JPH03264184A - パルスレーザによる分解除去方法 - Google Patents
パルスレーザによる分解除去方法Info
- Publication number
- JPH03264184A JPH03264184A JP2063063A JP6306390A JPH03264184A JP H03264184 A JPH03264184 A JP H03264184A JP 2063063 A JP2063063 A JP 2063063A JP 6306390 A JP6306390 A JP 6306390A JP H03264184 A JPH03264184 A JP H03264184A
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- pulsed laser
- pulse
- pulse laser
- mirror
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、加工速度に優れたパルスレーザによる分解
除去方法に関するものである。
除去方法に関するものである。
短パルスレーザによるパルスレーザ分解除去装置として
、従来例えば精密工学誌・５ ｓ／ｓ／ １９８９に示
すものがあった。このような装置において、従来、加工
速度を向上させるために照射するビームのエネルギ密度
を増加させる方法があった。しかしこの方法では、エネ
ルギ密度の増加により加工周辺部が損傷する場合があり
、第２図示すように照射エネルギ密度を増加させてもパ
ルスあたりの除去深さは、大きく増加しない。そのため
レーザ発振器のパルス繰り返し周波数を高くする方法な
どが用いられていた。
、従来例えば精密工学誌・５ ｓ／ｓ／ １９８９に示
すものがあった。このような装置において、従来、加工
速度を向上させるために照射するビームのエネルギ密度
を増加させる方法があった。しかしこの方法では、エネ
ルギ密度の増加により加工周辺部が損傷する場合があり
、第２図示すように照射エネルギ密度を増加させてもパ
ルスあたりの除去深さは、大きく増加しない。そのため
レーザ発振器のパルス繰り返し周波数を高くする方法な
どが用いられていた。
即ち、第３図に示すようにショツト数の増加に比例して
除去深さが増加することから、パルス繰り返し周波数を
高くして、加工速度を向上させていた。
除去深さが増加することから、パルス繰り返し周波数を
高くして、加工速度を向上させていた。
従来のパルスレーザによる分解除去方法は以上のように
行なわれていたが、パルス繰り返し周波数を増加させる
ためにはレーザ発振器自体の改造が必要であった。例え
ば、ガスレーザの一種であるエキシマレーザでは、パル
ス繰り返し周波数を増加させるために、レーザガスの流
速と放電周期を高める必要があり、そのために発振器が
大型化、複雑化し、高価でかつ信頼性の低い装置となり
、さらに場合によっては、レーザ鏡体自体を再設計する
必要があった。
行なわれていたが、パルス繰り返し周波数を増加させる
ためにはレーザ発振器自体の改造が必要であった。例え
ば、ガスレーザの一種であるエキシマレーザでは、パル
ス繰り返し周波数を増加させるために、レーザガスの流
速と放電周期を高める必要があり、そのために発振器が
大型化、複雑化し、高価でかつ信頼性の低い装置となり
、さらに場合によっては、レーザ鏡体自体を再設計する
必要があった。
この発明は、かかる問題点を解決することを目的してな
されたものであり、発振器自体を改造することなく、容
易に加工速度が向上できるパルスレーザによる分解除去
方法を提供するものである。
されたものであり、発振器自体を改造することなく、容
易に加工速度が向上できるパルスレーザによる分解除去
方法を提供するものである。
この発明に係るパルスレーザによる分解除去方法は、パ
ルスレーザビームを２つに分割し、一方のビームの光路
長他方より長くすることにより、ビームの到着を遅らせ
て次のパルスとして被加工物上に照射するものである。
