JPH05305472A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
- Publication number
- JPH05305472A JPH05305472A JP4111888A JP11188892A JPH05305472A JP H05305472 A JPH05305472 A JP H05305472A JP 4111888 A JP4111888 A JP 4111888A JP 11188892 A JP11188892 A JP 11188892A JP H05305472 A JPH05305472 A JP H05305472A
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- JP
- Japan
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- laser
- lens
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- laser light
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- Pending
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】特定の形状について、精度よくしかも簡単な構
造ですばやくレーザ加工することのできるレーザ加工装
置を提供する。 【構成】レーザ光源と、レーザ光を物質に集光させるレ
ンズ１ａとを備え、前記レンズ１ａはリング状の加工領
域を形成することができる円錐形状のものである。 【効果】前記の構成によれば、試料２の移動を行わなく
ても、リング状の領域３ａを正確かつ迅速に加工するこ
とができる。
造ですばやくレーザ加工することのできるレーザ加工装
置を提供する。 【構成】レーザ光源と、レーザ光を物質に集光させるレ
ンズ１ａとを備え、前記レンズ１ａはリング状の加工領
域を形成することができる円錐形状のものである。 【効果】前記の構成によれば、試料２の移動を行わなく
ても、リング状の領域３ａを正確かつ迅速に加工するこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光により物質の
非接触微細加工を行うときに用いるレーザ加工装置に関
する。
非接触微細加工を行うときに用いるレーザ加工装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、炭酸ガスレーザやＮｄ：ＹＡＧレ
ーザ等を利用した溶接・切断技術が盛んに用いられてい
る。レーザ光を用いると、高エネルギー密度のため加工
物に与える熱影響が少なく、非接触で高精度の加工がで
きるという利点がある。最近では、非接触微細加工や表
面改質へのレーザの応用が進められており、特に、紫外
域の波長を持つエキシマレーザ光を用いたレーザアブレ
ーション(LaserAblation)に関する研究開発が盛んにな
っている。
ーザ等を利用した溶接・切断技術が盛んに用いられてい
る。レーザ光を用いると、高エネルギー密度のため加工
物に与える熱影響が少なく、非接触で高精度の加工がで
きるという利点がある。最近では、非接触微細加工や表
面改質へのレーザの応用が進められており、特に、紫外
域の波長を持つエキシマレーザ光を用いたレーザアブレ
ーション(LaserAblation)に関する研究開発が盛んにな
っている。
【０００３】レーザアブレーションというのは、レーザ
光（例えば、炭酸ガスレーザやＮｄ：ＹＡＧレーザと比
較して波長が短く、一光子当たりのエネルギーの高いエ
キシマレーザ光）を物質に照射し、物質を構成する原子
あるいは分子間の結合を光エネルギーによって切断し、
蒸発させる方法である。これによって非接触状態で微細
加工ができるようになる。また、光エネルギーによって
部分的に化学反応を誘起したり、結晶構造を変化させ
て、表面近傍の性質を変えること（表面改質）も可能で
ある。
光（例えば、炭酸ガスレーザやＮｄ：ＹＡＧレーザと比
較して波長が短く、一光子当たりのエネルギーの高いエ
キシマレーザ光）を物質に照射し、物質を構成する原子
あるいは分子間の結合を光エネルギーによって切断し、
蒸発させる方法である。これによって非接触状態で微細
加工ができるようになる。また、光エネルギーによって
部分的に化学反応を誘起したり、結晶構造を変化させ
て、表面近傍の性質を変えること（表面改質）も可能で
ある。
【０００４】従来、レーザアブレーションの方法とし
