログラム２０の前面２２に入る。形成手段とし
てのコンピュータ生成ホログラム２０は、供給されたレ
ーザビーム６を複数の別個の等しい大きさ及び形のレー
ザビーム２８、３０、３２に分離するように設計されて
おり、それぞれのレーザビーム２８、３０、３２は、概
ねフラットトップ形（図３（ｃ））又は最適化処理のた
めに考案された特別な形を備える。好ましい形態では、
レーザビーム６は、図３（ａ）に示すような３本の等し
い大きさ及び形のレーザビーム２８、３０、３２に分離
される。図３（ａ）には３本のレーザビーム２８、３
０、３２が示されているが、コンピュータ生成ホログラ
ム２０は、特別な設計要件に基づいて、供給されたレー
ザビームを、その時の特定の利用形態に従って、より少
ない数又は多い数の等しい大きさ及び形のレーザビーム
に分離することができるように設計されている。
【００３０】レーザビーム６は、コンピュータ生成ホロ
グラム２０を通して放射されるので、供給されたレーザ
ビームは、コンピュータ生成ホログラム２０の固有の特
性により修正され、その後、コンピュータ生成ホログラ
ム２０の後面２４から３本の等しい大きさ及び形のレー
ザビーム２８、３０、３２として像面２６に向けて放出
される。３本のレーザビーム２８、３０、３２は、レー
ザビームが像面２６にあるとき、それぞれ図３（ｃ）に
示されているのに似た波形を備える。例えば、３本の等
しい大きさ及び形のレーザビームは、疑似フラットトッ
ププロフィールのものである。
【００３１】コンピュータ生成ホログラム２０は、初期
レーザビーム６を３本の等しい大きさ及び形のレーザビ
ームに分離し、入力レーザビーム６のガウス形（図３
（ｂ）参照）を３つのフラットトップ状の形（図３
（ｃ）参照）又は処理に最適なその他の適当な形に変更
するように設計されている。入力レーザビームは、２．
８ｍｍ±１０％で、１．３より大きなＭ２及びガウス形
を備えるのが好ましい。コンピュータ生成ホログラム２
０は、通常、レーザビームの形を修正して、例えば、そ
れぞれ約１．５ｍｍの直径の３本の別個のレーザビーム
を出力するように設計されている。
【００３２】一般的なシャッタ２７を、レーザビーム送
出システム２の像面２６に設置する。シャッタ２７は複
数の動かせる部材又はドア２９を備え、それらのドア２
９は、開位置では供給された光を通し、閉位置では光を
遮断して供給された光が通るのを妨げるための光トラッ
プとして機能する。第１実施例によると、３つの開口が
設けられていて、それぞれの開口は、開位置及び閉位置
を有する関連するドア２９を備えている。コンピュータ
生成ホログラム２０は、３本の別個のレーザビームのそ
れぞれがシャッタ２７のそれぞれの開口の１つを通るよ
うに設計されている。これにより、ドア２９が開位置に
ある時、コンピュータ生成ホログラム２０は、開口を通
して光を放射し、供給された光は、その後、平行光学素
子としてのコリメーティング光学系３４により平行にさ
れる。しかしながら、関連するドア２９が閉位置にある
時、コンピュータ生成ホログラム２０からの光はドア２
９により遮断され、開口を通過することができない。ド
ア２９のそれぞれは、制御装置、モータ又はドア２９の
開位置から閉位置又はその反対の移動を制御するための
一般的な装置（図示せず）に電気的に連結される。シャ
ッタ２７のドア２９の位置を適切に制御することによ
り、全ての光を遮断するか、１本のビーム光を遮断して
残りの２本のビーム光にシャッタ２７を通り抜けさせる
か、２本のビーム光を遮断して１本のビーム光にシャッ
タ２７を通り抜けさせるか、あるいは全ての光にシャッ
タ２７を通り抜けさせることが可能である。
【００３３】３個の等しい大きさ及び形のレーザビーム
２８、３０、３２は、３個の全てのドア２９が開位置に
ある場合、像面２６を通過後、コリメーティング光学系
３４に向けられる。コリメーティング光学系３４は、第
１実施例では、一対の僅かな間隔で対向する凸レンズ３
６、３８からなる。コリメーティング光学系３４は、３
個の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８、３０、３
２を平行にし、平行にされたレーザビームを光学軸Ａに
沿って処理対象１２の方へ出力する。コリメーティング
光学系３４は、例えば、屈折あるいは回折要素のいずれ
をも取ることができる。しかしながら、コリメーティン
グ光学系３４の重要な特徴は、３個の分かれたレーザビ
ームが平行にされ、平行にされた光線だけが光学軸Ａに
沿ってコリメーティング光学系３４から処理対象１２の
方へ確実に供給されるということである。
【００３４】３個の分かれて平行にされたレーザビーム
２８、３０、３２は、コリメーティング光学系３４の後
面からオプティマイザとピッチコンペンセータオプティ
ック即ちイルミネーションプリズム４０のような収束機
構に向けて放射される。イルミネーションプリズム４０
は、一対の対向する平面４２、４４と一対の傾斜面４
６、４８とを備えることが好ましく、一対の対向する平
面４２、４４はレーザビーム送出システム２の光学軸Ａ
に直角に延びており、一対の傾斜面４６、４８はレーザ
ビーム送出システム２の光学軸Ａと鋭角をなす。その鋭
角は７０°と９９°の間が好ましく、最も好ましくは約
８９．５°である。イルミネーションプリズム４０は、
図面では模式的に示されているだけであるが、モータド
ライブ５０に結合された調節アセンブリ４５によって支
持されており、調節アセンブリ４５はイルミネーション
プリズム４０をレーザビーム送出システム２の光学軸Ａ
に沿って軸方向に前後に移動することを容易にしてい
る。モータドライブ５０は、イルミネーションプリズム
４０をコリメーティング光学系３４の方向あるいはリピ
ートポジショナ５２の方向に動かすことを容易にし、レ
ーザビーム送出システム２の焦点特性を調節する。
【００３５】レーザビーム送出システム２の光学軸Ａに
直角に延びるイルミネーションプリズム４０の中央平面
４２は、３個の等しい大きさ及び形のレーザビーム２
８、３０、３２のうちの中央ビーム３０の方向は変更し
ない。つまり、中央平面４２は中央ビーム３０の形状、
角度、進路に実質的に影響することなく、その光線を直
接通過させる。しかしながら、一対の傾斜面４６、４８
の各々は、２個の平行にされた外側ビームの一つを変更
するかあるいは方向を変える。即ち傾斜面４６は、平行
にされたビーム２８の方向を変える一方、傾斜面４８は
平行にされたビーム３２の方向を変えるため、これら２
個のビームの双方は少なくとも部分的に互いに収束する
かあるいはイルミネーションプリズム４０から所望の光
学的な距離で中央ビーム３０と重なる。２個の外側ビー
ム２８と３２の中央ビーム３０上におけるこの方向変換
は、３個の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８、３
０、３２が第１リピートポジショナ５２即ち第１ガルバ
ノメータの反射ミラー５４の開口部としての有効口径Ｃ
Ａｇを通過することを可能にしている。本発明の好まし
い実施例によれば、第１リピートポジショナ５２のミラ
ー５４は図２に明確化のために模式的に示されており、
一般に一対のリピートポジショナ５２、５６が３個の等
しい大きさ及び形状の平行にされたビーム２８、３０、
３２の方向変換のために設けられる（図２０参照）と理
解されよう。
【００３６】モータドライブ５０は、２個の外側ビーム
２８、３２と中央ビーム３０の全てが実質的に第１リピ
ートポジショナ５２の第１ミラー５４において収束する
ように、イルミネーションプリズム４０を支持し、第１
リピートポジショナ５２の第１ミラーに対するイルミネ
ーションプリズム４０の調節を容易にしている。一旦、
３個の全てのビームが第１ミラー５４に入射し、それか
ら反射されると、３個の全てのビーム２８、３０、３２
は特定のピッチに再び拡張し始め、Ｆ−θレンズ６０に
到達する前に互いに間隔を開ける。Ｆ−θレンズ６０
は、第２リピートポジショナ５６（図３（ａ）には示さ
れていない）の第２ミラー５８から再び拡張するレーザ
ビームを後面６２で受ける多要素設計になっている。光
線の拡張した３個のビームは、それから各々従来の方法
でＦ−θレンズ６０に固有の光学的特性を経て変更され
る。最後に、変更された光線はＦ−θレンズ６０の前面
６４から処理対象１２に向けて放射される。
【００３７】本発明の好ましい実施例では、Ｆ−θレン
ズ６０は約７６．３ｍｍの焦点距離を有し、約３０ｍｍ
×３０ｍｍの走査範囲と直径１０ｍｍの有効口径を有し
ている。Ｆ−θレンズ６０の前面６４から放射された光
線は、目標物、基板あるいは他の処理対象１２に向けら
れるか映像される。処理対象１２は、Ｆ−θレンズ６０
の中心から（光学軸Ａに沿って測り）約５０μの距離に
置かれることが好ましい。Ｆ−θレンズ６０の前面６４
から放射された光線が処理対象１２に向けられる。処理
対象１２はＦ−θレンズ６０からＦ−θレンズ６０の焦
点距離より大きい距離だけ離される。
【００３８】３個の分かれたｍ字型をしたレーザビーム
の各々のスポットの直径は約１．２ｍｍである一方、ス
ポットの間隔は約５．０８ｍｍである。３個の分かれた
レーザビームのスポット径は、イルミネーションプリズ
ム４０によって方向変換され約１．２ｍｍである一方、
スポット径は１．２ｍｍである。
【００３９】図４に従って、第１実施例のこの応用に関
する短い説明を行う。この実施例では、前述の実施例と
同一の構成要素に同一の符号が付けられており、それら
の構成要素に関するそれ以上詳細な説明は行わない。こ
の実施例は、Ｆ−θレンズ６０に関して処理対象１２の
位置の調節が唯一の修正であることを除けば、図３の実
施例と実質的に同一であると理解してよい。本実施例に
よれば、図３の実施例のように、処理対象１２をＦ−θ
レンズ６０の焦点距離より大きい位置に置く代わりに、
処理対象１２はＦ−θレンズ６０のより近傍に置かれ
る。即ち、処理対象１２は正確にＦ−θレンズ６０の焦
点面に置かれる。この配置により、処理対象１２の焦点
加工は、前述のように、レーザビーム送出システム２に
より容易に達成される。その他の全ての点については、
図４の実施例は図３の実施例と同一であり、それ以上の