ルスレーザビームを２つに分割し、一方のビームの光路
長他方より長くすることにより、ビームの到着を遅らせ
て次のパルスとして被加工物上に照射するものである。
この発明による方法では、レーザ発振器本体に何ら手を
刃口えることなくビームを分割し、さらに各ビームの光
路長をかえて、パルス繰り返し周波数を増加させ、加工
速度を向上させる。
刃口えることなくビームを分割し、さらに各ビームの光
路長をかえて、パルス繰り返し周波数を増加させ、加工
速度を向上させる。
この発明において、パルスレーザは、エキシマレーザ、
Ｑスイッチ付ＹＡＧレーザ等を用いる。
Ｑスイッチ付ＹＡＧレーザ等を用いる。
対象とする被加工物は、高分子材料、金属材料セラミッ
クス材料、化合物半導体等である。
クス材料、化合物半導体等である。
特に、この発明は、ナノ秒オーダのパルスレーザによる
熱加工に不向きな高分子材料の微細加工に適用する場合
にその効果が大である。
熱加工に不向きな高分子材料の微細加工に適用する場合
にその効果が大である。
なお、前述したように照射エネルギ密度を増加させても
パルスあたりの除去深さがあまり増加しない理由は明白
ではないが照射エネルギ密度とレーザの材料への侵入深
さが比例関係ではなく、パルスのエネルギ密度の対数と
レーザの材料への侵入深さがほぼ比例関係にあるためと
推察される。
パルスあたりの除去深さがあまり増加しない理由は明白
ではないが照射エネルギ密度とレーザの材料への侵入深
さが比例関係ではなく、パルスのエネルギ密度の対数と
レーザの材料への侵入深さがほぼ比例関係にあるためと
推察される。
さらに前述したショツト数の増加に比例してパルスあた
りの除去深さが増加する理由は明白ではなか、各パルス
による分解除去機構が常に同じであるためと推察される
。
りの除去深さが増加する理由は明白ではなか、各パルス
による分解除去機構が常に同じであるためと推察される
。
以下にこの発明の詳細な説明する。４
この発明の実施例は、第１図に完すパルスレーザ用光学
部品により分解除去を行うものである。
部品により分解除去を行うものである。
上記パルスレーザ用光学部品は、エキシマレーザ発振器
（１）と、該エキシマレーザ発振器（１）と、該エキシ
マレーザ発振器０）から出たパルスレーザビームを２つ
に分割するための第１ハーフミラ−（２）と、第ｔ ｉ
ラ−（３）と、第１ハーフミラ−（２）を通温したパ
ルスレーザビーム、及び第１ｔラー（３）を反射したパ
ルスレーザビームをさらに２つに分割するための第２ハ
ーフミラ−（４）と、第２ミラー（５）とから威る。
（１）と、該エキシマレーザ発振器（１）と、該エキシ
マレーザ発振器０）から出たパルスレーザビームを２つ
に分割するための第１ハーフミラ−（２）と、第ｔ ｉ
ラ−（３）と、第１ハーフミラ−（２）を通温したパ
ルスレーザビーム、及び第１ｔラー（３）を反射したパ
ルスレーザビームをさらに２つに分割するための第２ハ
ーフミラ−（４）と、第２ミラー（５）とから威る。
これらの光学部品を用いて、パルスレーザによる分解除
去を行うに当っては、先ずエキシマレーマレーザ発振器
（１）から出たパルスレーザビームを第【ハーフミラ−
（２〉で分割する。２つのパルスレーザビームのうち第
１ハーフミラ−（２）を透過したパルスレーザビームは
、第２ハーフミラ−（０でさらに分割される。第２ハー
フミラ−（０を透過したパルスレーザビームは、そのま
ま第１加工用光学系（６）に導かれる。第２ハーフミラ
−（４）を反射したパルスレーザビームは、第２ミラー
（５）で１度反射し、第２２７０工用光学系（７）に導
かれる。第１７）−フミラー（２）を反射したパルスレ
ーザビームは、第ｔミラー（３）で１度反射して、第２
ハーフミラ−０）に導びかれる。ただし、第１ハーフミ
ラ−（２）を反射したパルスレーザビームが、第１ハー
フくラー（２）を透過したパルスレーザビームが第２ハ
ーフミラ−（４）を透過あるいは反射した後に第２ハー
フミラ−Ｉ４）に到着するように第１ミラー（３）を経
由する光路長を長くする。
