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LASER BEAM MACHINING DEVICE AND LASER BEAM MACHINING METHOD

Patent code P110005876
Posted date Oct 21, 2011
Application number P2008-001722
Publication number P2009-160625A
Patent number P4790735
Date of filing Jan 8, 2008
Date of publication of application Jul 23, 2009
Date of registration Jul 29, 2011
Inventor
  • (In Japanese)小口 京吾
  • (In Japanese)山岸 光
  • (In Japanese)若林 優治
  • (In Japanese)新井 亮一
  • (In Japanese)小林 耕治
  • (In Japanese)長洲 慶典
  • (In Japanese)松倉 利顕
  • (In Japanese)伊藤 寛明
Applicant
  • (In Japanese)長野県
  • (In Japanese)株式会社中日諏訪オプト電子
Title LASER BEAM MACHINING DEVICE AND LASER BEAM MACHINING METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining device which can easily reduce a manufacturing cost of a micro device and can easily enhance the quality of the micro device.
SOLUTION: The laser beam machining device comprises an ultra-short pulse laser beam oscillation device 10, a condenser lens 40, a work mounting table 42, a first optical shutter device 20 for allowing a prescribed pulse number of the ultra-short pulse laser beam L to intermittently pass therethrough by rotating a rotary plate 22 at a high speed, a second optical shutter device 32 having a function to shut off the ultra-short pulse laser beam L for a prescribed period longer than that taken when the rotary plate 22 rotates once, and a synchronous control unit having a function to control the optical shutter actions of both the first and second optical shutter devices 20, 32, synchronized with the output timing of the ultra-short pulse laser beam L from the ultra-short pulse laser beam oscillation device 10.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、成形基材の表面に集束イオンビームを照射してマイクロデバイスを製造するマイクロデバイスの製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。なお、本明細書において、マイクロデバイスとは、CCDイメージセンサや液晶パネルに用いられるマイクロレンズアレイ、μTASなどに用いられるマイクロチャネルなどの各種微細デバイス、及びこのような各種微細デバイスを高温プレス成形により製造する際に用いるマイクロ成形金型のことをいう。

図14は、従来のマイクロ成形金型800を説明するための図である。図14(a)はマイクロ成形金型800の斜視図であり、図14(b)はマイクロ成形金型800の平面図であり、図14(c)は図14(b)のA1-A1断面図であり、図14(d)は図14(b)のA2-A2断面図である。
図15は、従来のマイクロ成形金型の製造方法を説明するために示す図である。図15(a1)~図15(e1)は従来のマイクロ成形金型の製造方法の各工程における集束イオンビームの照射領域を示す図であり、図15(a2)~図15(e2)は従来のマイクロ成形金型の製造方法の各工程における成形基材810のA1-A1断面図である。

従来のマイクロ成形金型800は、マイクロレンズアレイを高温プレス成形により製造する際に用いるマイクロ成形金型であって、図14に示すように、成形基材810の表面812に多数(例えば、100万個以上。)のマイクロレンズ形成用凹部830が形成された構造を有するマイクロ成形金型である。マイクロレンズ形成用凹部830のピッチは例えば5μmである。

従来のマイクロ成形金型の製造方法においては、図15(a1)~図15(e1)及び図15(a2)~図15(e2)に示すように、予め準備しておいた成形基材810の表面812に、複数ステップ(例えば、40ステップ。)にわたって集束イオンビームIBを照射する。そして、その際、ステップを経るに従って徐々に照射面積を広げながら集束イオンビームIBを照射する。

このため、従来のマイクロ成形金型の製造方法によれば、複数ステップ(例えば、40ステップ。)にわたって、徐々に照射面積を広げながら、成形基材810の表面812に集束イオンビームIBを照射するため、滑らかな表面形状のマイクロ成形金型800を製造することができる。また、従来のマイクロ成形金型の製造方法によれば、集束イオンビームIBのビーム径を極細(例えば数nmφ)にすることが可能であるため、この点からも滑らかな表面形状のマイクロ成形金型800を製造することができる。

【特許文献1】
特開2005-238770号公報

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
所定パルス間隔でフェムト秒レーザ光を連続的に出力するフェムト秒レーザ発振装置と、
前記フェムト秒レーザ発振装置からのフェムト秒レーザ光を被加工物に集光させる集光レンズと、
前記集光レンズからのフェムト秒レーザ光の光軸に垂直な平面内で移動可能な被加工物載置テーブルとを備えるレーザ加工装置であって、
前記フェムト秒レーザ発振装置と前記集光レンズとの間に配置され、外周部の一部に光通過部を有する回転板を有し、前記回転板を高速回転することにより所定パルス数のフェムト秒レーザ光を間欠的に通過させる第1光シャッタ装置と、
前記第1光シャッタ装置の前段又は後段に配置され、前記回転板が1回転する期間よりも長い所定の期間、フェムト秒レーザ光を遮断する機能を有する第2光シャッタ装置と、
前記フェムト秒レーザ発振装置からのフェムト秒レーザ光の出力タイミングに同期して、前記第1光シャッタ装置の光シャッタ動作及び前記第2光シャッタ装置の光シャッタ動作を制御する機能を有する同期制御装置とをさらに備えることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項2】
 
請求項1に記載のレーザ加工装置において、
前記第1光シャッタ装置の前段に配置され、フェムト秒レーザ光のビームスポット位置を前記回転板の光通過部の位置に形成する凸レンズをさらに備えることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項3】
 
請求項1又は2に記載のレーザ加工装置において、
前記第1光シャッタ装置と前記集光レンズとの間に配置され、ピンホールを用いてフェムト秒レーザ光のビーム形状を整形するピンホール型ビーム形状整形装置をさらに備えることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項4】
 
請求項3に記載のレーザ加工装置において、
前記第1光シャッタ装置及び前記第2光シャッタ装置は、いずれも前記ピンホール型ビーム形状整形装置における前記ピンホールよりも前段に配置されていることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項5】
 
請求項1~4のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第2光シャッタ装置は、メカニカルシャッタであることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項6】
 
請求項1~4のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第2光シャッタ装置は、液晶シャッタであることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項7】
 
請求項1~6のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記同期制御装置は、前記フェムト秒レーザ発振装置からのフェムト秒レーザ光の出力タイミングに同期して前記被加工物載置テーブルの移動動作を制御する機能をさらに有することを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項8】
 
請求項7に記載のレーザ加工装置における前記被加工物載置テーブルに被加工物を載置する工程と、
前記フェムト秒レーザ発振装置からのフェムト秒レーザ光の出力タイミングに同期して、前記第1光シャッタ装置の光シャッタ動作及び前記第2光シャッタ装置の光シャッタ動作並びに前記被加工物載置テーブルの移動動作を制御することにより被加工物に順次フェムト秒レーザ光を照射して被加工物のレーザ加工を行う加工工程とをこの順序で含むことを特徴とするレーザ加工方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008001722thum.jpg
State of application right Registered


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