説明は行わない。
【００４０】図５に従って、本発明によるイメージング
に対する第２実施例について詳細な説明を行う。この実
施例は、第１実施例に非常に類似しているので同一の構
成要素には同一の符号が付けられ、既に説明された構成
要素についてはそれ以上の詳細な説明は行わない。
【００４１】図５の第２実施例と図３の実施例との主な
相違は、収束光学系の配置である。本実施例によれば、
図３の単一イルミネーションプリズム４０が取り除か
れ、間隔を開けて配置された２個のより小さいプリズム
４１即ち収束機構に代えられる。２個の小さいプリズム
４１の各々は、２個の外側ビームのうちの一つを収束す
るように配置されるので、外側ビーム２８、３２の各イ
ルミネーションパスは第１リピートポジショナの鏡の有
効口径ＣＡｇだけを通過する。一方、中央ビームは影響
されず、２個のより小さいプリズム４１のいずれによっ
ても変更されない。より小さいイルミネーションプリズ
ムは双方とも調節アセンブリ４５によって連結、支持さ
れており、図面では模式的にのみ示されているモータド
ライブ５０に連結されている。モータドライブ５０は２
個のより小さいプリズム４１をレーザビーム送出システ
ム２の光学軸Ａに沿って軸方向に前後に移動することを
容易にしている。そのため、３個の等しい大きさ及び形
の平行にされたレーザビーム２８、３０、３２の重なり
の程度を必要に応じて調節するために、両プリズム４１
を互いにレーザビーム送出システム２の光学軸Ａに沿っ
て同時に前後に移動することができる。２個のより小さ
いプリズム４１の各々は、中央ピボット軸廻りに、中央
ビーム３０に関して関連する外側ビーム２８か３２の収
束角度を制御するために回転されることが好ましい。こ
れら２個のより小さいプリズム４１の位置と方向を適切
に制御することにより、２個の外側ビーム２８、３２の
望ましい収束が得られ、中央ビーム３０との望ましい重
なりが得られる。そのため、３個の全てのビーム２８、
３０、３２は第１リピートポジショナの鏡の有効口径Ｃ
Ａｇだけを通過する。その他の全ての点については、本
実施例は図３の実施例と実質的に同一である。
【００４２】図６に従って、第１実施例のこの応用に関
する短い議論を行う。この実施例では、前述の実施例と
同一の構成要素に同一の符号が付けられており、それら
の構成要素についてはそれ以上詳細な説明は行わない。
この実施例は、Ｆ−θレンズ６０に関して処理対象１２
の位置の再配置が唯一の修正であることを除けば、図５
の実施例と実質的に同一であると理解してよい。本実施
例によれば、図５の実施例のように、処理対象１２をＦ
−θレンズ６０の焦点距離より大きい位置に置く代わり
に、処理対象１２はＦ−θレンズ６０のより近傍に置か
れる。即ち、処理対象１２は正確にＦ−θレンズ６０の
焦点面に置かれる。この配置により、処理対象１２の焦
点加工は、前述のように、レーザビーム送出システム２
により容易に達成される。その他の全ての点について
は、図６の実施例は図５の実施例と同一であり、それ以
上の議論は行わない。
【００４３】図７に従って、第３実施例について議論す
る。本実施例によれば、第２コンピュータ生成ホログラ
ム２１が第１コンピュータ生成ホログラム２０と第１コ
ンピュータ生成ホログラム２０の像面Ｐとの間の位置に
設けられる。第２コンピュータ生成ホログラム２１は、
第１実施例のように、第１コンピュータ生成ホログラム
から出力された３個の分かれたレーザビームを受ける第
１前面を有する。第２コンピュータ生成ホログラムは、
その内部光線変換特性により、３個の分かれたレーザビ
ームを３個の平行にされたレーザビームに収束し、３個
のレーザビームを後面から出力する。これら３個の平行
にされたレーザビームは出力されてシャッター２７の開
口部の一つを、前述のように、関連するドア２９が開位
置にある場合、通過するようにされている。その他の全
ての点については、本実施例は図５の第２実施例と実質
的に同一である。第１と第２コンピュータ生成ホログラ
ム２０と２１は、レーザビームの輪郭を変更し実質的に
平坦なトッププロフィールを得る手助けをする（図３
（ｃ）参照）。
【００４４】図８に従って、第３実施例のこの応用に関
する短い議論を行う。この実施例では、前述の実施例と
同一の構成要素に同一の符号が付けられており、それら
の構成要素についてはそれ以上詳細な記述は行わない。
この実施例は、Ｆ−θレンズ６０に関して処理対象１２
の位置の変更が唯一の修正であることを除けば、図７の
実施例と実質的に同一であると理解してよい。本実施例
によれば、図７の実施例のように、処理対象１２をＦ−
θレンズ６０の焦点距離より大きい位置に置く代わり
に、処理対象１２はＦ−θレンズ６０のより近傍に置か
れる。即ち、処理対象１２は正確にＦ−θレンズ６０の
焦点面に置かれる。この配置により、処理対象１２の焦
点加工は、前述のように、レーザビーム送出システム２
により容易に達成される。その他の全ての点について
は、図８の実施例は図７の実施例と同一である。
【００４５】図９に示す第４実施例によれば、コリメー
ティング光学系は一対の浅い角度の反射器又は偏向鏡４
３即ち収束機構からなる。２個の鏡４３は、図面では模
式的に示されているだけであるが、モータドライブ５０
に結合された調節アセンブリ４５によって支持されてお
り、２個の鏡４３の反射面は対向している。２個の鏡４
３の各々は、別の図示していない駆動機構によってピボ
ット軸廻りに回転可能である。駆動機構は、レーザビー
ム送出システム２の光学軸Ａに対する、鏡４３の各々に
よって規定される、平面の傾斜角度を制御する。鏡４３
の各々の平面と光学軸Ａとの間に形成される角度を調節
することにより、２個の外側ビームが第１リピートポジ
ショナ５２の鏡５４の有効口径ＣＡｇを容易に通過する
ように、関連する外側ビーム２８、３２の収束の程度を
変更することができる。
【００４６】調節アセンブリ４５は、モータ５０によ
り、光学軸Ａに沿って前後に移動でき、更に２個の外側
レーザビームの収束の程度をレーザビームが鏡４３から
反射するときに調節する。その他の全ての点について
は、本実施例は本発明の第１実施例と実質的に同一であ
り、前述の構成要素に関するそれ以上詳細な説明は行わ
ない。
【００４７】図１０に従って、第４実施例のこの応用に
関する短い議論を行う。この実施例では、同一の構成要
素には同一の符号が付けられており、それらの構成要素
についてはそれ以上詳細な記述は行わない。この実施例
は、Ｆ−θレンズ６０に関して処理対象１２の位置の変
更が唯一の修正であることを除けば、図９の第４実施例
と実質的に同一であると理解してよい。本実施例によれ
ば、図８の実施例のように、処理対象１２をＦ−θレン
ズ６０の焦点距離より大きい位置に置く代わりに、処理
対象１２はＦ−θレンズ６０のより近傍に置かれる。即
ち、処理対象１２は正確にＦ−θレンズ６０の焦点面に
置かれる。この配置により、処理対象１２の焦点加工
は、前述のように、レーザビーム送出システム２により
容易に達成される。その他の全ての点については、図１
０の実施例は図９の実施例と同一である。
【００４８】図１１に従って、本発明によるイメージン
グに対する第５の実施例について詳細に説明する。本実
施例は第４実施例に非常に類似しているので、同一の構
成要素には同一の符号が付けられ以前に議論された構成
要素についてはそれ以上詳細な説明は行わない。
【００４９】図１１の第５実施例と図９の実施例との主
な相違は、レーザを複数の平行にされた別々のビームに
分割する機構である。その他の全ての点については、本
実施例は図９の実施例と実質的に同一である。図１１と
図１５を参照して、単一レーザビームを複数の平行にさ
れたレーザビームに分割する機構を説明する。それらの
図に見られるように、レーザビーム６はレーザ源４から
放射され、部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ６
８、７０、７２のシリーズの最初の一つ６８に向けられ
る。部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ６８、７
０、７２は、レーザビーム送出システム２の光学軸Ａに
沿って供給された光線の一部を反射する一方、供給され
たレーザビーム６の残りの部分を通過させるように設計
されている。本発明の一形態によれば、第１ビームスプ
リッタ６８は光学軸Ａと４５°の角度となるように配置
され、３０／７０ビームスプリッタである。即ち、ビー
ムスプリッタ６８は供給されたレーザビームの約３０％
を光学軸Ａに沿って平行な形でビーム３２として反射す
る一方、供給されたレーザビーム６の残りの７０％が第
１部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ６８を通過
するようにされている。
【００５０】第２部分反射ミラーあるいはビームスプリ
ッタ７０は、第１ビームスプリッタ６８から僅かな距離
だけ隔たっている。第２部分反射ミラーあるいはビーム
スプリッタ７０もまたレーザビーム送出システム２の光
学軸Ａと約４５°の角度となるように配置されている。
第１部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ６８を通
過する残りの７０％のレーザビームは、第２部分反射ミ
ラーあるいはビームスプリッタ７０の反射面に向けられ
入射する。このビームスプリッタ７０は５０／５０ビー
ムスプリッタであるので、第２部分反射ミラーあるいは
ビームスプリッタ７０は供給されたレーザビーム６の約
５０％を反射する一方、供給されたレーザビーム６の残
りの約５０％が第２部分反射ミラーあるいはビームスプ
リッタ７０を通過する。第２部分反射ミラーあるいはビ
ームスプリッタ７０によって反射されたレーザビーム
は、第１反射レーザビームに平行にビーム３０として光
学軸Ａに沿って反射される。
【００５１】第３全反射ミラー７２は、第２ビームスプ
リッタの隣りに配置されるので、全反射ミラー７２が第
２ビームスプリッタを通過する残りの光線を全て受け、
全反射ミラー７２はレーザビーム送出システム２の光学
軸Ａに沿って供給された残りの光線の１００％をビーム