て、図１０に示すように、エキシマレーザ光を球面レン
ズによって試料面に集光させる方法がとられていた。こ
の方法によれば、レーザ光を円形スポットにしてレーザ
加工をすることができるのであるが、スポットは円形に
限られており、所望の形状（例えばドーナツ状、線状）
に微細加工しあるいは表面改質を施すためには、スポッ
トを保ったまま試料を移動させる必要がある。
て、図１０に示すように、エキシマレーザ光を球面レン
ズによって試料面に集光させる方法がとられていた。こ
の方法によれば、レーザ光を円形スポットにしてレーザ
加工をすることができるのであるが、スポットは円形に
限られており、所望の形状（例えばドーナツ状、線状）
に微細加工しあるいは表面改質を施すためには、スポッ
トを保ったまま試料を移動させる必要がある。
【０００５】このため試料の移動を高精度に行う必要が
あり、精度が少しでも低下すると所望の形状に加工でき
ず、また、改質位置にズレが生じるという欠点があっ
た。
あり、精度が少しでも低下すると所望の形状に加工でき
ず、また、改質位置にズレが生じるという欠点があっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上述の技術的課題を解決し、特定の形状について、
精度よくしかも簡単な構造ですばやくレーザ加工するこ
とのできるレーザ加工装置を提供することである。
は、上述の技術的課題を解決し、特定の形状について、
精度よくしかも簡単な構造ですばやくレーザ加工するこ
とのできるレーザ加工装置を提供することである。
【０００７】
(1) 前記の目的を達成するための請求項１記載のレーザ
加工装置は、レーザ光源と、レーザ光を物質に集光させ
るレンズとを備え、前記レンズはリング状の加工領域を
形成することができる円錐形状のレンズである。前記の
構成によれば、試料の移動を行わなくても、簡単にリン
グ状の領域を加工することができる。 (2) また、前記の目的を達成するための請求項２記載の
レーザ加工装置は、線状の加工領域を形成することがで
きる円柱形状のレンズを使用したものである。
加工装置は、レーザ光源と、レーザ光を物質に集光させ
るレンズとを備え、前記レンズはリング状の加工領域を
形成することができる円錐形状のレンズである。前記の
構成によれば、試料の移動を行わなくても、簡単にリン
グ状の領域を加工することができる。 (2) また、前記の目的を達成するための請求項２記載の
レーザ加工装置は、線状の加工領域を形成することがで
きる円柱形状のレンズを使用したものである。
【０００８】これによれば、試料の移動を行わなくて
も、簡単に線状の領域を加工することができる。 (3) 請求項３記載のレーザ加工装置は、１本又は複数本
の線状の加工領域を形成することができる三角プリズム
形状のレンズを使用したものである。これによれば、試
料の移動を行わなくても、簡単に幅のある線状の領域を
加工することができる。 (4) 請求項４記載のレーザ加工装置は、請求項２又は３
記載のレーザ加工装置において、前記レンズが、１枚の
透明板上に複数本互いに平行に配列されているものであ
る。
も、簡単に線状の領域を加工することができる。 (3) 請求項３記載のレーザ加工装置は、１本又は複数本
の線状の加工領域を形成することができる三角プリズム
形状のレンズを使用したものである。これによれば、試
料の移動を行わなくても、簡単に幅のある線状の領域を
加工することができる。 (4) 請求項４記載のレーザ加工装置は、請求項２又は３
記載のレーザ加工装置において、前記レンズが、１枚の
透明板上に複数本互いに平行に配列されているものであ
る。
【０００９】これによれば、試料の移動を行わなくて
も、複数本の平行な線状の領域を一度に加工することが
できる。 (5) 請求項５記載のレーザ加工装置は、請求項２又は３
記載のレーザ加工装置において、前記レンズが、１枚の
透明板上に複数本配列され、互いに所定の角度で交わっ
ているものである。
も、複数本の平行な線状の領域を一度に加工することが
できる。 (5) 請求項５記載のレーザ加工装置は、請求項２又は３
記載のレーザ加工装置において、前記レンズが、１枚の
透明板上に複数本配列され、互いに所定の角度で交わっ
ているものである。
【００１０】これによれば、試料の移動を行わなくて
も、複数本の交わった線状の領域を一度に加工すること
ができる。
も、複数本の交わった線状の領域を一度に加工すること
ができる。
【００１１】
【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図１は、本発明の一具体例であり、エキシマレ