去を行うに当っては、先ずエキシマレーマレーザ発振器
（１）から出たパルスレーザビームを第【ハーフミラ−
（２〉で分割する。２つのパルスレーザビームのうち第
１ハーフミラ−（２）を透過したパルスレーザビームは
、第２ハーフミラ−（０でさらに分割される。第２ハー
フミラ−（０を透過したパルスレーザビームは、そのま
ま第１加工用光学系（６）に導かれる。第２ハーフミラ
−（４）を反射したパルスレーザビームは、第２ミラー
（５）で１度反射し、第２２７０工用光学系（７）に導
かれる。第１７）−フミラー（２）を反射したパルスレ
ーザビームは、第ｔミラー（３）で１度反射して、第２
ハーフミラ−０）に導びかれる。ただし、第１ハーフミ
ラ−（２）を反射したパルスレーザビームが、第１ハー
フくラー（２）を透過したパルスレーザビームが第２ハ
ーフミラ−（４）を透過あるいは反射した後に第２ハー
フミラ−Ｉ４）に到着するように第１ミラー（３）を経
由する光路長を長くする。
次に、上記パルスレーザ泪光学部品を用いて、高分子材
料の微細除去加工を行った具体例につき説明する。
料の微細除去加工を行った具体例につき説明する。
本例においては、高分子材料として厚さ１２５μｍのポ
リイミドフィルムを用いた。レーザは、最大出力２４Ｗ
１パルス繰り返し周波数８０Ｈ，、最大パルスエネルギ
３００ｍＪ 、パルス巾２ｆＪ秒、ビーム形状１ｃｗｘ
２国の長方形のＡｒＦエキシマレーザで、本例において
は、パルス繰り返し周波数２０Ｈｚ、パルスエネルギ２
３０ｍＪとして用いた。また第１ハーフミラ−（２）を
透過して第２ハーフミラ−（０に向う光路長を１Ｏｃ１
１、第１ハーフミラ−（２）を反射して、さらに第１ミ
ラー（３）で反射して第２ハーフミラ−（４）に向う光
路長を１００ｃＩＩＩとし、光路長の差を９０αとした
。したがって、パルスレーザビームが第２ハーフミラ−
（４）に到着するまでの時差は３７′ノ秒となるので２
つに分割したビームは、別のパルスとなうパルス繰り返
し周波数が２倍となる。
リイミドフィルムを用いた。レーザは、最大出力２４Ｗ
１パルス繰り返し周波数８０Ｈ，、最大パルスエネルギ
３００ｍＪ 、パルス巾２ｆＪ秒、ビーム形状１ｃｗｘ
２国の長方形のＡｒＦエキシマレーザで、本例において
は、パルス繰り返し周波数２０Ｈｚ、パルスエネルギ２
３０ｍＪとして用いた。また第１ハーフミラ−（２）を
透過して第２ハーフミラ−（０に向う光路長を１Ｏｃ１
１、第１ハーフミラ−（２）を反射して、さらに第１ミ
ラー（３）で反射して第２ハーフミラ−（４）に向う光
路長を１００ｃＩＩＩとし、光路長の差を９０αとした
。したがって、パルスレーザビームが第２ハーフミラ−
（４）に到着するまでの時差は３７′ノ秒となるので２
つに分割したビームは、別のパルスとなうパルス繰り返
し周波数が２倍となる。
ここで第１図に示したパルスレーザ用光学部品から出て
きた１つのパルスのエネルギは、透過および反則による
損失と１．パルスを２ケ所から２パルス、計４パルスと
に取り出したことから、元のパルスのエネルギの約２２
．５％となるが、加工用光学系の変更によす、加工サン
プルへ照射スルパルスのエネルギ密度を、同じ値にする
ことができる。エキシマレーザ発振器から出たレーザビ
ームをそのまま加工用光学系に導入する場合には、φｔ
ＯＯμｍの穴をあけるためにマスクをφ２ｏｏＩｔｒｎ
とし、透光率９０％のレンズを用い、縮小率１／２の投
影露光により行った。この時の照射エネルギ密度は約ｏ
、４Ｊ／Ｗ である。そこで第１図に示したパルスレ
ーザ用光学部品を用いる場合、照射エネルギ密度を約０
．４Ｊ７’ｄとして加工するために、マスク机及びｎを
通過するエネルギを同じ値にする必要がある。そのため
マスク（２）及び（２）の面積を前記マスクのＬＯＯＯ
／２２５倍、したがってマスク闘及び０の径を２．１
倍にする必要がある。そこで第１図に示したパルスレー
ザ用光学部品を用いる場合、マスク机及び同を１１４２
０μｍとし、透光率９０％のレンズ報およびのを用い、
