JPH058063A - パルスレーザ加工装置 - Google Patents

パルスレーザ加工装置

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JPH058063A
JPH058063A JP3164737A JP16473791A JPH058063A JP H058063 A JPH058063 A JP H058063A JP 3164737 A JP3164737 A JP 3164737A JP 16473791 A JP16473791 A JP 16473791A JP H058063 A JPH058063 A JP H058063A
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JP
Japan
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pulse laser
processing
laser light
pulse
pulsed laser
Prior art date
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Application number
JP3164737A
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English (en)
Inventor
Seiichi Yabumoto
誠一 藪本
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0613Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams having a common axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
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    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工対象物に対して、加工形状がきれいに仕
上り、加工部分の周辺に照射損傷を与えることなく、加
工マージンのあるレーザー加工を可能にする。 【構成】 第1パルスレーザ発振器1は加工パルスレー
ザ光11を出力する。第2パルスレーザ発振器2は加工
パルスレーザ光11よりもパルス幅が長くかつ、エネル
ギーの弱いパルスレーザ光12を出力する。加工パルス
レーザ光11と、パルスレーザ光12との出射タイミン
グを制御する制御装置により、加工パルスレーザ光1
1、パルスレーザ光12が時間差を置いて加工対象物6
に投射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、異なるパルスレーザ
発振器から時間差を置いてそれぞれ出力されるパルスレ
ーザ光を使用して加工を行うパルスレーザ加工装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来から、レーザ光を微小スポットに集
光して微細な加工(穴あけ、切断、溶接、アニール等)
が行われている。これは、YAGレーザ等の加工用レー
ザからのレーザ光を顕微鏡の対物レンズ等に入射させて
集光させ、集光面に置かれた加工対象物をレーザ光の吸
収による熱エネルギーで加工するものである。レーザ加
工に際して、加工対象物、加工内容によって連続発振の
レーザ光が使われたり、単発のパルスレーザ光が使われ
たり、パルス列のレーザ光が使われたりしている。従来
のパルスレーザ加工装置では、1台のパルスレーザ発振
器を用いて、パルス幅、レーザスポット径、レーザパル
スエネルギーを最適化して加工が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来例では、加工対象
物によってはパルス幅、レーザスポット径、レーザパル
スエネルギーを最適化しても、加工形状がきたなくなっ
てしまったり、加工マージンが無くなってしまったり、
加工部分の周辺に傷、クラック等の照射損傷を与えてし
まうことがあった。例えば、パルスレーザ光に対して透
明な基板上の金属薄膜パターンの切断などがそうであ
り、特に、金属薄膜パターン上に保護膜が覆っている場
合は、レーザ光によって瞬時に昇華した金属蒸気が基板
に大きな熱衝撃を与えるため、この傾向は顕者である。
【0004】この発明の目的は、このような加工対象物
に対しても、加工形状がきれいに仕上り、加工部分の周
辺に照射損傷を与えることなく、加工マージンのあるレ
ーザー加工を可能にすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の特徴は、レー
ザ装置を2台用いること、2台のレーザ装置からのレー
ザ光の出射タイミングをずらすことである。この発明の
一つの構成としては、加工パルスレーザ光を出力する第
1パルスレーザ発振器と、前記加工パルスレーザ光より
