JPH0428710Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、被加工物の加工箇所を顕微鏡で観
察しながらレーザ光による微細加工を行うことが
できるレーザ加工装置に関するものである。

［従来の技術］ 前記形式のレーザ加工装置は、半導体の製造工
程におけるホトマスクの修正（マスク・リペア）、
ハイブリツドICや抵抗モジユール中の抵抗体の
一部をカツトして抵抗値を設定値に調整する抵抗
値調整（抵抗トリミング）等の微細加工用として
開発されたもので、第４図はその従来例を示した
ものである。

この第４図において、符号１は顕微鏡部であ
り、この顕微鏡部１はいわゆる無限鏡筒式の顕微
鏡を構成しており、鏡筒１ａの下端部に取り付け
られた対物レンズ１ｂの図中上方に該対物レンズ
１ｂの外側の焦点からの光を平行光にするレンズ
１ｃと、この平行光をふたたび集束光にするレン
ズ１ｄとが設けられたものである。また、この顕
微鏡部１は、前記レンズ１ｄの上方にこれらレン
ズの光軸とほぼ45°の角度なすように、ハーフミ
ラー１ｅが設けられ、さらに、このハーフミラー
１ｅの図中右方接眼部１ｇが設けられているもの
である。

また、前記鏡筒１ａの上端部は開口されてお
り、この開口された上端部にはビーム断面成形器
２が結合されている。このビーム断面成形器２
は、前記鏡筒１ａとほぼ同じ筒状をなして該鏡筒
１ａの上端部に載置された本体部２ａと、この本
体部２ａ内にあつて該本体部２ａの中心軸に垂直
に配置された遮光板２ｂとからなつているととも
に、この遮光板２ｂはその中央部に開口部２ｃが
設けられている。なお、図示しないが、この開口
部２ｃはその開口形状を任意に変えることができ
るように構成されている。

さらに、前記ビーム断面成形器２の上端部には
光結合器３が結合されている。この光結合器３
は、前記ビーム断面成形器２の本体部２ａとほぼ
同じ筒状をなした本体部３ａと、この本体部３ａ
内にあつて該本体部３ａの中心軸と45°の角度を
なすように配置されたハーフミラー３ｂと、この
ハーフミラー３ｂの図中左方に設けられたコリメ
ータ部３ｃと、前記ハーフミラー３ｂの図中上方
に設けられた補正板３ｄとから構成されており、
前記本体部３ａの図中上端部に結合されたレーザ
発振部４のレーザ装置４ａから射出されたレーザ
光r₁と、光源５から射出された光を光フアイバー
５ａを通じて前記コリメータ部３ｃに導くことに
より平行光とされた参照光r₂とを結合させて共通
の光路ｒ上に導くものである。なお、前記光源５
は、ハロゲンランプと該ハロゲンランプから生ず
る白色光を識別可能な単色光にするフイルタとを
内蔵している。

このような構成の装置によつてレーザ加工を行
うときは、まず、前記顕微鏡部１の対物レンズ１
ｂの近傍に被加工物６を配置し、前記接眼部１ｇ
を通じて前記被加工物６の加工箇所６ａのを拡大
して観察し、次に、前記参照光r₂のスポツトを前
記加工箇所６ａに形成し、このスポツト形状を前
記顕微鏡によつて観察しつつ前記ビーム断面成形
器２の開口部２ｃの形状を種々変えることにより
前記参照光のスポツト形状を加工予定形状にす
る。しかる後、前記レーザ発振器４のレーザ装置
からレーザ光r₁を出射させる。これにより、前記
出射されたレーザ光r₁は、前記対物レンズ１ｂに
よつて前記加工箇所６ａ上にほぼ前記参照光のス
ポツトと同じ形状のスポツト状に集束され、所望
の加工が行われる。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、前述の従来例のようなレーザ加工装
置において、前記顕微鏡部１として、市販のほぼ
規格化された顕微鏡を利用できれば、この顕微鏡
部１を新たに設計して制作する必要がなくなり、
装置全体の設計・制作が極めて容易になるととも
に、コストを著しく低減できる。

