JPH08187582A - レーザ描画装置 - Google Patents

レーザ描画装置

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JPH08187582A
JPH08187582A JP6328817A JP32881794A JPH08187582A JP H08187582 A JPH08187582 A JP H08187582A JP 6328817 A JP6328817 A JP 6328817A JP 32881794 A JP32881794 A JP 32881794A JP H08187582 A JPH08187582 A JP H08187582A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser
pattern
light
laser light
given
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6328817A
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English (en)
Inventor
Hajime Onda
一 恩田
Yuushirou Ono
祐志郎 小野
Toshiharu Ishida
敏治 石田
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光量をフィードフォアード的に制御し
て安定した描画線幅を得て良好な描画を行なうことがで
きるようなレーザ描画装置を提供する。 【構成】 コントローラ200のメモリ202には、第
1のテーブルおよび第2のテーブル13,14の移動速
度パターンに関係づけられたレーザ光量のパターンが記
憶されており、テーブルドライバ204および位置指令
カウンタ203にも位置指令が与えられて、メモリ20
2に記憶されたパターンを読出し、読出されたパターン
がD/A変換器205に与えられてレーザ光量のパター
ン出力がパワーサーボ回路7に与えられる。パワーサー
ボ回路7は、フィードフォアード的にパワーコントロー
ル用AOMを制御することで、光学ヘッド12に与えら
れるレーザ光量が制御されて、フィードバック制御のよ
うな検出遅れが生じることなく、安定した描画線幅が得
られて良好な描画となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ描画装置に関
し、特に、レーザ光を用いて微細パターンを描画するよ
うなレーザ描画装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ光を用いて微細パターンを描画す
るレーザ描画装置として、特開平4−10613号公報
および特開平4−10614号公報で提案されたものが
ある。
【0003】図5は、この提案されたレーザ描画装置の
全体の構成を示すブロック図である。図5において、レ
ーザ光源としてHe−Cdレーザチューブ1が設けら
れ、このHe−Cdレーザチューブ1から出射された書
込用レーザ101はミラー2で反射され、パワーコント
ロール用AOM3に入射される。このパワーコントロー
ル用AOM3は書込用レーザ101のレーザ出力を制御
するためのものである。パワーコントロール用AOM3
によって出力が調整された書込用レーザ101はレーザ
パワーモニタ4に入射される。レーザパワーモニタ4は
書込用レーザ101をモニタし、モニタ出力をパワーサ
ーボ回路7に与え、パワーサーボ回路7はパワーコント
ロール用AOM3をフィードバック制御する。モニタさ
れた書込用レーザ101はミラー5で反射され、光学ヘ
ッド12に入射される。
【0004】光学ヘッド12は、XYテーブル11の上
側に設けられている。XYテーブル11は、第1のテー
ブル13と、第2のテーブル14とで構成される。第1
のテーブル13は、第1の方向(X方向)に移動可能で
ある。第2のテーブル14は、第1のテーブルとは直交
する第2の方向(Y方向)に移動可能である。そして、
XYテーブル11には、被加工物(図示せず)が設けら
れている。第1のテーブル13と第2のテーブル14の
移動速度が位置検出用リニアエンコーダによって検出さ
れ、その検出出力であるX方向のパルス信号およびY方
向のパルス信号はそれぞれf/V変換回路15a,15
bに与えられる。f/V変換回路15a,15bのそれ
ぞれは、与えられたパルス信号に対して周波数から電圧
への変換を行なって、この出力電圧がパワーサーボ回路
7に与えられる。パワーサーボ回路7は、与えられた電
圧値をレーザパワー制御の指令値として利用してパワー
コントロール用AOM3をフィードバック制御してい
た。
【0005】すなわち、従来のレーザ描画装置では、第
1のテーブル13および第2のテーブル14の実際の移
動速度が検出されて、制御されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
提案されたレーザ描画装置では、テーブル速度検出の
際、f/V変換に伴う検出遅れが生じていた。したがっ
て、実際のテーブル速度との間に差が生じ、そのためテ
ーブル移動速度に対応したレーザ光量が得られず、描画
線幅を安定させるための調整が困難であるという問題が
あった。また、f/V変換に伴うリップルに従って、レ
ーザ光量の微少変動が生じていた。そのため、描画線幅
の変動が生じてしまうという問題もあった。さらに、テ
ーブルの速度検出の結果が利用されているため、レーザ
光量の制御がフィードバック的になっていた。したがっ
て、レーザ光量の変化の大きな場合の描画に対応するこ
とが困難であるという問題があった。
【0007】ゆえに、本発明の目的は、上記のような問
題点を解決し、レーザ光量をフィードフォアード的に制
御して、描画線幅の変動を抑制して安定させ、良好な描
画を得ることができるようなレーザ描画装置を提供する
ことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るレ
ーザ描画装置は、レーザ光で被加工物を描画するレーザ
描画装置であって、その上に設けられた被加工物をXY
平面に移動可能なXYテーブルと、被加工物にレーザ光
を出力するためのレーザ出力手段と、レーザ出力手段が
出力すべきレーザ光の光量パターンを記憶した記憶手段
と、XYテーブルの移動時に、記憶手段が記憶したレー
ザ光の光量パターンを読出すとともに、その光量パター
ンでレーザ出力手段がレーザ光を出力するようにレーザ
出力手段を制御する制御手段とを備えて構成される。
【0009】請求項2では、請求項1の記憶手段は、X
Yテーブルの移動パターンに対応づけられたレーザ光の
光量パターンを記憶しており、制御手段は、XYテーブ
ルを移動させるための指令値が与えられたことに応じ
て、記憶手段に記憶されたレーザ光の光量パターンを読
出す読出手段と、読出手段が読出したレーザ光の光量パ
ターンに応じたレーザ光を、レーザ出力手段に供給する
レーザ供給手段とを含んでいる。
【0010】
【作用】この発明に係るレーザ描画装置は、被加工物に
出力されるべきレーザ光の光量パターンを記憶し、その
記憶されたレーザ光の光量パターンを読出して、読出さ
れた光量パターンに応じたレーザ光を被加工物に出力す
るので、レーザ光の光量をフィードフォアード的に決定
して制御することができる。
【0011】さらに、この発明に係るレーザ描画装置
は、XYテーブルの移動パターンに対応づけられたレー
ザ光の光量パターンを記憶して、XYテーブルの移動に
対してより最適なレーザ光の光量をフィードフォアード
的に決定して制御することができる。
【0012】
【実施例】図1は、この発明の一実施例によるレーザ描
画装置の全体の構成を示すブロック図である。図1を参
照して、図5に示す従来例と異なる部分について特に説
明する。
【0013】f/V変換回路15a,15bの代わり
に、コントローラ200が設けられる。コントローラ2
00は、XYテーブル11を構成する第1のテーブル1
3および第2のテーブル14の移動を制御するために、
X方向の移動指令値を第1のテーブル13に与え、Y方
向の移動指令値を第2のテーブル14に与えるととも
に、レーザパワーサーボ回路7にレーザ光量の指令値を
フィードフォアード的に与える。この与えられるレーザ
光量の指令値は、第1および第2のテーブル13,14
の移動速度パターンと予め定められた関係で対応づけら
れたものである。
【0014】図2は、図1のコントローラ200の内部
構成を示した図であり、図3は、図2に示す構成の動作
を説明するための図であり、特に、図3(a)は、横軸
に移動方向xを示し、縦軸に移動指令速度パターンg
(x)を示したパターン図であり、図3(b)は、横軸
に移動方向xを示し、縦軸にレーザ光量パターンf
(x)を示したパターン図であり、図3(c)は、横軸
に移動方向xを示し、縦軸にテーブルの実速度を示した
図である。
【0015】図2および図3を参照して、以下に具体的
に説明する。コントローラ200は、システムコントロ
ーラ(コンピュータ)201と、記憶手段の一例のメモ
リ202と、読出手段の一例の位置指令カウンタ203
と、テーブルドライバ204と、D/A変換器205と
を含む。
【0016】ここで、第1のテーブル13がX方向にx
0 からx3 まで移動する場合を考える。システムコント
ローラ201は、テーブルの動特性から図3(a)に示
すようなg(x)の最適速度パターンを算出する。さら
に、システムコントローラ201は、最適な位置の指令
速度パターンg(x)に対応するレーザ光量のパターン
を図3(b)に示すようなf(x)として決定する。そ
して、決定された書込パターンがメモリ202に書込ま
れる。その結果、メモリ202は位置の指令速度パター
ンと対応づけられたレーザ光量パターンを記憶する。
【0017】次に、実際にテーブルが移動される場合に
は、システムコントローラ201はg(x)のパターン
でテーブルを移動すべく、位置指令をテーブルドライバ
204に出力するとともに、この位置指令をカウントす
る位置指令カウンタ203にも出力する。位置指令カウ
ンタ203は、位置指令をカウントすることで、メモリ
202に記憶されたレーザ光量のパターンを読出す。メ
モリ202から読出された読出パターンは、D/A変換
器205に与えられる。D/A変換器205は、D/A
(ディジタル/アナログ)変換を行なって、レーザパワ
ーサーボ回路7への指令値としてのレーザ光量パターン
を出力する。
【0018】その結果、実際にテーブルは、テーブルの
動特性の関係で図3(c)に示すように指令速度パター
ンとは少し異なる形状であるが、ほぼ指令どおりに移動
を行なう。
【0019】このように、描画時のレーザ光量が予め実
測されたテーブルの実速度や描画パターンに対して最適
なパターンとして準備される。そして、レーザ光量はフ
ィードフォアード的に制御される。その結果、安定した
描画線幅が得られる。特に、円の描画においては、始点
と終点がきれいにつなげられる必要があるが、本発明の
ようにフィードフォアード的に制御が行なわれること
で、良好な円形の描画が可能となる。さらに、テーブル
駆動サーボ系でのテーブル移動時の動特性(特に追従
性)が不十分な場合であっても、これに応じたレーザ光
量のパターンが設定されればよい。その結果、良好な描
画が可能となる。
【0020】なお、本発明で用いられる光学ヘッドに、
特願平5−189801号で提案されたレンズ交換機構
が設けられてもよい。
【0021】図4は、そのようなレンズ交換機構を示し
た側面図である。図4におけるレンズ交換機構は電動レ
ボルバユニット9であり、その電動レボルバユニット9
は、図1の光学ヘッド12の先端に取付けられている。
光学ヘッド12内にはミラー6が設けられている。この
ミラー6によって図1に示したミラー5で反射された書