もパルス幅が長くかつ、エネルギーの弱いパルスレーザ
光を出力する第2パルスレーザ発振器と、前記加工パル
スレーザ光と前記パルスレーザ光とを同軸にて加工対象
物に投射する集束光学系と、前記加工パルスレーザ光
と、前記パルスレーザ光とを時間差を置いて加工対象物
に投射すべく、前記第1パルスレーザ発振器と前記第2
パルスレーザ発振器によるレーザ光の出射タイミングを
制御する制御装置とで構成できる。
【0006】2台のレーザ装置の別の構成としては、第
1パルスレーザ発振器が、加工パルスレーザ光を出力
し、第2パルスレーザ発振器が、加工パルスレーザ光よ
りも横断面形状が大きくかつ、エネルギーの弱いパルス
レーザ光を出力するようにすることもできる。
【0007】
【作用】別々に第1パルスレーザ発振器と第2パルスレ
ーザ発振器とからレーザ光を時間差を置いて、出力し
て、同一の加工対象物に投射する。加工パルスレーザ光
により加工対象物を加工するが、加工前又は加工後に上
記加工パルスレーザ光よりもパルス幅が長くかつ、エネ
ルギーの弱いパルスレーザ光又は上記加工パルスレーザ
光よりも横断面形状が大きくかつ、エネルギーの弱いパ
ルスレーザ光により予備照射又は事後照射する。このた
めに加工パルスレーザ光による加工時の衝撃の分散緩和
が図られる。
【0008】
【実施例】この発明の実施例を図1を参照して説明す
る。本パルスレーザ加工装置は、第1パルスレーザ発振
器1と第2パルスレーザ発振器2とを備えている。第1
パルスレーザ発振器1は、加工パルスレーザ光11を出
力するものである。第2パルスレーザ発振器2は、加工
パルスレーザ光11よりもパルス幅が長くかつ、エネル
ギーの弱いパルスレーザ光12を出力するものである。
【0009】第1パルスレーザ発振器1から出力される
第1パルスレーザ光11は、エネルギー調整用の減衰器
3を通って、反射鏡M1 で偏向される。また第2パルス
レーザ発振器2から出力されるパルスレーザ光12は、
エネルギー調整用の減衰器4を通ってからハーフミラー
M2 に入射し、ほぼ半分が反射する。他方、加工パルス
レーザ光11はハーフミラーM2 に入射してほぼ半分が
透過する。加工パルスレーザ光11、パルスレーザ光1
2はビームスプリッタM3 を通り、同軸にて対物レンズ
5に入射する。加工パルスレーザ光11、パルスレーザ
光12は対物レンズ5によって、X−Yステージ7上の
加工対象物6に集光照射される。観察光学用照明光源8
からの照明光は、ハーフミラーM4 、ビームスプリッタ
M3 で反射し、対物レンズ5を通って加工対象物6を照
明する。加工対象物6からの反射光は、対物レンズ5を
通り、ビームスプリッタM3 で反射し、ハーフミラーM
4を透過して観察眼9に入る。
【0010】第1、第2のパルスレーザ発振器1,2
は、それぞれから出射される加工パルスレーザ光11,
パルスレーザ12の出射タイミングを制御する制御装置
10に接続されている。すなわち、第1、第2のパルス
レーザ発振器1,2はいずれも制御装置10の一部を構
成しているレーザトリガ10aに接続されている。レー
ザトリガ10aと第2パルスレーザ発振器2との間に
は、制御装置10の一部を構成しているタイムディレイ
装置10bを設けて、加工パルスレーザ光11とパルス
レーザ光12とを所定の時間差(△)をもって加工対象
物6に投射する。
【0011】このような構成であるから、例えば、観察
者がハーフミラーM4、ビームスプリッタM3 、対物レ
ンズ5によって加工対象物6を観察しつつ、不図示の駆
動装置によってX−Tステージ7を移動し、加工対象物
6の被加工部位を視野の中央に持ってくる。そして、不
図示の発光指令スイッチをオンして制御装置10にレー
ザの発光を指令すると、レーザトリガ10aがトリガ信
号を出力する。その結果、まず、第1パルスレーザ発振
器1から加工パルスレーザ光11が出力されて、被加工
部位に投射される。そして、第1パルスレーザ発振器1
にトリガ信号が入力されてからわずかに遅れて(時間
△)、第2パルスレーザ発振器2にトリガ信号が入力さ
れる。その結果、加工パルスレーザ光11よりもパルス
幅の長いパルスレーザ光12が、加工パルスレーザ光よ
りも弱いエネルギーで(減衰器4による)加工対象物6
に投射され、加工対象物6がアニールされる。
【0012】すなわち、加工パルスレーザ光11により
蒸発した被加工部位の蒸気は、被加工部位の上方に積層
された膜を突き破って発散しようとするが、直に、被加
工部位の上方の膜(上層)は第2パルスレーザ発振器2
のパルスレーザ光12よりアニールされるので、上層は
部分的な弱くなり、蒸気がその弱くなった上層の部分を
突き破って発散する。したがって、上層が、蒸気の発散
により大きく破壊されることがない。
【0013】なお、図1では、タイムディレイ装置10
bがレーザトリガ10aと第2パルスレーザ発振器2と
の間に接続されているが、第2パルスレーザ発振器2の
パルスレーザ光12を先行させる場合は、タイムディレ
イ装置10bをレーザトリガ10aと第1パルスレーザ
発振器1の間に接続することになる。すなわち、この場