ーザ等のレーザ光を円錐レンズ１ａによって集光し、試
料２面上にリング状の領域３ａを形成する方法を示して
いる。
明する。図１は、本発明の一具体例であり、エキシマレ
ーザ等のレーザ光を円錐レンズ１ａによって集光し、試
料２面上にリング状の領域３ａを形成する方法を示して
いる。
【００１２】例えばＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４
８ｎｍ，パルス幅３０nsec）を、溶融石英製の円錐レン
ズ１ａを通して、窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）焼結セラミ
ックス板２の上に照射すると、内径５０μｍ、幅２００
μｍのリングを得ることができる。４Ｊ／ｃｍ2 のエネ
ルギーで５００パルス照射すると深さ４５μｍの溝を形
成することができる。
８ｎｍ，パルス幅３０nsec）を、溶融石英製の円錐レン
ズ１ａを通して、窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）焼結セラミ
ックス板２の上に照射すると、内径５０μｍ、幅２００
μｍのリングを得ることができる。４Ｊ／ｃｍ2 のエネ
ルギーで５００パルス照射すると深さ４５μｍの溝を形
成することができる。
【００１３】この方法によれば、レーザアブレーション
はリング状の領域のみで起こり、円環状の溝加工ができ
るので、微細加工や表面改質が、試料２を移動させるこ
となく行える。なお、円環の径はレンズ１ａと試料２と
の間の距離を変化させることによって調節することがで
きる。
はリング状の領域のみで起こり、円環状の溝加工ができ
るので、微細加工や表面改質が、試料２を移動させるこ
となく行える。なお、円環の径はレンズ１ａと試料２と
の間の距離を変化させることによって調節することがで
きる。
【００１４】さらに、円環部の幅は円錐レンズ１ａの項
角αあるいは屈折率を変化させることによって調節する
ことができる。図２は本発明の他の具体例であり、レー
ザ光を円柱レンズ１ｂによって、試料２の上に線状に集
光している。したがって、線状の領域３ｂでレーザアブ
レーションを起こすことが可能である。
角αあるいは屈折率を変化させることによって調節する
ことができる。図２は本発明の他の具体例であり、レー
ザ光を円柱レンズ１ｂによって、試料２の上に線状に集
光している。したがって、線状の領域３ｂでレーザアブ
レーションを起こすことが可能である。
【００１５】図３は三角プリズム面を持つレンズ１ｃを
使用した例を示す。この場合、試料２とレンズ１ｃとの
距離を調整することによりレーザ光を１本あるいは平行
な２本の線上スポット３ｃにして試料２に照射すること
ができる。この他、図４に示すように，透明基板１に円
柱レンズ１ｄを複数平行に並べることにより、試料２の
複数の線上領域で同時にレーザアブレーションを起こす
ことが可能である（図５参照）。したがって、正確な間
隔で縞模様を作ることができる。
使用した例を示す。この場合、試料２とレンズ１ｃとの
距離を調整することによりレーザ光を１本あるいは平行
な２本の線上スポット３ｃにして試料２に照射すること
ができる。この他、図４に示すように，透明基板１に円
柱レンズ１ｄを複数平行に並べることにより、試料２の
複数の線上領域で同時にレーザアブレーションを起こす
ことが可能である（図５参照）。したがって、正確な間
隔で縞模様を作ることができる。
【００１６】また、図６に示すように、互いに任意の角
度θ（図では直角に描いてある）で交わる２つの円柱レ
ンズ１ｅを用いることによって、２本の線上領域でレー
ザアブレーションを起こすことができる（図７参照）。
さらに図８に示すように２つの三角プリズム面１ｆが直
交しているレンズを用いることにより、井桁状の領域で
レーザアブレーションを起こすことができる（図９参
照）。
度θ（図では直角に描いてある）で交わる２つの円柱レ
ンズ１ｅを用いることによって、２本の線上領域でレー
ザアブレーションを起こすことができる（図７参照）。
さらに図８に示すように２つの三角プリズム面１ｆが直
交しているレンズを用いることにより、井桁状の領域で
レーザアブレーションを起こすことができる（図９参
照）。
【００１７】以上、実施例に基づいて本発明を説明して
きたが、本発明は前記の実施例に限定されるものではな
い。例えばレーザとしては、紫外領域に発光波長を有す
るエキシマレーザだけでなく、炭酸ガスレーザ、Ｎｄ：
ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波等を用いる