２８として反射する。全反射ミラー７２によって反射さ
れたレーザビームは、第１及び第２反射レーザビーム３
０、３２として光学軸Ａに沿って反射される。全ての３
個のビーム２８、３０、３２は、供給されたレーザビー
ムが平行にされ、第１及び第２ビームスプリッタ並びに
全反射ミラー７２は単に供給されたビームをレーザビー
ム送出システム２の光学軸Ａに沿って平行にされた様式
で反射しているだけであるので、実質的に平行にされて
いると理解してよい。
【００５２】分離されたレーザビーム間の間隔は第１ビ
ームスプリッタ６８と、第２ビームスプリッタ７０と全
反射ミラー７２との間隔を増大させるか減少させること
により容易に変更することができる。更に、当業者であ
れば容易にわかるように、単一のレーザビームから発せ
られた分離レーザビームの量は、全反射ミラー７２の前
に配置されたビームスプリッタの量を変更するか、ビー
ムスプリッタの特性を変更することにより、増大又は減
少させることができる。
【００５３】次に、図１２を参照して、第５実施例の変
形例について説明する。この実施例では、上述の実施例
で説明したのと同様の構成要素については、同様の参照
符号を付し、説明を省略する。この実施例は、図１１に
示すものに比べてＦ−θレンズ６０に関して、処理対象
１２の位置が異なっているだけであり、その他は図１１
に示すものと実質的に同一である。この実施例によれ
ば、図１１に示すように、処理対象１２をＦ−θレンズ
６０の焦点面よりも大きい距離に配置する代わりに、処
理対象１２をＦ−θレンズ６０に近い位置に配置する。
つまり、処理対象１２を、正確にＦ−θレンズ６０の焦
点面に配置する。この配置によって、上述したように、
処理対象１２の焦点加工は、レーザビーム送出システム
２によって容易に達成される。図１２の実施例の他の構
成要素は図１１に示すものと同様である。
【００５４】次に、図１３を参照して、本発明によるイ
メージングの第６実施例について詳細に説明する。この
実施例は第１実施例に極めて近似しており、同一の構成
要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５５】図１３に示す第６実施例が図３の実施例と
最も異なるのは、シェーピング（形造ること）とコリメ
ーティング光学系とである。この実施例によれば、レー
ザビーム６は光がコリメートされている、第１のコンピ
ュータ生成ホログラム２０を通って進む。このコリメー
トされた光は、コンピュータ生成ホログラム２０の前面
から出て、第２のコンピュータ生成ホログラム２１の後
面に供給される。この第２のコンピュータ生成ホログラ
ム２１は、コリメートされた光をガウスプロフィールか
ら疑似のフラットトッププロフィールに変換し、その前
面から疑似のフラットトッププロフィールを出力する。
この光は次に第３のコンピュータ生成ホログラム２３の
後面に入り、ここでは光がシェーピングつまり形作ら
れ、第３のコンピュータ生成ホログラム２３の前面から
第１の一対のイルミネーションプリズム４０，４０’に
向けて出力される。この一対のイルミネーションプリズ
ム４０，４０’は、３つの同じ大きさ及び形のレーザビ
ーム２８，３０，３２への変換機構である。イルミネー
ションプリズム４０，４０’の各々は、一対の対向する
平面４２，４４を有し、この平面はレーザビーム送出シ
ステム２の光軸Ａに対して垂直であり、また、一対の傾
斜面４６，４８を有し、各々はレーザビーム送出システ
ム２の光軸２に対して鋭角をなしている。２つのイルミ
ネーションプリズム４０，４０’は互いに反対を向き合
うように配置されている。多数の開閉ドアを有するシャ
ッタ２７が、分離ビーム２８，３０又は３２の個数を制
御するために２つのイルミネーションプリズム４０，４
０’の間に配置されていて、ビーム２８，３０，３２が
シャッタ２７を通じて処理対象１２に向かうようになっ
ている。
【００５６】第２のイルミネーションプリズム４０’は
２つの外側ビームを収束させ、外側ビーム２８，３２の
各々のイルミネーションパスが第１のリピートポジショ
ナ５２のミラー５４の有効口径ＣＡｇを通るようになっ
ており、一方、中央ビーム３０は第１及び第２のイルミ
ネーションプリズム４０，４０’によって影響を受ける
ことなく変化しないようになっている。第２のイルミネ
ーションプリズム４０’は、モータ５０に接続された調
節アセンブリ４５に接続され、かつ支持され、第２のイ
ルミネーションプリズム４０’がレーザビーム送出シス
テム２の光軸Ａに沿って前後に移動されることができ、
必要があれば、３つの同じ大きさ及び形のコリメートレ
ーザビーム２８，３０，３２の重なりの程度を調節する
ことができる。この第２のイルミネーションプリズム４
０’を適切に制御することによって、２つの外側ビーム
２８，３２の所望の収束、それによる中央ビーム３０と
の十分な重なりが達成され、３つのビーム２８，３０，
３２の全てが第１のリピートポジショナのミラーの有効
口径ＣＡｇに向けて通る。その他の構成要素は図３に示
す実施例と実質的に同じである。
【００５７】次に、図１４を参照して、第６実施例の変
形例について説明する。この実施例において、同一の構
成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。こ
の実施例は、図１３に示すものに比べて、Ｆ−θレンズ
６０に関して、処理対象１２の位置が異なっているだけ
であり、その他は図１３に示すものと実質的に同一であ
る。この実施例によれば、図１２に示すように、処理対
象１２をＦ−θレンズ６０の焦点面よりも大きい距離に
配置する代わりに、処理対象１２をＦ−θレンズ６０に
近い位置に配置する。つまり、処理対象１２を、正確に
Ｆ−θレンズ６０の焦点面に配置する。この配置によっ
て、上述したように、処理対象１２の焦点加工は、レー
ザビーム送出システム２によって容易に達成される。図
１４の実施例の他の構成要素は図１３に示すものと同様
であり、同じ構成要素について更なる説明は行わない。
【００５８】図１６（ａ）ないし図１６（ｃ）に関し
て、３つの分離された平行なレーザビームの典型的な重
なりは、ミラーの有効口径ＣＡｇを通る重なった光とし
て見ることができる。図１６（ａ）に示すように、３つ
の分離レーザビームは、第１のリピートポジショナのミ
ラー５４の有効口径ＣＡｇを通るとき、ある程度収束す
るが完全に重なることはない。
【００５９】図１６（ｂ）に関して、レーザビームが有
効口径ＣＡｇを通るとき、３つのレーザビームの実質的
な重なりがある。最後に、図１６（ｃ）に示すように、
３つの分離レーザビームは互いに重なり合い、本質的に
結合して１つのビームとなり、第１の反射面のミラー５
４の有効口径を通る。
【００６０】次に、図１７を参照して、レーザビーム送
出システム２を使用するための制御システムを説明す
る。コンピュータ化された制御システム７３は、第１及
び第２のリピートポジショナ５２，５８の両方のドライ
ブに接続され、光軸Ａに沿ってイルミネーション光学系
アセンブリの前後への移動を制御するドライブに接続さ
れている。イルミネーション光学系アセンブリに分離プ
リズム又はミラー（図５，６，７，８，１１及び１２を
参照）の回転を制御するための分離モータが設けられて
いる場合は、そのような追加のドライブが制御システム
７３によって接続され、かつ制御される。レーザ源４及
びシャッタ２７はドア２９の開閉を制御するための制御
システムによって接続かつ制御され、レーザビーム２
８，３０，３２のいくつのものが、及びいずれのもの
が、シャッタ２７を通ることが許容されるかを制御する
ことが容易となる。
【００６１】次に、図１８を参照して、Ｆ−θレンズ６
０に関連する固有の問題を説明する。この図に示すよう
に、処理対象は、そこに設けられた複数の開口を有す
る。全ての開口が、同じ大きさを有し配列上に同じ間隔
で設けられるようになっている。しかしながら、製造公
差及びＦ−θレンズ６０における他の欠陥のために、光
学的ゆがみが生じ、例えば、図１８に示すように、処理
対象における開口の配列が変形したり位置ずれしたりす
る。Ｆ−θレンズ６０における生じた欠陥は、商業的に
製造するのに受容することができない。従って、本発明
は、Ｆ−θレンズ６０によって生じる欠陥を補償するた
めに制御システムを利用する。このＦ−θレンズ６０の
光学的ゆがみの問題に打ち勝つため、本発明は、制御シ
ステムを利用し、そこでは、目標領域の地図が作られ、
従来の態様で、Ｆ−θレンズ６０で欠陥が起こる場所、
必要な補償が求められる場所を決定する。一度、そのよ
うな地図が作られると、制御システムはプログラミング
することができ、補償を求める領域における開口又は他
の特徴を形成するとき、イルミネーション光学系を制御
することができ、処理対象１２における所望の開口を正
確な位置に形成するように、必要な補償を提供すること
ができる。そのような補償のために、システムは、商業
的製造において許容することができる配列を形成するこ
とができる。このような技術は公知であり、説明しな
い。
【００６２】例えば、図１９に示すように、Ｆ−θレン
ズ６０における欠陥を補償するために、制御システムを
適切にプログラムすることによって、均一な大きさ、形
状を有し、均等に配置された開口を処理対象１２におけ
る所望の位置に形成することができる。
【００６３】次に、図２０を参照して、本発明の使用例
を簡単に説明する。図に示すように、図示しないイルミ
ネーションプリズムを通る３つの分離ビーム２８，３
０，３２があり、これらが、第１のガルボメータ５２の
第１の反射ミラー５４に向けられていて、第２のガルボ
メータ５８の第２の反射ミラー５６に向けて反射されて
いる。光が、第２のガルボメータ５８の第２のミラー５
６で反射されると、３つの分離ビームが再度拡張を開始
し、３つの分離ビーム２８，３０，３２となる。これら
の３つの分離ビームは３つの処理対象１２，１２’、１
２，”にレンズ６０によって焦点を合わされ、３つの別
々の対象物を同時に処理することが容易となり、システ
ムの処理能力を向上することができる。処理能力は所望
の対象を同時に処理するのに用いられるレーザビームの
量を増減することにより変動することが理解される。