ところが、一般に市販されている顕微鏡は、第
４図に点線R₃で示されているように、対物レン
ズ１ｂの観察対称物側にある焦点p₁が発した光が
前記鏡筒１ａ内であつて該鏡筒１ａの上端部から
図中下方に位置する点P₂に集束するように構成
されており、前記接眼部１ｇで観察したときにこ
のP₁の位置にある物体にピントがあうようにな
つている。このため、このような市販の顕微鏡を
前記第４図の顕微鏡部１としてそのまま利用した
場合には、前記ビーム断面成形器２の開口部２ｃ
を通過してきた光r₄（図中実線で示される）は、
前記対物レンズ１ｂによつて集束されるが、その
集束点は前記P₁と異なる点P₃に位置することに
なる。

すなわち、前記接眼部１ｇによつて観察する際
にピントがあう位置P₁と、前記参照光r₂もしくは
レーザ光r₁が集束される点P₃とがずれることにな
る。その結果、正確なレーザ加工が困難になると
いう問題が生ずる。本考案の目的は、上述の欠点
を除去したレーザ加工装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本考案に係るレーザ加工装置は、要するに、顕
微鏡の対物レンズとビーム断面成形器との間に、
該ビーム断面成形器の開口部を通過した光を、前
記対物レンズの被加工物と反対側に位置する焦点
の近傍で一旦集束させて前記対物レンズを通じて
最終的に前記被加工物の加工箇所に集束させるよ
うにした集束レンズ系を設けたもので、これによ
り、前記市販の顕微鏡を用いた場合でも、該顕微
鏡で観察したときにピントがあう加工箇所に前記
参照光及びレーザ光が集束されるようにしたもの
であつて、 具体的には、 被加工物の加工箇所を拡大して観察する顕微鏡
の対物レンズ系の光路に、互いに光路を共通にす
る参照光と加工用レーザ光とを導いて前記加工箇
所に集束させるようにし、前記レーザ光による加
工を行う前に前記参照光の加工箇所におけるスポ
ツト形状を前記顕微鏡によつて観察し、前記参照
光とレーザ光との共通光路中に設けられて開口部
を有した遮光手段によつてこれらの光の横断面形
状を前記開口部の形状に成形するビーム断面成形
器によつて前記参照光のスポツト形状を加工予定
形状にすることで、前記加工箇所の前記レーザ光
による加工形状を前記加工予定形状にするように
したレーザ加工装置において、 前記顕微鏡の対物レンズ系と前記ビーム断面成
形器との間に、該ビーム断面成形器の開口部を通
過した光を、前記対物レンズ系の前記被加工物と
反対側に位置する焦点の近傍で一旦集束させて前
記対物レンズを通じて最終的に前記被加工物の加
工箇所に集束させるようにした集束レンズ系を設
けたことを特徴とする構成を有する。

［作用］ 上述の構成において、前記顕微鏡の対物レンズ
と前記ビーム断面成形器との間に、該ビーム断面
成形器の開口部を通過した光を、前記対物レンズ
の前記被加工物と反対側に位置する焦点の近傍で
一旦集束させて前記対物レンズを通じて最終的に
前記被加工物の加工箇所に集束させるようにした
集束レンズ系を設けたことにより、前記顕微鏡と
して前述のような市販の顕微鏡を用いた場合で
も、該顕微鏡で観察したときにピントがあう加工
箇所に前記参照光及びレーザ光が集束されること
になる。

［実施例］ 第１図は、この考案に係るレーザ加工装置の一
実施例を示したものである。

このレーザ加工装置は、第４図に示した従来装
置において、前記顕微鏡部１として前述の市販の
顕微鏡を用い、また、前記ビーム断面成形器２と
顕微鏡部１との間に、集光レンズ系７を設けたも
のである。この集光レンズ系７以外の構成は、前
記第４図に示したものと同様であるから、第４図
と同一の部分には同一の符号を付すことによつて
重複した説明は省略する。

さて、この実施例では、前記集光レンズ系７
は、筒状本体部７ａと、この筒状本体部７ａ内に
支持された２つの平凸レンズ７ｂ及び７ｃとから
構成されている。

第２図は前記集光レンズ系７の近傍を拡大して
示した部分拡大断面図であり、前記２つの平凸レ
ンズ７ｂ及び７ｃは互いに光軸を共通にし、か
つ、その平面部が相対向するように、支持部材７
ｄ及び７ｅによつて支持されている。この場合、
これら平凸レンズ７ｂ及び７ｄの焦点距離はとも
に15mmとされ、また、各々の主点O_bとO_cとの間
の距離L₁が６mmとされている。そして、前記平
凸レンズ７ｂの主点O_bと前記ビーム断面成形器
２の遮光板２ｂとの距離L₂と、前記平凸レンズ
７ｃの主点O_cと前記顕微鏡部１の光の集束点P₂
との距離L₃とが、ともに30mmとなつている。な
お、上述の構成において、前記対物レンズ１ｂを
はじめとする他のレンズ系及びハーフミラー１
ｅ，３ｂ等の主要な光学系には、色収差による誤
差を防止するために色収差防止用コーテイングが
施されている。