合にはレーザトリガ10aがトリガ信号を出力すると、
まず第2パルスレーザ発振器2がパルスレーザ光12を
出力し、加工対象物6を予熱する。第2パルスレーザ発
振器2にトリガ信号が入力された直後(時間△遅れ
る)、第1パルスレーザ発振器1から加工パルスレーザ
光11が出力される。
【0014】したがって、第1パルスレーザ発振器1か
らの加工パルスレーザ光11が出力される前に、被加工
部位の上層が活性化され、被加工部位の蒸気は上層の活
性化された部分を突き破って発散する。したがって、上
層が蒸気の発散により大きく破壊されることがない。本
パルスレーザ加工装置の他の実施例の構成及びその使用
例を説明する。
【0015】この例において、上例と構成上相違する点
は、第2パルスレーザ発振器2が、第1パルスレーザ発
振器1による加工パルスレーザ光11よりも横断面形状
(スポット径)が大きくかつつ、エネルギーの弱いパル
スレーザ光12を出力することである。使用例として、
下記の2つの加工方法を説明する。
【0016】第1の加工方法は、加工パルスレーザ光1
1よりスポット径の大きなエネルギーの弱いパルスレー
ザ光12で加工対象物6の加工部分を予熱しておいてか
ら、加工パルスレーザ光で加工対象物を加工する。第2
の加工方法は、加工パルスレーザ光11で加工した直後
に、アニールの目的でパルスレーザ光12を加工対象物
に照射する。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、第1パルスレーザ発
振器と、第2パルスレーザ発振器とを設け、第1パルス
レーザ発振器による加工パルスレーザ光と、この加工パ
ルスレーザ光よりもパルス幅が長く又は横断面形状の大
きくかつ、エネルギーの弱いパルスレーザ光又は加工パ
ルスレーザ光よりも横断面形状の大きくかつ、エネルギ
ーの弱いパルスレーザ光を時間差を置いて同一対象物に
投射して加工することがきるので、従来加工マージンの
とれなかったり、周辺部にダメージを与えがちであった
加工対象物に対しても、加工マージンのある、加工形状
のきれいな、周辺に照射損傷を与えないレーザ加工が可
能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 第1パルスレーザ発振器 2 第2パルスレーザ発振器 3 光減衰器 4 光減衰器 5 対物レンズ 6 加工対象物 10 制御装置 10a レーザトリガ 10b タイムディレイ装置 11 加工パルスレーザ光 12 パルスレーザ光

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加工パルスレーザ光を出力する第1パル
    スレーザ発振器と、前記加工パルスレーザ光よりもパル
    ス幅が長くかつ、エネルギーの弱いパルスレーザ光を出
    力する第2パルスレーザ発振器と、前記加工パルスレー
    ザ光と前記パルスレーザ光とを同軸にて加工対象物に投
    射する集束光学系と、前記加工パルスレーザ光と、前記
    パルスレーザ光とを時間差を置いて加工対象物に投射す
    べく、前記第1パルスレーザ発振器と前記第2パルスレ
    ーザ発振器によるレーザ光の出射タイミングを制御する
    制御装置と、を有することを特徴とするパルスレーザ加
    工装置。
  2. 【請求項2】 加工パルスレーザ光を出力する第1パル
    スレーザ発振器と、前記第1パルスレーザ光よりも横断
    面形状が大きくかつ、エネルギーの弱いパルスレーザ光
    を出力する第2パルスレーザ発振器と、前記加工パルス
    レーザ光と前記パルスレーザ光とを同軸にて加工対象物
    に投射する集束光学系と、前記加工パルスレーザ光と、
    前記パルスレーザ光とを時間差を置いて加工対象物に投
    射すべく、前記第1パルスレーザ発振器と前記第2パル
    スレーザ発振器によるレーザ光の出射タイミングを制御
    する制御装置とを有することを特徴とするパルスレーザ
    加工装置。
JP3164737A 1991-07-05 1991-07-05 パルスレーザ加工装置 Pending JPH058063A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003525124A (ja) * 2000-02-15 2003-08-26 データカード・コーポレーション 複数のレーザービームによって被加工物を加工する方法
JP2012135807A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Omron Corp レーザ加工装置およびレーザ加工方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003525124A (ja) * 2000-02-15 2003-08-26 データカード・コーポレーション 複数のレーザービームによって被加工物を加工する方法
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