【００６４】次に、図２１を参照して、図１４に示す実
施例の変形例を説明する。この実施例は、図１４に示す
実施例と極めて似ているので、図１４に示すのと異なる
構成要素について説明する。この実施例の主な変更点
は、第１の反射ミラー５４の有効口径ＣＡｇを通るレー
ザビーム２８，３０，３２が収束する前に、レーザビー
ム２８，３０，３２を収束させるトレパニングモジュー
ル８０が追加されていることである。トレパニングモジ
ュール８０は、第１及び第２の相互に離れて配置された
回転するウエッジプリズム８２，８４を有する。ウエッ
ジプリズム８２及び８４の両者は、レーザビーム送出シ
ステム２の光軸に沿ってかつ同心をなすように配置され
る。互いに離れて配置された回転するウエッジ８２，８
４は、３つの集中するビーム２８，３０，３２の光軸に
関して相対的に回転するように配置されている。そのよ
うな回転を容易にするために、ウエッジプリズム８２，
８４の外周が、ベルト（参照番号なし）等によって回転
ドライブ８６，８８に結合され、電動モータがウエッジ
プリズム８２，８４を回転駆動し、レーザビーム送出シ
ステム２の光軸周りに回転させる。
【００６５】ウエッジプリズム８２及び８４は、台形断
面を有し、通例の方法で、レーザビームがウエッジプリ
ズム８２，８４を通るように、光を変えることを容易に
する。つまり、各ウエッジプリズム８２，８４の第１の
前面９０又は９４は、レーザビーム送出システム２の光
軸に垂直に延びる面を規定し、各ウエッジプリズム８
２，８４の第２の後面９２，９６はレーザビーム送出シ
ステム２の光軸に対して９０°よりも小さい角度をなす
面を規定する。トレパニングモジュール８０を操作して
いる間、ウエッジプリズム８２，８４の両方は、レーザ
ビーム送出システム２の光軸周りに１分間に約７，００
０〜２０，０００回の回転速度で回転する。しかしなが
ら、所望のトレパニング効果（図２２参照）を達成する
ために、第１のウエッジプリズム８２を、第２のウエッ
ジプリズム８４の回転数とは異なる回転数で回転させ
る。この結果、３つのレーザビーム２８，３０，３２が
第１のウエッジプリズム８２の第１の前面に入って通過
するとき、３つのレーザビーム２８，３０，３２はそれ
ぞれ、少しだけ変化し、つまり、これらのレーザビーム
は第１のウエッジプリズム８２の後面９２から出ていく
ときに多少曲がる。この少し変化した光は第２のウエッ
ジプリズム８４の第１の前面９４に向かい、そこで受光
されてそこを通り、第２のウエッジプリズム８４の第２
の後面９６から出ていくとき、同様に変化する。変化し
た光は、ミラー５４の有効口径ＣＡｇを通り、上述の実
施例と同様、処理対象１２、または、同時に処理される
べき対象１２，１２’、１２”に向けられる。
【００６６】第１及び第２のウエッジプリズム８２，８
４の相対的な回転のために、第１のウエッジプリズム８
２の後面９２から出る少し変化したレーザビーム２８，
３０，３２は第２のウエッジプリズム８４の第１の前面
９４に沿って異なる位置に入射する。レーザビーム２
８，３０，３２の入射位置におけるそのような変化は、
レーザビーム２８，３０，３２が第２のウエッジプリズ
ム８４の第２の後面９４を通って出るとき、レーザビー
ム２８，３０，３２の曲げ角における変化を生じさせ
る。相対的な回転と、第２のウエッジプリズム８４の第
１の前面に沿ったレーザビーム２８，３０，３２の入射
位置における変化の正味の効果は、レーザビーム２８，
３０，３２のトレパニング（図２２を参照）を容易にす
る機構を提供することであり、トレパニングモジュール
８０の操作の間、各レーザビームは、相互に一斉に内側
又は外側に向かって放射状に旋回するように制御され
る。２つの回転ドライブ８６，８８は、第１及び第２の
ウエッジプリズム８２，８４の間の回転速度制御、回転
方向及び相対的な回転差を容易に制御するために、コン
ピュータ９８に接続されている。
【００６７】トレパニングモジュール８０は、処理対象
１２，１２’、１２”の所望の表面における所望の開口
又は他の特徴の所望の穿孔、バーニング、加工、成形な
どを容易にする。第１及び第２の回転ウエッジプリズム
８２及び８４は、高回転速度であるため、極めて早く且
つ効果的にトレパニング効果を生じせしめる。その理由
は、３つのレーザビーム２８，３０，３２の螺旋運動が
２つの回転するウエッジプリズム８２，８４によっての
み制御され、レーザビーム送出システム２の残りのいず
れの構成も移動する必要がなく、固定位置を保つからで
ある。
【００６８】トレパニングモジュール８０の操作の間、
３つのレーザビーム２８，３０，３２又はもし望まれる
なら、単一のレーザビームが、第１及び第２のウエッジ
プリズム８２，８４を回転するために連続的に供給さ
れ、連続したトレパニング効果が提供され、または、そ
の代わりに、レーザビームは、手近にあるものを適用し
て、所望の速さでパルス状に発することができることが
理解される。上述のように、第１及び第２のリピートポ
ジショナ５２，５８は、トレパニングモジュール８０の
操作の間、固定された位置で保持され、動きが安定化す
るまでリピートポジショナ５２，５８を待つ必要がな
い。図１４に関してだけ説明したが、トレパニングモジ
ュール８０は、ここで説明したどの実施例についても適
用することができる。
【００６９】もし、望まれるなら、１つ又はそれ以上の
テレスコーピングレンズが、レーザ源とトレパニングモ
ジュール８０との間に配置され、トレパニングモジュー
ル８０によって変化される前に、レーザビーム２８，３
０，３２の所望の拡張が容易になる。加えて、１つ又は
それ以上のダイレーションレンズが、シャッタとトレパ
ニングモジュール８０との間に設けられ、変化されたレ
ーザビームの適切な拡張が容易となる。
【００７０】図２３及び２４を参照して、単一のレーザ
ビームを平行にされた複数のレーザビームに分割するた
めの更なる２つの配置を説明する。レーザビーム６は、
例えば、波長が３５５ｎｍあるいは２６６ｎｍであるＩ
Ｒビーム又はＵＶＹＡＧレーザであってもよい。もしく
は、波長が９．３又は９．４ミクロンのＣＯ2 レーザ又
はＱスイッチＣＯ2 レーザ、又は、例えば、５３２ｎｍ
ビームを用いることができる。
【００７１】これらの図に示すように、ビームスプリッ
タ装置６９は、例えば、石英、溶融シリカ、又はＩＲ材
料を含んでいてもよい。レーザビーム６は、図示しない
レーザ源から発せられ、一連のビームスプリッタ、例え
ば、第１及び第２の半反射ミラー又はビームスプリッタ
６８，７０の内の第１のビームスプリッタ６８に向けら
れる。ビームスプリッタ６８，７０は両方とも、供給さ
れる光の一部を通すように設計され、供給された残りの
レーザビーム６を反射する。両方のビームスプリッタ６
８，７０の透過／反射面６３，６５はレーザビーム送出
システム２の光軸Ａに関して、横断的に延びている。図
２３によれば、第１のビームスプリッタ６８は３０／７
０又は３３．３／６６．６のビームスプリッタであり、
光軸Ａに関して約２０°から約８０°の範囲の角度、好
ましくは約６０°の角度に配置された透過／反射面を有
している。第１のビームスプリッタ６８は、コリメート
形式で供給されたレーザビームのほぼ３３．３％を通
し、ビーム３２として光軸Ａに沿って又は平行に供給
し、供給されたレーザビームの残りの６６．６％を１０
０％の反射コーティングがされたスプリッタ装置６９の
裏の反射面７１に向けて反射する。第１のビームスプリ
ッタ６８で反射された全ての光は、今度は反射面７１で
反射され、第２のビームスプリッタ７０に向かう。
【００７２】第２ビームスプリッタ７０は、第１ビーム
スプリッタ６８と平行に延びるように置かれているが、
第１ビームスプリッタ６８が光軸Ａとなす角度に応じ
て、第１ビームスプリッタ６８から僅かな距離の間隔を
おいて配置されている。第２ビームスプリッタ７０の透
過／反射面６５は、レーザビーム送出システム２の光軸
Ａに関してやはり約２０°から約８０°の間の、好まし
くは約６０°の角度に向けられる。第１ビームスプリッ
タ６８及び後方反射面７１により反射される残りの６
６．６パーセントのレーザビームは、第２ビームスプリ
ッタ７０の透過／反射面６５の方向に向けられ、透過／
反射面６５に入射する。第２ビームスプリッタ７０が５
０／５０ビームスプリッタであるため、第２ビームスプ
リッタ７０は、供給されたレーザビーム６の約５０パー
セントが第２部分ビームスプリッタ７０を通過し、ビー
ム３０として光軸Ａに沿って供給されることを可能にす
る一方、残りの部分（すなわち供給されたレーザビーム
６の約５０パーセント）を後方反射面７１の別の領域に
向けて反射する。
【００７３】実質上、第２ビームスプリッタ７０により
反射されたレーザビームの全体が、今度は反射面７１に
よって反射され、第１及び第２レーザビーム３０及び３
２と平行なビーム２８として、光軸Ａに沿ってすなわち
それと平行に供給される。前述のように、これら３つの
ビーム２８、３０、３２全てが実質上平行であり、第１
及び第２ビームスプリッタ６８及び７０と後方反射面７
１とが、供給されたレーザビームの所望の部分を、レー
ザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って平行に、３つ
の別々のビーム２８、３０及び３２として反射するだけ
であることは、理解されよう。
【００７４】次に図２４を参照して、更なる実施例に関
する詳細な説明を行う。本実施例は先の実施例と非常に
似ているので、本実施例と先の実施例との相違点のみを
詳細に説明する。本図から分かるように、スプリッタ装
置６９は、少なくとも２つ、できれば３つの一体型プリ
ズムウェッジ６８'、７０'及び７２'を有する。先の実
施例と同様に、レーザビーム６がレーザ（図示されてい
ない）から発射され、一対の部分反射要素すなわちビー
ムスプリッタ６８'及び７０'の内、第１プリズムウェッ
ジ・ビームスプリッタ６８'の透過／反射面６３に向け
られる。プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６８'、
７０'の双方の透過／反射面６３、６５は、供給光の一
部を通過させる一方で、供給されたレーザビーム６の残