込用レーザ101がさらに垂直方向に反射され、電動レ
ボルバユニット9に入射される。電動レボルバユニット
9は、それぞれの焦点距離が異なる複数のレンズ10を
電動で切換え可能としている。電動レボルバユニット9
に導かれた書込用レーザ101はレンズ14よりテーブ
ル上に置かれた被加工物100表面に集光される。この
とき、電動レボルバユニット9を回転させてレンズが偏
光されることにより、集光されるレーザ光の径が変えら
れる。これによって、描画される線幅が変えられる。
【0022】このようなレンズ交換機構が設けられるこ
とで、従来例で示した特開平4−10613号公報およ
び特開平4−10614号公報で提案されたレーザ描画
装置の問題点が解決される。ここで、問題点について説
明する。上述の提案されたレーザ描画装置では、光学ヘ
ッドの先端にレーザ光を絞り込むためのレンズが固定的
に取付けられていた。このため、光学ヘッドから出射さ
れるレーザ光による描画可能な線幅の範囲が限られてし
まうという問題があった。たとえば、線幅が細くされる
ためのレンズが使用された場合、太い線が一度に描画さ
れることは不可能であり、その線に沿って細い線が何回
も描画される必要があるという問題があった。特に、大
面積の塗り潰しパターンを描画するには、長時間を必要
とする問題があった。
【0023】これに対し、図4に示すレンズ交換機構が
設けられることで、上記のような問題点が解決される。
すなわち、たとえばレンズ10として1μm程度から数
10μm程度までの線幅が描画可能な焦点距離が設定さ
れることができて、様々なパターンへの対応幅が広くな
るという効果が得られる。また、太い線幅がもたされる
ことができ、大面積の塗り潰しパターンなどであっても
描画時間が大幅に短縮されるという効果が得られる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、被加
工物に出力されるべきレーザ光の光量パターンを記憶
し、その記憶されたレーザ光の光量パターンを読出し
て、読出されたレーザ光の光量パターンでレーザ光を被
加工物に出力するので、フィードフォアード的にレーザ
光の光量を制御でき、安定した描画線幅を得ることがで
きて、良好な描画が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるレーザ描画装置の全
体の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のコントローラの内部構成を示したブロッ
ク図である。
【図3】図2に示すコントローラの動作を説明するため
の図である。
【図4】図1の光学ヘッドの先端に取付けられたレンズ
交換機構の側面図である。
【図5】従来のレーザ描画装置の全体構成を示したブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 He−Cdレーザチューブ 2,5,6 ミラー 3 パワーコントロール用AOM 4 レーザパワーモニタ 7 パワーサーボ回路 9 電動レボルバユニット 10 集光レンズ 11 XYテーブル 12 光学ヘッド 13 第1のテーブル 14 第2のテーブル 100 被加工物 101 書込用レーザ 200 コントローラ 201 システムコントローラ(コンピュータ) 202 メモリ 203 位置指令カウンタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光で被加工物を描画するレーザ描
    画装置であって、 その上に設けられた前記被加工物をXY平面に移動可能
    なXYテーブルと、 前記被加工物にレーザ光を出力するためのレーザ出力手
    段と、 前記レーザ出力手段が出力すべきレーザ光の光量パター
    ンを記憶した記憶手段と、 前記XYテーブルの移動時に、前記記憶手段が記憶した
    レーザ光の光量パターンを読出すとともに、その光量パ
    ターンで前記レーザ出力手段がレーザ光を出力するよう
    に前記レーザ出力手段を制御する制御手段とを備えた、
    レーザ描画装置。
  2. 【請求項2】 前記記憶手段は、前記XYテーブルの移
    動パターンに対応づけられたレーザ光の光量パターンを
    記憶しており、 前記制御手段は、 前記XYテーブルを移動させるための指令値が与えられ
    たことに応じて、前記記憶手段に記憶されたレーザ光の
    光量パターンを読出す読出手段と、 前記読出手段が読出したレーザ光の光量パターンに応じ
    たレーザ光を、前記レーザ出力手段に供給するレーザ供
    給手段とを含む、請求項1記載のレーザ描画装置。
JP6328817A 1994-12-28 1994-12-28 レーザ描画装置 Withdrawn JPH08187582A (ja)

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JP6328817A JPH08187582A (ja) 1994-12-28 1994-12-28 レーザ描画装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528877A (ja) * 2007-06-12 2010-08-26 テクノラインズ エルエルシー 高速・高出力レーザースクライビング方法およびレーザースクライビングシステム

Cited By (5)

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US8921732B2 (en) 2007-06-12 2014-12-30 Revolaze, LLC High speed and high power laser scribing methods and systems
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