ことができる。
きたが、本発明は前記の実施例に限定されるものではな
い。例えばレーザとしては、紫外領域に発光波長を有す
るエキシマレーザだけでなく、炭酸ガスレーザ、Ｎｄ：
ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波等を用いる
ことができる。
【００１８】その他本発明の要旨を変更しない範囲で種
々の変更を施すことが可能である。
々の変更を施すことが可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上のように請求項１記載のレーザ加工
装置によれば、試料の移動を行わなくても、簡単にリン
グ状の領域を加工することができるので、移動精度の問
題を生じることなく、正確なリング形状に加工できる。
請求項２記載のレーザ加工装置によれば、試料の移動を
行わなくても、簡単に線状の領域を加工することができ
るので、移動精度の問題を生じることなく、正確な加工
ができる。
装置によれば、試料の移動を行わなくても、簡単にリン
グ状の領域を加工することができるので、移動精度の問
題を生じることなく、正確なリング形状に加工できる。
請求項２記載のレーザ加工装置によれば、試料の移動を
行わなくても、簡単に線状の領域を加工することができ
るので、移動精度の問題を生じることなく、正確な加工
ができる。
【００２０】請求項３記載のレーザ加工装置によれば、
試料の移動を行わなくても、簡単に幅のある線状の領域
を加工することができる。また、レンズの位置を調整す
ることで、線の間隔を調節したり、線を１本にしたりす
ることができる。請求項４記載のレーザ加工装置によれ
ば、試料の移動を行わなくても、複数本の平行な線状の
領域を一度に加工することができるので、正確な縞を形
成することができる。
試料の移動を行わなくても、簡単に幅のある線状の領域
を加工することができる。また、レンズの位置を調整す
ることで、線の間隔を調節したり、線を１本にしたりす
ることができる。請求項４記載のレーザ加工装置によれ
ば、試料の移動を行わなくても、複数本の平行な線状の
領域を一度に加工することができるので、正確な縞を形
成することができる。
【００２１】請求項５記載のレーザ加工装置によれば、
試料の移動を行わなくても、複数本の交わった線状の領
域を一度に加工することができるので、角度の違った複
数組の縞を形成することができる。
試料の移動を行わなくても、複数本の交わった線状の領
域を一度に加工することができるので、角度の違った複
数組の縞を形成することができる。
【図１】レーザ光を円錐レンズによって集光し、試料面
上にリング状のスポットを形成した状態を示す図であ
る。
上にリング状のスポットを形成した状態を示す図であ
る。
【図２】レーザ光を円柱レンズによって、試料の上に線
状に集光し、線状の領域を形成した状態を示す図であ
る。
状に集光し、線状の領域を形成した状態を示す図であ
る。
【図３】三角プリズム面を持つレンズを使用し、試料と
レンズとの距離を調整することによりレーザ光を１本あ
るいは平行な２本の線上スポットを形成した状態を示す
図である。
レンズとの距離を調整することによりレーザ光を１本あ
るいは平行な２本の線上スポットを形成した状態を示す
図である。
【図４】円柱レンズを複数平行に並べることにより複数
の線上領域を同時に形成した状態を示す図である。
の線上領域を同時に形成した状態を示す図である。
【図５】図４の方法で作られた複数の線上領域を示す平
面図である。
面図である。
【図６】互いに任意の角度θで交わる２つの円柱レンズ
を用いることによって、交わった２本の線上領域を同時
に形成した状態を示す図である。
を用いることによって、交わった２本の線上領域を同時
に形成した状態を示す図である。
【図７】図６の方法で作られた２本の線上領域を示す平
面図である。
面図である。
【図８】２つの三角プリズム面が直交しているレンズを
用いることにより、井桁状の領域を同時に形成した状態
を示す図である。
用いることにより、井桁状の領域を同時に形成した状態
を示す図である。
【図９】図８の方法で作られた井桁状の線上領域を示す
平面図である。
平面図である。
【図１０】レーザ光を球面レンズによって試料面に集光
し、試料を移動させながら加工していく従来の方法を示
す図である。
し、試料を移動させながら加工していく従来の方法を示
す図である。
１ａ〜１ｆ レンズ ２ 試料 ３ａ〜３ｃ スポット
Claims (5)
- 【請求項１】レーザ光の照射によって物質を構成する原
子間あるいは分子間の結合を切断して蒸散させるレーザ