りの部分を反射するように構成されている。プリズムウ
ェッジ・ビームスプリッタ６８'及び７０'のそれぞれ
は、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに対し横切っ
て延びる透過／反射面６３、６５を有している。先の実
施例と同様に、第１プリズムウェッジ・ビームスプリッ
タ６８'は、光軸Ａに対して約２０°から約８０°の間
の、好ましくは約６０°の角度で配置された透過／反射
面６３を有する、３０／７０あるいは３３．３／６６．
６ビームスプリッタである。第１プリズムウェッジ・ビ
ームスプリッタ６８'は、供給されたレーザビームのほ
ぼ３３．３パーセントを平行な形で通過させ、光軸Ａに
沿ってすなわちそれと平行にビーム３２として供給する
一方で、供給されたレーザビームの残り６６．６パーセ
ントを１００％反射被覆を備えたスプリッタ装置６９の
後方反射面７１に向けて反射する。第１プリズムウェッ
ジ・ビームスプリッタ６８'により反射された光の全て
が、今度は反射面７１によって第２ビームスプリッタ７
０'に向けて反射される。
【００７５】第２プリズムウェッジ・ビームスプリッタ
７０'もまた、第１ビームスプリッタ６８'の透過／反射
面と平行にではあるが、そこから僅かな距離の間隔をお
いて配置された透過／反射面６５を有している。第２プ
リズムウェッジ・ビームスプリッタ７０'の透過／反射
面６５もまた、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに
対して約２０°から約８０°の間の、好ましくは６０°
の角度に向けられている。第１ビームスプリッタ６８'
及び後方反射面７１により反射された残りの６６．６パ
ーセントのレーザビームは、第２プリズムウェッジ・ビ
ームスプリッタ７０'の透過／反射面６５に向けられ、
そこに入射する。第２ビームスプリッタ７０'が５０／
５０ビームスプリッタであるため、第２プリズムウェッ
ジ・ビームスプリッタ７０'は供給されたレーザビーム
６の約５０パーセントを通過させ、ビーム３０として光
軸Ａに沿って供給されるようにすると共に、残りの部分
（すなわち供給されたレーザビーム６の約５０パーセン
ト）を後方反射面７１の別の領域に向けて反射する。実
質上、第２プリズムウェッジ・ビームスプリッタ７０'
により反射されたレーザビームの全てが、今度は反射面
７１により反射され、第１及び第２レーザビーム３０及
び３２と平行なビーム２８として、光軸Ａに沿ってすな
わちそれと平行に供給される。前述のように、３つのビ
ーム２８、３０、３２全てが実質上平行であり、第１及
び第２ビームスプリッタ６８'及び７０'と後方反射面７
１とが、供給されたレーザビームの所望の一部分を、レ
ーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って平行に反射
するだけであることは理解されよう。
【００７６】プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６
８'、７０'あるいは７２'のベース角及びレーザビーム
６の入射角を変化させることによって、放射されるレー
ザビーム２８、３０及び３２のそれぞれの出力角が容易
に変更できることは理解されるであろう。
【００７７】個々のレーザビーム２８、３０及び３２の
間の間隔は、レーザビーム６とスプリッタ装置６９との
角度上の関係を変化させること、及び／あるいは第１ビ
ームスプリッタ６８'と第２ビームスプリッタ７０'との
間隔を増加あるいは減少させること、及び／あるいはス
プリッタ装置６９の厚さを増加あるいは減少させること
のいずれかによって、容易に変更することができる。更
に、熟練した当業者にとっては明白なことであろうが、
単一のレーザビーム６から生成される別々なレーザビー
ムの数量は、スプリッタ装置６９に沿って設けられる、
順に配置されたビームスプリッタ６８'、７０'の数量を
変化させること及び各ビームスプリッタの透過／反射特
性を適切に変化させることによって、増加あるいは減少
させることができる。
【００７８】例えば、図２３に示すように、第２プリズ
ムウェッジ・ビームスプリッタ７０の透過／反射面６５
と平行にではあるが、そこから僅かな距離の間隔をおい
て配置された透過／反射面６７を有する第３ビームスプ
リッタ７２を用いてもよい。第３ビームスプリッタ７２
の透過／反射面６７も、レーザビーム送出システム２の
光軸Ａに対してやはり約２０°から約８０°の間の、好
ましくは約６０°の角度に向けられる。第１及び第２プ
リズムウェッジ・ビームスプリッタ６８及び７０の透過
／反射面６３及び６５は、低パーセンテージのレーザビ
ーム、例えば供給されたビームのそれぞれ２５％及び３
３．３％を通過させる一方で、残りの供給光の全てを、
各透過／反射面６３及び６５によって後方反射面７１に
向けて反射させ、また第３ビームスプリッタ７２の透過
／反射面６７へ向けて入射させる。第３ビームスプリッ
タ７２が５０／５０ビームスプリッタであるため、第３
ビームスプリッタ７２は、供給されたレーザビーム６の
約５０パーセントを通過させ、ビーム２８として光軸Ａ
に沿ってすなわちそれと平行に供給されるようにする一
方、残りの部分（すなわち供給されたレーザビーム６の
約５０パーセント）を後方反射面７１の別の領域に向け
て反射する。実質上、第３ビームスプリッタ７２により
反射されたレーザビームの全てが、今度は反射面７１に
よって反射され、第１、第２及び第３レーザビーム３
０、３２及び２８と平行なビーム１２８として、光軸Ａ
に沿ってすなわちそれと平行に供給される。前述のよう
に、これら４つのビーム２８、３０、３２及び１２８の
全てが実質上平行であり、第１、第２及び第３ビームス
プリッタ６８'、７０'及び７２'と後方反射面７１と
が、供給されたレーザビームの所望の一部分をレーザビ
ーム送出システム２の光軸Ａに沿って平行に反射するだ
けであることは、理解されよう。
【００７９】さて図２５及び２６を参照して、回転可能
なモジュール１２２に関する詳細な説明を行う。この実
施例によれば、上記の実施例と同様に、レーザビーム６
がレーザ源４によって生成され、１つ以上のレンズ１０
４、１０６及びできれば１つ以上のコンピュータ生成ホ
ログラム（図示されていない）等の、光が適切に平行化
され、かつ／あるいは特定の用途に応じて所望の形状に
変換される整形手段を経て進んで行く。平行化及び変換
された光は、次に最終コンピュータ生成ホログラム１２
０の後面に入り、そこで光が整形され、最終コンピュー
タ生成ホログラム１２０の前面から第１の一対の中央イ
ルミネーションプリズム１４０、１４０'、すなわち収
束手段に向けて、３つの等しい大きさ及び形状のレーザ
ビーム２８、３０、３２として放射される。各中央イル
ミネーションプリズム１４０、１４０'は、どちらもレ
ーザビーム送出システム２の光軸Ａと垂直に延びる１組
の対向する平面（番号は付されていない）と、それぞれ
レーザビーム送出システム２の光軸Ａと鋭角を形成する
１組の傾斜面（番号は付されていない）とを有してい
る。２つの中央イルミネーションプリズム１４０、１４
０'は、互いに向き合う関係に位置している。それぞれ
開放及び閉鎖可能なドアを有する３つの個々のシャッタ
ー１２７、１２７'、１２７''が、２つの中央イルミネ
ーションプリズム１４０、１４０'の間に配置されてい
る。３つの個々のシャッター１２７、１２７'、１２
７''のそれぞれは、３つの別々のビーム２８、３０、あ
るいは３２の内のそれぞれ１つを遮断するか、あるいは
それぞれのシャッターを通過させて処理対象１２に向け
ることができるよう、３つの別々のビーム２８、３０、
あるいは３２の内の１つを制御するように位置決めされ
ている。
【００８０】第２中央イルミネーションプリズム１４
０'は、前述のように、通常２つの外側のビーム２８及
び３２を収束させるように構成されているが、中央のビ
ーム３０は、第１及び第２中央イルミネーションプリズ
ム１４０、１４０'によって影響されず、変化させられ
ないままでいる。第２中央イルミネーションプリズム１
４０'が調節アセンブリ（図示されていない）に接続さ
れ、それによって支持され、モータードライブ（図示さ
れていない）に接続されているため、第２中央イルミネ
ーションプリズム１４０'は、３つのレーザビーム２
８、３０、３２の相対位置を調節するために、必要に応
じて、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って前
後に移動させることができる。本実施例によれば、最終
コンピュータ生成ホログラム１２０、第１及び第２中央
イルミネーションプリズム１４０、１４０'、及び３つ
の個々のシャッター１２７、１２７'、１２７''と調節
アセンブリは、全て回転可能なモジュール１２２によっ
て支持され、その内部に収納されている。回転駆動装置
１２４（概略のみ示されている）は、回転可能なモジュ
ール１２２に接続されて、回転可能なモジュール１２２
が光軸Ａに関してどちらの回転方向にも回転できるよう
にしている。こうした仕組みにより、回転駆動装置１２
４によって、回転可能なモジュール１２２をレーザビー
ム送出システム２の光軸Ａに関して例えば反時計回りに
９０°といった所望する量だけ回転させることができる
ため、図２５から分かるように当初は全て水平面上にあ
る３つのビーム２８、３０及び３２の方向が、図２６か
ら分かるように今度は３つのビーム２８、３０及び３２
の全てが垂直面上にあるような方向に変化する。
【００８１】次に図２７を参照して、ビームスプレッダ
モジュール１２６に関する詳細な説明を行う。前述の実
施例と同様に、中央イルミネーションプリズム１４０
は、レーザビーム２８、３０及び３２の経路を適切に変
化させるのに役立つように設けられている。中央イルミ
ネーションプリズム１４０は、いずれもレーザビーム送
出システム２の光軸Ａに対して垂直に延びる１組の対向
する平面１４２、１４４と、それぞれレーザビーム送出
システム２の光軸Ａと鋭角を形成する１組の傾斜面１４
６、１４８とを有している。好ましくは、その鋭角は７
０°から９９°の間であり、最も好ましくは約８９．５