上述の構成によれば、前記ビーム断面成形器２
の開口部２ｃを通過した光r₄は、前記点P₂に一旦
集束され、しかる後、前記対物レンズ１ｂを通じ
て最終的に前記点P₁、すなわち、前記被加工物
６の加工箇所６ａに集束される。これにより、前
記接眼部１ｇで観察したときにピントがあう加工
箇所６ａに前記参照光及びレーザ光が集束される
ことになり、したがつて、参照光のスポツト形状
を所望の加工形状に調節してレーザ光を照射する
ことで、前記参照光のスポツト形状とほぼ同じ形
状をなした所望のレーザ加工を正確に行うことが
できる。

この実施例によれば、前記顕微鏡部１として、
市販のほぼ規格化された顕微鏡を用いているの
で、この顕微鏡部１を新たに設計して制作する必
要がなく、装置全体の設計・制作が極めて容易に
なるとともに、コストを著しく低減できるという
利点を有する。

なお、前記実施例では、顕微鏡部１として、い
わゆる無限鏡筒式の顕微鏡を用いた例を示した
が、第３図に示すように、いわゆる有限鏡筒式の
市販の顕微鏡を用いてもよいことは勿論である。
この場合、他の構成は前記実施例と全く同一であ
り、このように構成しても前記実施例と同様の利
点を有する。

［考案の効果］ 以上詳述したように、本考案は、顕微鏡の対物
レンズ系とビーム断面成形器との間に、該ビーム
断面成形器の開口部を通過した光を、前記対物レ
ンズの被加工物と反対側に位置する焦点の近傍で
一旦集束させて前記対物レンズ系を通じて最終的
に前記被加工物の加工箇所に集束させるようにし
た集束レンズ系を設けたもので、これにより、一
般の市販の顕微鏡を用いた場合でも、該顕微鏡で
観察したときにピントがあう加工箇所に前記参照
光及びレーザ光が集束されるようにして正確なレ
ーザ加工を可能にしたものであつて、この種のレ
ーザ加工装置の設計・制作を容易にするととも
に、コストを著しく低減できるという効果を得て
いるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係るレーザ加工装置の一
実施例を示した図、第２図は前記第１図における
集光レンズ系７の近傍を拡大して示した部分拡大
断面図、第３図は本考案の他の実施例を示す図、
第４図は従来例を示す図である。 １……顕微鏡部、１ｂ……対物レンズ、２……
ビーム断面成形器、３……参照光とレーザ光とを
共通の光路に導くための光結合器、４……加工用
レーザ光を射出するレーザ発振部、５……参照光
を発生する光源、６……被加工物、６ａ……加工
箇所、７……集束レンズ系。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被加工物の加工箇所を拡大して観察する顕微鏡
   の対物レンズ系の光路に、互いに光路を共通にす
   る参照光と加工用レーザ光とを導いて前記加工箇
   所に集束させるようにし、前記レーザ光による加
   工を行う前に前記参照光の加工箇所におけるスポ
   ツト形状を前記顕微鏡によつて観察し、前記参照
   光とレーザ光との共通光路中に設けられて開口部
   を有した遮光手段によつてこれらの光の横断面形
   状を前記開口部の形状に成形するビーム断面成形
   器によつて前記参照光のスポツト形状を加工予定
   形状にすることで、前記加工箇所の前記レーザ光
   による加工形状を前記加工予定形状にするように
   したレーザ加工装置において、 前記顕微鏡の対物レンズ系と前記ビーム断面成
   形器との間に、該ビーム断面成形器の開口部を通
   過した光を、前記対物レンズ系の前記被加工物と
   反対側に位置する焦点の近傍で一旦集束させて前
   記対物レンズ系を通じて最終的に前記被加工物の
   加工箇所に集束させるようにした集束レンズ系を
   設けたことを特徴とするレーザ加工装置。