縮小率１／４．２の投影露光によりエネルギ密度約０．
４Ｊ／Ｗで加工サンプル−および四の−１００μｍの穴
あけ加工を行った。
きた１つのパルスのエネルギは、透過および反則による
損失と１．パルスを２ケ所から２パルス、計４パルスと
に取り出したことから、元のパルスのエネルギの約２２
．５％となるが、加工用光学系の変更によす、加工サン
プルへ照射スルパルスのエネルギ密度を、同じ値にする
ことができる。エキシマレーザ発振器から出たレーザビ
ームをそのまま加工用光学系に導入する場合には、φｔ
ＯＯμｍの穴をあけるためにマスクをφ２ｏｏＩｔｒｎ
とし、透光率９０％のレンズを用い、縮小率１／２の投
影露光により行った。この時の照射エネルギ密度は約ｏ
、４Ｊ／Ｗ である。そこで第１図に示したパルスレ
ーザ用光学部品を用いる場合、照射エネルギ密度を約０
．４Ｊ７’ｄとして加工するために、マスク机及びｎを
通過するエネルギを同じ値にする必要がある。そのため
マスク（２）及び（２）の面積を前記マスクのＬＯＯＯ
／２２５倍、したがってマスク闘及び０の径を２．１
倍にする必要がある。そこで第１図に示したパルスレー
ザ用光学部品を用いる場合、マスク机及び同を１１４２
０μｍとし、透光率９０％のレンズ報およびのを用い、
縮小率１／４．２の投影露光によりエネルギ密度約０．
４Ｊ／Ｗで加工サンプル−および四の−１００μｍの穴
あけ加工を行った。
以上の結果から知られるように、この発明によれば、エ
キシマレーザ発振器から出るパルスレーザビームをその
まま加工用光学系に導入する場合の２倍の加工速度を得
ることができることが分る。
キシマレーザ発振器から出るパルスレーザビームをその
まま加工用光学系に導入する場合の２倍の加工速度を得
ることができることが分る。
また、第１図に示すように、加工用光学系を２カ所にし
て、並列して加工を行うことにより、生産速度がさらに
２倍向上する。
て、並列して加工を行うことにより、生産速度がさらに
２倍向上する。
なお上記加工においては、加工用光学系を並列に並べて
加工するために第２〈ラー（５）を届いたが、第２ｔラ
ー（５）を用いずに加工を行ってもよい。
加工するために第２〈ラー（５）を届いたが、第２ｔラ
ー（５）を用いずに加工を行ってもよい。
また、上記加工においては、第１図に示したパルスレー
ザ用光学部品を【個しか用いなかったが、複数個組み合
わせて用いるとさらに生産速度を向させることができる
。
ザ用光学部品を【個しか用いなかったが、複数個組み合
わせて用いるとさらに生産速度を向させることができる
。
さらに上記加工においては、２一つに分割したビームの
うち、１つを別のパルスとして用いたが、２つに分割し
たビームをパルス巾の半分程度の時間ずらして１つのパ
ルスにすることにより、従来行なわれていたレーザ発振
器の各放電電橋を少しずつ逐らせるというレーザ発振器
の改造をすることなく、パルス巾を長くすることができ
る。
うち、１つを別のパルスとして用いたが、２つに分割し
たビームをパルス巾の半分程度の時間ずらして１つのパ
ルスにすることにより、従来行なわれていたレーザ発振
器の各放電電橋を少しずつ逐らせるというレーザ発振器
の改造をすることなく、パルス巾を長くすることができ
る。
以上のように、この発明によればパルスレーザビームを
２つに分割し、１方のビームの光路長を他方より長＜シ
、被加工物上へのビームの到着を遅らせて次のパルスと
して照射するようにしたので、発振器自体を改造するこ
となく、容易に加工速度が向上できる効果がある。
２つに分割し、１方のビームの光路長を他方より長＜シ
、被加工物上へのビームの到着を遅らせて次のパルスと
して照射するようにしたので、発振器自体を改造するこ
となく、容易に加工速度が向上できる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例に係るパルスレーザビーム
の光路を示す光路図、並びに第２図および第３図は、そ
れぞれＡ ｒ Ｆエキシマレーザを用いてポリイミドフ