°である。前述の実施例と同様に、中央イルミネーショ
ンプリズム１４０は、調節アセンブリ１４５により支持
され、レーザビーム送出システム２の収束特性を調節す
るために、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿っ
て中央イルミネーションプリズム１４０を軸方向に前後
に移動させることができるよう、モータードライブ（図
示されていない）に接続されていてもよい。
【００８２】レーザビーム送出システム２の光軸Ａに対
して垂直に延びる中央イルミネーションプリズム１４０
の中央の平面１４２は、３つの等しい大きさ及び形状の
レーザビーム２８、３０及び３２の中央のビーム３０を
方向転換させず、中央の平面１４２は、中央のビーム３
０の形状、角度及び／あるいは経路に実質上影響を与え
ることなく、そのまま光を通過させる。
【００８３】本図から分かるように、ビーム分離モジュ
ールすなわちスプレッダモジュール１２６は、一般に第
１組及び第２組の間隔を置いたプリズムウェッジ１３
０、１３０'及び１３２、１３２'を備えている。供給ビ
ームが前記のように生成され、中央に位置するプリズム
１４０によりビームスプレッダモジュール１２６に向け
て供給される。ビームスプレッダモジュール１２６を形
成する各プリズムウェッジ１３０、１３０'及び１３
２、１３２'は、光軸Ａに垂直に配置された第１面１３
４と、光軸Ａに対して角度θで配置された第２面１３６
とを備えており、つまり第２面１３６に垂直に延びる線
が光軸Ａと角度θを形成していることになる。少なくと
も第２組、好ましくは第１組及び第２組の両方のプリズ
ムウェッジ１３０、１３０'及び１３２、１３２'は、調
節アセンブリ（図示されていない）によって支持され、
モータードライブ（図示されていない）に接続されてお
り、その結果、少なくとも１組のプリズムウェッジ１３
０、１３０'及び／あるいは１３２、１３２'は、間隔を
距離Ｐ１から距離Ｐ２に変えるよう、中央のビーム３０
に対する外側のレーザ２８及び３２の分離の量すなわち
度合いを調節するために必要なとき、１）レーザビーム
送出システム２の光軸Ａに沿って前後に移動可能であ
り、かつ／あるいは２）前記間隔を置いた１組のプリズ
ムウェッジを形成している他方の協働するプリズムウェ
ッジ１３０、１３０'あるいは１３２、１３２'に近づく
か又は遠ざかるように移動可能である。プリズムウェッ
ジに関して調節アセンブリ５４を適切に制御することに
より、中央のビーム３０に対する２つの外側のビーム２
８、３２の所望の乖離度を容易に調節することができ
る。
【００８４】第１組の間隔を置いたプリズムウェッジ１
３０、１３０'は、各外側のビーム２８あるいは３２が
第１プリズムウェッジ１３０あるいは１３０'の第１面
１３４に入り、第１プリズムウェッジ１３０あるいは１
３０'の第２面１３６から光軸Ａに対して角度θで出て
行く。つまり第１組のプリズムウェッジ１３０あるいは
１３０'は、中央のビーム３０から所望の距離（すなわ
ちＰ２−Ｐ１）だけ放射状に遠ざかるように、各外側の
ビーム２８、３２を方向転換させるのである。
【００８５】第２組の間隔を置いたプリズムウェッジ１
３２、１３２'は、各外側のビーム２８あるいは３２
が、光軸Ａに対して角度θで各プリズムウェッジの第２
面１３６に入り、各プリズムウェッジ１３２あるいは１
３２'の第１面１３４から出て行き、その結果各外側の
ビーム２８あるいは３２が再び光軸Ａに平行に伝えられ
る、すなわち進行して行くように、配置される。つま
り、第２組のプリズムウェッジ１３２、１３２'は、そ
れぞれ外側のビーム２８あるいは３２の内１つを受け入
れ、そのビームを光軸Ａと平行に方向転換させるのであ
る。
【００８６】図２８を参照して、更なる実施例に関する
詳細な説明を行う。本実施例は、図２７の実施例と非常
によく似ているため、本実施例と先の実施例との相違点
のみを詳細に論じる。この図から分かるように、ビーム
分離モジュールすなわちスプレッダモジュール１２６
は、一般に第１組及び第２組の間隔を置いたプリズムウ
ェッジ１５０、１５０'及び１５２、１５２'を備えてい
る。供給ビーム２８、３０及び３２が前記のように生成
され、中央に位置するプリズム１４０によりビームスプ
レッダモジュール１２６に向けて供給される。ビームス
プレッダモジュール１２６を形成する各三角プリズムウ
ェッジ１５０、１５０'及び１５２、１５２'は、光軸Ａ
に実質上垂直に配置された第１面１５６と、光軸Ａに対
して角度θで配置された第２面１５８とを備えており、
つまり第２面１５８に垂直に延びる線が光軸Ａと角度θ
を形成していることになる。各三角プリズムウェッジ１
５０、１５０'及び１５２、１５２'は、調節アセンブリ
４５によって支持され、モータードライブ（図示されて
いない）に接続されており、その結果、各プリズムウェ
ッジは、中央のビーム３０に対する外側のレーザビーム
２８及び３２の分離の量すなわち度合いを調節するため
に必要なとき、１）レーザビーム送出システム２の光軸
Ａに沿って前後に移動すること、２）三角プリズムウェ
ッジの回転軸の周囲に回転すること、３）他方の協働す
る三角プリズムウェッジに近づくか又はそれから遠ざか
るように移動することの内少なくともどれか１つが可能
である。各三角プリズムウェッジに関して調節アセンブ
リ４５を適切に制御することにより、中央のビーム３０
に対する２つの外側のビーム２８、３２の所望の収束度
あるいは乖離度を容易に調節することができる。
【００８７】第１組の間隔を置いた三角プリズムウェッ
ジ１５０、１５０'は、各外側のビーム２８あるいは３
２がプリズムウェッジ１５０あるいは１５０'の第ニ面
１５８に入り、プリズムウェッジ１５０あるいは１５
０'の第１面１５６から光軸Ａに対して角度θで出て行
く。つまり第１組のプリズムウェッジ１５０あるいは１
５０'は、光軸Ａから放射状に遠ざかるように、各外側
のビーム２８、３２を方向転換させるのである。
【００８８】第２組の間隔を置いたプリズムウェッジ１
５２あるいは１５２'は、各外側のビーム２８あるいは
３２が、光軸Ａに対して角度θで三角プリズムウェッジ
の第２面１５８に入り、各プリズムウェッジの第１面１
５６から出て行き、その結果、各外側のビーム２８ある
いは３２が再び光軸Ａに平行にではあるが光軸から更に
離れた状態で伝えられる、すなわち進行して行くように
配置される。つまり、第２組のプリズムウェッジ１５
２、１５２'は、それぞれ外側のビーム２８あるいは３
２の内１つを受け入れ、そのビームを光軸Ａと平行に方
向転換させるのである。
【００８９】中央ビーム３０に関して放射状になるよう
外側ビーム２８、３２を間隔を置いて配置する、或いは
分離するためのビーム分離モジュール或いはスプレッダ
モジュール１２６が、中央ビーム３０に対する外側ビー
ム２８，３２の位置、間隔、及び／或いは方向を変更す
るための回転モジュール１２２と更に組み合わされてい
ても良いことは理解されよう。本発明により直ちに達成
されるビーム配列の可能な多様性が図２９に示されてい
る。３つのレーザビームからなるセットの夫々は全て単
一の面ＢＰ内にあるが、互いの間の相対的間隔及び／或
いは水平方向の／鉛直方向の関係が個々の実施例に応じ
て変更され得ることは理解されよう。
【００９０】次に、図３０を参照すると、本発明に基づ
いた更なる実施例に関して詳細に示した図面が開示され
る。この実施例によれば、レーザ源４により生成された
レーザビーム６は、光が集光され平行にされる第１コン
ピュータ生成ホログラム２０を通って進む。集光され平
行にされた光は、第１コンピュータ生成ホログラム２０
の前面から出て、第２コンピュータ生成ホログラム２１
の後面に供給される。第２コンピュータ生成ホログラム
２１は、その集光され平行にされた光をガウスプロフィ
ールからラインイメージプロフィールに集光或いは変換
し、そのラインイメージプロフィールを第２コンピュー
タ生成ホログラム２１の前面から十分なフラットトップ
ビーム或いは所望の波面として出す。そのラインイメー
ジプロフィールを有する光は、その後、光が分割されて
出される第３コンピュータ生成ホログラム２３の後面に
入り、第３コンピュータ生成ホログラム２３の前面か
ら、一組の第１イルミネーションプリズム１４０，１４
０’、即ち、収束機構に向かって、等しい大きさ及び形
の３つのイメージプロフィールレーザビーム２８，３
０，３２として出される。イルミネーションプリズム１
４０，１４０’の夫々は、レーザビーム送出システム２
の光軸Ａに垂直となるように延びる１組の対向平面と、
レーザビーム送出システム２の光軸Ａに対して鋭角をな
す１組の傾斜面とを有している。２つのイルミネーショ
ンプリズム１４０，１４０’は、互いに対向するように
配置される。複数の開閉自在なドアを有するシャッター
（図示省略）が２つのイルミネーションプリズム１４
０，１４０’間に配置され、シャッターを通過し、第２
イルミネーションプリズム１４０’を通過した後に処理
対象の物１２に導かれる、分離されたビーム２８，３
０，或いは３２の数を調節できるようにされている。
【００９１】第２イルミネーションプリズム１４０’
は、ラインイメージプロフィールを有する２つの外側ビ
ーム２８，３２の夫々のイルミネーション経路が第１リ
ピートポジショナ５２のミラー５４の開口部（有効口
径）をもっぱら通過するよう当該２つの外側ビームを集
光する。一方、中央ビーム３０は、第１及び第２イルミ
ネーションプリズム１４０，１４０’によって影響を及
ぼされず、不変であるように維持される。等しい大きさ
及び形の平行な線状の３つのレーザビーム２８，３０，
３２の重なりの度合いを必要に応じて調節するため、第
２イルミネーションプリズム１４０’が、レーザビーム
送出システム２の光軸Ａに沿って前後に移動されるよ
う、第２イルミネーションプリズム１４０’は、モータ
ドライブ（図示省略）に接続された調節アセンブリ４５
に接続され、該調節アセンブリによって保持されてい
る。第２イルミネーションプリズム１４０’の適当な調
節によって、中央ビーム３０と十分な重なりをなす、２
つの外側ビーム２８，３２の所望の集光を実現すること
ができ、その結果、３つのビーム２８，３０，３２全て