アブレーション法に用いられ、 レーザ光源と、レーザ光を物質に集光させるレンズとを
備え、 前記レンズはリング状の加工領域を形成することができ
る円錐形状のレンズであることを特徴とするレーザ加工
装置。 - 【請求項２】レーザ光の照射によって物質を構成する原
子間あるいは分子間の結合を切断して蒸散させるレーザ
アブレーション法に用いられ、 レーザ光源と、レーザ光を物質に集光させるレンズとを
備え、 前記レンズは線状の加工領域を形成することができる円
柱形状のレンズであることを特徴とするレーザ加工装
置。 - 【請求項３】レーザ光の照射によって物質を構成する原
子間あるいは分子間の結合を切断して蒸散させるレーザ
アブレーション法に用いられ、 レーザ光源と、レーザ光を物質に集光させるレンズとを
備え、 前記レンズは１本又は複数本の線状の加工領域を形成す
ることができる三角プリズム形状のレンズであることを
特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項４】前記レンズは、１枚の透明板上に複数本互
いに平行に配列されていることを特徴とする請求項２又
は３記載のレーザ加工装置。 - 【請求項５】前記レンズは、１枚の透明板上に複数本配
列され、互いに所定の角度で交わっていることを特徴と
する請求項２又は３記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111888A JPH05305472A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111888A JPH05305472A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05305472A true JPH05305472A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14572665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4111888A Pending JPH05305472A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05305472A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07509325A (ja) * | 1993-04-29 | 1995-10-12 | ライカ リトグラフィー システーメ イエーナ ゲーエムベーハー | リソグラフィにより作られたフレネル表面構造の段つきレンズ及び製造方法 |
| US6623103B2 (en) | 2001-04-10 | 2003-09-23 | Lexmark International, Inc. | Laser ablation method for uniform nozzle structure |
| CN101966623A (zh) * | 2010-11-05 | 2011-02-09 | 山东理工大学 | 用激光切割圆形、弧形的装置 |
| TWI579089B (zh) * | 2011-10-07 | 2017-04-21 | V科技股份有限公司 | 玻璃基板之雷射加工裝置 |
-
1992
- 1992-04-30 JP JP4111888A patent/JPH05305472A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07509325A (ja) * | 1993-04-29 | 1995-10-12 | ライカ リトグラフィー システーメ イエーナ ゲーエムベーハー | リソグラフィにより作られたフレネル表面構造の段つきレンズ及び製造方法 |
| US6623103B2 (en) | 2001-04-10 | 2003-09-23 | Lexmark International, Inc. | Laser ablation method for uniform nozzle structure |
| CN101966623A (zh) * | 2010-11-05 | 2011-02-09 | 山东理工大学 | 用激光切割圆形、弧形的装置 |
| TWI579089B (zh) * | 2011-10-07 | 2017-04-21 | V科技股份有限公司 | 玻璃基板之雷射加工裝置 |
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