ィルムの穴あけ加工をする際の照射エネルギ密度とパル
スあたりの除去深さの関係およびショツト数と除去深さ
の関係を示す特性図である。 （１）・・−レーザ発振器、（２）・・・第２ハーフミ
ラー１（３ン・・・第１ミラー、０）・・・第２ハーフ
ミラ−１（５）・・・第２ミラー、（６）・・・第１２
１Ｌｉ工用光学系、靭・・・マスク、目・・・レンズ、
呻・・・刀日エサンプル （７）・・・第２加工用光学
系 （２）・・パ？スク σ力・・・レンズ −・・・
加工サンプル
の光路を示す光路図、並びに第２図および第３図は、そ
れぞれＡ ｒ Ｆエキシマレーザを用いてポリイミドフ
ィルムの穴あけ加工をする際の照射エネルギ密度とパル
スあたりの除去深さの関係およびショツト数と除去深さ
の関係を示す特性図である。 （１）・・−レーザ発振器、（２）・・・第２ハーフミ
ラー１（３ン・・・第１ミラー、０）・・・第２ハーフ
ミラ−１（５）・・・第２ミラー、（６）・・・第１２
１Ｌｉ工用光学系、靭・・・マスク、目・・・レンズ、
呻・・・刀日エサンプル （７）・・・第２加工用光学
系 （２）・・パ？スク σ力・・・レンズ −・・・
加工サンプル
Claims (1)
- パルスレーザビームを２つに分解し、一方の上記パル
スレーザビームの光路長を他方の上記パルスレーザビー
ムの光路長より長くすることにより、上記一方のパルン
レーザビームの到着を遅らせて、次のパルスとして被加
工物上に照射するパルスレーザによる分解除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063063A JPH03264184A (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | パルスレーザによる分解除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063063A JPH03264184A (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | パルスレーザによる分解除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03264184A true JPH03264184A (ja) | 1991-11-25 |
Family
ID=13218510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2063063A Pending JPH03264184A (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | パルスレーザによる分解除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03264184A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020528039A (ja) * | 2017-07-27 | 2020-09-17 | サン−ゴバン グラス フランス | 積層ガラスペインのための熱可塑性フィルム |
-
1990
- 1990-03-13 JP JP2063063A patent/JPH03264184A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020528039A (ja) * | 2017-07-27 | 2020-09-17 | サン−ゴバン グラス フランス | 積層ガラスペインのための熱可塑性フィルム |
| US11052639B2 (en) | 2017-07-27 | 2021-07-06 | Saint-Gobain Glass France | Thermoplastic film for a laminated glass pane |
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