が第１リピートポジショナ５２のミラー５４の有効口径
をもっぱら通過するようになる。
【００９２】３つのビーム全てが第１ミラー５４に入射
し反射すると、３つのビーム２８，３０，３２全ては、
第２リピートポジショナ５６によって制御される第２ミ
ラー５８で反射し、Ｆ−θレンズ６０に突き当たる前
に、特定のピッチに再拡張すると共に相互に間隔を置き
始める。拡張された３つのビーム２８，３０，３２の夫
々は、その後、Ｆ−θレンズ６０の固有の光学的特質を
介して、従来の手法により、変じられる。最後に、変じ
られた光は、Ｆ−θレンズ６０の前面６４から、３つの
同等で矩形の開口を処理対象１２に形成すべく、処理対
象１２に照射される。
【００９３】３つのビーム２８，３０，３２が継続的に
３つの同等な開口を処理対象１２に形成しているとき
に、処理対象１２を保持するテーブル１１１がＸ方向或
いはＹ方向に移動されるか、或いは、リピートポジショ
ナ５２，５６がＸ方向或いはＹ方向に適切に移動される
と、当該システムが、処理対象１２のレーザダイシング
或いは切断に使用され得ることが理解されよう。１つの
切断方向に沿った所望の量のダイシング或いは切断が処
理対象１２に対してなされると、今度は、テーブル１１
１が９０°回転され、第１の方向に対して垂直な第２の
方向に沿った所望の量のダイシング或いは切断が処理対
象１２に対してなされても良い。
【００９４】次に、図３１を参照して、図３０の実施例
の変形例に関する手短な検討を行う。この実施例では、
同一の構成要素に対しては同一の参照符号が付され、こ
れらの構成要素に関する詳細な説明は省略する。この実
施例と先に述べた実施例との間の主な違いは、Ｆ−θレ
ンズをイメージングレンズに取り替えたこと、第２イル
ミネーションプリズム１４０’、第１及び第２リピート
ポジショナ５２，５６を取り除いて単一の反射ミラー２
４０を設けたことである。このような構成とされている
ため、レーザビーム２８，３０，３２がシャッター（図
示省略）を通過する際には、３つのビーム全てが互いに
平行の状態で進み、互いに集光しない。従って、３つの
ビーム２８，３０，３２は互いに平行となる状態で移動
してミラー２４０に突き当たり、該ミラー２４０では、
３つのビーム２８，３０，３２が反射されてイメージン
グレンズ６０に向かう向きに方向が変えられる。３つの
ビーム２８，３０，３２の夫々は、その後、イメージン
グレンズ６０の固有の光学的特質を介して、従来の手法
により、変じられる。最後に、変じられた光は、イメー
ジングレンズ６０の前面６４から、３つの同等で矩形の
開口を処理対象１２に形成すべく、処理対象１２に照射
される。
【００９５】３つのビーム２８，３０，３２が継続的に
３つの同等な開口を処理対象１２に形成しているとき
に、処理対象１２を保持するテーブル１１１がＸ方向或
いはＹ方向に移動されると、上述のように、当該システ
ムが、処理対象１２のレーザダイシング或いは切断に使
用され得ることが理解されよう。
【００９６】レーザビーム送出システム２は、重層化し
た材料に対する穴あけ、ＭＥＭＳの三次元構造化、ステ
レオリソグラフィ、メモリ又はＩＣの修理構成のための
リンクブローイングや、マスク修理、すなわち、リソグ
ラフィ用マスクのレーザによる清掃支援に用いられても
良い。また、或いは、レーザビーム送出システム２は、
感光性物質の露光や、或いは、ダイレクトレーザイメー
ジングに用いられても良い。本発明の好ましい実施形態
によれば、シャッタ、ドア、ガルボメータ等の個々の構
成要素全てのＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動は、補間動作を介し
て実現される。
【００９７】本発明の意図するところ及び範囲から逸脱
しない限り、上記の改良されたレーザビーム送出システ
ムに改変を加えても良いのは勿論であり、上記説明及び
添付の図面に示された論旨が本発明の概念の一例を示す
ものに過ぎず、これをもって本発明を限定的に解釈して
はならないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 焦点加工に関連する従来技術を表す図であ
る。
【図２】 結像に関連する従来技術を表す図である。
【図３】 結像のためのレーザビーム送出システムの第
１実施例の図であり、（ａ）は、システムを示す図、
（ｂ）は、放出された初期レーザビームの波形を示す
図、（ｃ）は、初期レーザビームの分離後の、像平面に
おける３本のレーザビームの波形を示す図である。
【図４】 焦点加工と共に使用される第１実施例の変形
を示す図である。
【図５】 結像のためのレーザビーム送出システムの第
２実施例の図である。
【図６】 焦点加工と共に使用される第２実施例の変形
を示す図である。
【図７】 結像のためのレーザビーム送出システムの第
３実施例の図である。
【図８】 焦点加工と共に使用される第３実施例の変形
を示す図である。
【図９】 結像のためのレーザビーム送出システムの第
４実施例の図である。
【図１０】 焦点加工と共に使用される第４実施例の変
形を示す図である。
【図１１】 結像のためのレーザビーム送出システムの
第５実施例の図である。
【図１２】 焦点加工と共に使用される第５実施例の変
形を示す図である。
【図１３】 結像のためのレーザビーム送出システムの
第６実施例の図である。
【図１４】 焦点加工と共に使用される第６実施例の変
形を示す図である。
【図１５】 光軸に沿って供給するための複数の別個の
平行なビームにレーザビームを分離する様子を示した分
解図である。
【図１６】 第１リピートポジショナのミラーの開口部
を貫通する際の点の重なり状態を３形態示す図である。
【図１７】 Ｆ−θレンズにおけるひずみを補償するた
めに、処理対象において、点の大きさ及び開口の間隔を
修正するための制御システムを示す図である。
【図１８】 Ｆ−θレンズにおけるひずみを補償しない
で複数の開口が開けられた対象を示す図である。
【図１９】 制御システムによりＦ−θレンズにおける
ひずみが補償された複数の開口が開けられた対象を示す
図である。
【図２０】 システムの処理量を増すために３つの対象
を同時に処理する際に使用される分離された３本のビー
ムを示す図である。
【図２１】 トレパニングモジュールを追加した図１４
に示す実施例の図である。
【図２２】 図２１のトレパニングモジュールより達成
されたレーザビームのトレパニングパスを示す図であ
る。
【図２３】 光軸に沿って供給するための複数の別個の
平行なビームにレーザビームを分離するためのさらなる
実施例の図である。
【図２４】 光軸に沿って供給するための複数の別個の
平行なビームにレーザビームを分離するための別の実施
例の図である。
【図２５】 システムの光軸についてビームを回転させ
るための回転可能なスプリッタモジュールを示す斜視図
である。
【図２６】 システムの光軸について９０度ビームを回
転させた後の、図２５の回転可能なスプリッタモジュー
ルを示す斜視図である。
【図２７】 外側のビームを、システムの光軸に沿って
供給された中央のビームから半径方向にさらに離すため
の実施例の斜視図である。
【図２８】 外側のビームを、システムの光軸に沿って
供給された中央のビームから半径方向にさらに離すため
の別の実施例の斜視図である。
【図２９】 様々な可能なビームの配置を示す図であ
る。
【図３０】 表面に長方形の開口を形成するためのビー
ムを形成するための実施例を示す斜視図である。
【図３１】 表面に長方形の開口を形成するためのビー
ムを形成するための別の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
２： レーザビーム送出システム ４： レーザ ６： レーザビーム ８： レーザビームスプリッタ／シェーパ／コリメータ
装置 １０： 上面 １２： 処理対象 ２０： コンピュータ生成ホログラム ２２： 前面 ２４： 後面 ２６： 像平面 ２７： シャッタ ２８： レーザビーム ２９： ドア ３０： レーザビーム ３２： レーザビーム ３４： コリメーティング光学系 ４０： イルミネーションプリズム ４１： プリズム ４２： 平面 ４３： 鏡 ４４： 平面 ４５： 調節アセンブリ ４６： 傾斜面 ４８： 傾斜面 ５０： モータ ５２： リピートポジショナ ５４： ミラー ５６： リピートポジショナ ６０： Ｆ−θレンズ ６８： ビームスプリッタ ６９： ビームスプリッタ装置 ７０： ビームスプリッタ ７１： 後方反射面 ８０： トレパニングモジュール ８２： ウエッジプリズム ８４： ウエッジプリズム １２２： 回転モジュール １２６： スプレッダモジュール １３０： プリズムウエッジ １３２： プリズムウエッジ １５０： プリズムウエッジ １５２： プリズムウエッジ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年８月３０日（２００２．８．３
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図１５】
【図１７】
【図２９】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図１４】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図３０】
【図３１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 26/08 Ｇ０２Ｂ 26/08 Ｄ ５Ｆ０７２ Ｅ Ｇ０３Ｈ 1/08 Ｇ０３Ｈ 1/08 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｂ (72)発明者 オレスト オハー アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03106 フックセット ハーモニー ６ Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AA13 AA14 AB04 AB14 AB26 AC01 AZ02 2H042 AA02 AA16 AA21 2H087 KA26 LA22 NA04 RA41 RA46 2K008 AA00 BB05 CC03 DD03 EE01 FF27 4E068 CD04 CD09 CD13 CE03 5F072 AB02 JJ20 MM05 MM07 MM08 MM11 MM17 MM20 QQ02 RR05 SS01 YY06

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザビームを出力するレーザ源と、 前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共
    に、該レーザビームを複数の分離されたレーザビームに
    する形成手段と、 前記複数の分離されたレーザビームの進む方向を、リピ
    ートポジショナ装置のミラーの開口部を通る方向に変え
    る収束機構と、 前記複数の分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−
    θレンズに向かう方向に変えるリピートポジショナ装置
    と、 前記複数の分離されたレーザビームの焦点を処理対象に
    合わさせるＦ−θレンズと、 を有することを特徴とするレーザビーム送出システム。
  2. 【請求項２】 前記形成手段は、コンピュータ生成ホロ
    グラムを有し、 該コンピュータ生成ホログラムは、像面で光レーザビー
    ムを少なくとも３つの分離されたレーザビームに分離さ
    せるものであることを特徴とする請求項１に記載のレー
    ザビーム送出システム。
  3. 【請求項３】 前記３つの分離されたレーザビームが互
    いに平行となる状態で当該レーザビーム送出システムの
    光軸に沿って供給されるよう、前記コンピュータ生成ホ
    ログラムによって生成された前記３つの分離されたレー
    ザビームを平行にするための平行光学素子を前記像面近
    傍に配置したことを特徴とする請求項２に記載のレーザ
    ビーム送出システム。
  4. 【請求項４】 前記平行光学素子と前記リピートポジシ
    ョナ装置のミラーとの間にイルミネーションプリズムを
    配置して、前記３つの分離されたレーザビームが前記リ
    ピートポジショナ装置に近づくにつれて、前記３つの分
    離されたレーザビームを相互に収束させ、このように生
    成された光レーザビーム全てがリピートポジショナ装置
    の開口部を通過するようにしたことを特徴とする請求項
    ３に記載のレーザビーム送出システム。
  5. 【請求項５】 前記複数の分離されたレーザビームを前
    記Ｆ−θレンズ及び前記処理対象の方向に向けるため２
    つのリピートポジショナ装置を配置したことを特徴とす
    る請求項１に記載のレーザビーム送出システム。
  6. 【請求項６】 前記Ｆ−θレンズは、前記２つのリピー
    トポジショナ装置と前記処理対象との間に配置され、前
    記Ｆ−θレンズは、前記複数の分離されたレーザビーム
    の夫々が前記処理対象に入射する前に焦点に集められる
    よう前記処理対象と十分な間隔を置いて配置されたこと
    を特徴とする請求項１に記載のレーザビーム送出システ
    ム。
  7. 【請求項７】 前記Ｆ−θレンズは、前記２つのリピー
    トポジショナ装置と前記処理対象との間に配置され、前
    記処理対象は、前記Ｆ−θレンズの焦点面となる位置に
    配置されたことを特徴とする請求項１に記載のレーザビ
    ーム送出システム。
  8. 【請求項８】 前記レーザビームはガウスプロフィール
    を有し、前記コンピュータ生成ホログラムは、該ガウス
    プロフィールを有するレーザビームを、夫々が実質的に
    フラットトップポーションプロフィールを有する３つの
    分離されたレーザビームに変換することを特徴とする請
    求項１に記載のレーザビーム送出システム。
  9. 【請求項９】 前記収束機構は、ドライブに接続された
    イルミネーションプリズムを有し、該ドライブは、前記
    リピートポジショナ装置のミラーの開口部を通る前記複
    数の分離されたレーザビームの収束の度合いを調節する
    ため、前記光軸に沿って前後方向に前記イルミネーショ
    ンプリズムを移動させることを特徴とする請求項１に記
    載のレーザビーム送出システム。
  10. 【請求項１０】 前記イルミネーションプリズムは、前
    記リピートポジショナ装置のミラーの開口部を通る前記
    レーザビームの収束を促進するため、当該レーザビーム
    送出システムの長手軸に垂直となるように延びる１組の
    対向平面と、当該レーザビーム送出システムの光軸に対
    して鋭角をなすように延びる１組の傾斜面と、を有する
    ことを特徴とする請求項９に記載のレーザビーム送出シ
    ステム。
  11. 【請求項１１】 前記３つの分離されたレーザビームが
    前記リピートポジショナ装置の開口部を通過するよう、
    １組のプリズムが、前記３つの分離されたレーザビーム
    のうちの２つの中央ビームに対する収束を促進し、該１
    組のプリズムは、前記複数の分離されたレーザビームの
    集光の度合いを調節するため前記光軸に沿って前後方向
    の移動が可能であることを特徴とする請求項２に記載の
    レーザビーム送出システム。
  12. 【請求項１２】 前記１組のプリズムは、また、前記複
    数の分離されたレーザビームの収束の度合いを調節する
    ため、回転軸に対して回転可能であることを特徴とする
    請求項１１に記載のレーザビーム送出システム。
  13. 【請求項１３】 前記３つの分離されたレーザビームが
    前記リピートポジショナ装置の第１ミラーの開口部を通
    過するよう、１組の屈折ミラーが、前記３つの分離され
    たレーザビームのうちの２つの中央ビームに対する収束
    を促進し、前記１組の屈折ミラーは、前記複数の分離さ
    れたレーザビームの収束の度合いを調節するため前記光
    軸に沿って前後方向に移動が可能であることを特徴とす
    る請求項２に記載のレーザビーム送出システム。
  14. 【請求項１４】 前記レーザは、一連のビームスプリッ
    タの方向に向けられ、該一連の部分反射ビームスプリッ
    タは、当該レーザビーム送出システムの光軸に平行な、
    供給された前記レーザビームの一部分を反射すると共
    に、供給された前記レーザビームの残りの部分を通過さ
    せることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム送
    出システム。
  15. 【請求項１５】 前記レーザビームはビームスプリッタ
    装置に供給され、該ビームスプリッタ装置は、当該レー
    ザビーム送出システムの前記光軸に平行となるよう供給
    される少なくとも３つの分離されたレーザビームに、供
    給された前記レーザビームを分離し、該ビームスプリッ
    タ装置は、前記レーザビームの一部分を通過させると共
    に、供給された前記レーザビームの残りの部分を反射す
    る部分反射面を有することを特徴とする請求項１に記載
    のレーザビーム送出システム。
  16. 【請求項１６】 ホログラムと、第１及び第２イルミネ
    ーションプリズムと、３つの個別のシャッターとが全て
    回転モジュールに支持されると共に収納され、前記光軸
    に関して前記回転モジュールを回転させるため、前記回
    転モジュールに回転ドライブが接続されたことを特徴と
    する請求項１に記載のレーザビーム送出システム。
  17. 【請求項１７】 当該レーザビーム送出システムは、２
    つの外側ビームを中央ビームに対して間隔を置いて配置
    するためのスプレッダモジュールを有し、調節機構が、
    前記中央ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔を
    調節するべく、第１の１組のプリズムの第２の１組のプ
    リズムとの間隔を空けることを特徴とする請求項１に記
    載のレーザビーム送出システム。
  18. 【請求項１８】 前記調節機構は、また、夫々のプリズ
    ムを所定の回転軸に関して回転させると共に、前記中央
    ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔の調節の支
    援を行う回転機構を有することを特徴とする請求項１７
    に記載のレーザビーム送出システム。
  19. 【請求項１９】 当該レーザビーム送出システムは、２
    つの外側ビームを中央ビームに対して放射状になるよう
    間隔を置いて配置するためのスプレッダモジュールと、
    前記中央ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔を
    調節するべく、第１の１組のプリズムの第２の１組のプ
    リズムとの間隔を空けさせる調節機構と、を有し、 前記スプレッダモジュール及び前記調節機構は回転モジ
    ュールに収納され、前記光軸に関して前記回転モジュー
    ルを回転させるための回転ドライブが前記回転モジュー
    ルに接続されたことを特徴とする請求項１に記載のレー
    ザビーム送出システム。
  20. 【請求項２０】 当該レーザビーム送出システムは、前
    記収束機構と前記リピートポジショナ装置との間に配置
    されたトレパニングモジュールを有し、 該トレパニングモジュールは、当該レーザビーム送出シ
    ステムの前記光軸に沿って配置され、該光軸と同心とさ
    れた、連続的に間隔を置いて配置された第１及び第２の
    回転ウエッジプリズムを有することを特徴とする請求項
    １に記載のレーザビーム送出システム。
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