專利名稱：激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以對被加工物進行開孔加工為主要目的的激光 加工裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的激光加工裝置中存在以下結(jié)構(gòu)，由分光鏡將來自激光 光源的1束激光分光為多束，將分光后的多束激光分別引導至配置在
fe透鏡的入射側(cè)的多個電掃描器系統(tǒng)，利用上述多個電掃描器系統(tǒng) 使激光進行掃描，由此可以使激光照射至被加工物上不同的多個區(qū) 域。但是，在上述結(jié)構(gòu)的激光加工裝置中，由于通過分光鏡分光獲得
的2束激光經(jīng)由不同的光路，所以有時由于所通過的光學部件的制作
精度波動而使聚光特性發(fā)生變化，使2束激光的成像位置不同，可能 使加工質(zhì)量(孔直徑、孔深度、正圓度等)產(chǎn)生差異。因此，當前提 出了以如下方式構(gòu)成的激光加工裝置，其在至少一側(cè)的激光的光路 上，插入用于使激光的成像位置變化的可變形反射鏡(例如，參照專 利文獻i)。
專利文獻l:國際公開第2004 / 101211號文集

發(fā)明內(nèi)容
另外，在上述專利文獻1中記載了在激光的光路上插入可變形 反射鏡的結(jié)構(gòu)，但沒有公開如何通過使該可變形反射鏡的反射面形狀 變化，而對分光后的2束激光的成像位置(焦點)進行調(diào)整。例如， 在使可變形反射鏡變形為單純的凹面形狀或凸面形狀的情況下，由于 在子午方向和弧矢方向上產(chǎn)生像差，所以存在無法利用這種單純的變 形對2束激光的成像位置進行調(diào)整的問題。即，期望得到可以對2 束激光的成像位置進行調(diào)整，而不會使激光在子午方向和弧矢方向上
4產(chǎn)生像差的技術(shù)，更具體地說，使2束激光在被加工物上的照射區(qū)域 大小相等的技術(shù)。
另外，對激光在被加工物上的照射位置進行控制的電掃描器的 電反射鏡，主要著眼于制作得薄且輕，而對于其平面形狀，在各電反 射鏡之間存在一定波動。其結(jié)果，由各電掃描器反射的激光，在子午 方向和弧矢方向上產(chǎn)生像差(像散)。另外，如果產(chǎn)生該像差，則激 光的成像形狀從理想的圓形狀向橢圓形狀轉(zhuǎn)變，存在使加工質(zhì)量惡化 的問題。
本發(fā)明就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于得到一種激光 加工裝置，其將來自激光光源的1束激光分光為多束，將它們同時照 射在被加工物上而進行加工，該激光加工裝置可以使分光后的各激光 在被加工物上的照射區(qū)域大小相等。另外，本發(fā)明的目的在于得到一 種激光加工裝置，其可以對由于配置在光路上的光學部件產(chǎn)生的像差 而變形的成像形狀進行校正。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的激光加工裝置，其通過第1 偏轉(zhuǎn)單元將激光分光為多束激光，由第2偏轉(zhuǎn)單元將經(jīng)由不同的多條
光路而而來的所述多束激光混合，使所述多束激光分別進行掃描，同 時照射至配置于工作臺上的被加工物上的不同位置，從而進行加工， 其特征在于，具有焦點差校正鏡，其設置在分光后的所述多束激光 的至少1條光路上，使經(jīng)由該光路的激光在所述被加工物上的光束直 徑變化；以及焦點差校正鏡控制單元，在將所述被加工物上的所述激 光的照射面內(nèi)通過照射面的中心并彼此正交的2個方向作為第1和第 2方向，將所述焦點差校正鏡的反射面內(nèi)與所述第1和第2方向?qū)?的第3和第4方向上的所述焦點差校正鏡的曲率分別記作RM2、 RS2， 將所述激光相對于所述焦點差校正鏡的入射角記作e時，其按照下述 式1，該焦點差校正鏡控制單元使所述焦點差校正鏡的所述第3以及 第4方向的曲率變化，
式1: R一^、。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于具有焦點差校正鏡，通過對其反射面進行控 制，而使分光后的多束激光在被加工物上的照射區(qū)域大小相等，所以 具有可以使多束激光的加工品質(zhì)相同的效果。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的激光加工裝置的實施方式1的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2—1是用于說明像差校正鏡上的激光的子午面和弧矢面的圖。
圖2 — 2是用于說明像差校正鏡上的激光的子午面和弧矢面的圖。
圖3—1是表示像差校正鏡的變形狀態(tài)的圖。 圖3—2是示意地表示由像差校正鏡的變形引起的成像位置的偏 移方向的圖。
圖4一1是表示像差校正鏡的構(gòu)造的一個例子的分解圖。
圖4一2是表示像差校正鏡的變形情況的圖。
圖5—1是示意地表示像差校正前的加工孔的情況的圖。
圖5 — 2是示意地表示像差校正后的加工孔的情況的圖。
圖5 — 3是表示圖5 — 1和圖5 — 2的加工孔在被加工物上的位置的圖。
圖6是表示孔形狀的像散方向偏離a軸一b軸方向的狀態(tài)的圖。 圖7—1是示意地表示由焦點差校正鏡進行校正前的加工孔狀態(tài) 的圖。
圖7—2是示意地表示由焦點差校正鏡進行校正后的加工孔狀態(tài)的圖。
圖8—1是表示焦點差校正鏡的變形狀態(tài)的圖。 圖8 — 2是示意地表示由焦點差校正鏡的變形引起的成像位置的 偏移方向的圖。
圖8 — 3是表示焦點差校正鏡的構(gòu)造的一個例子的分解圖。
圖9是表示本發(fā)明所涉及的激光加工裝置的實施方式2的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖10是表示本發(fā)明所涉及的激光加工裝置的實施方式3的結(jié)構(gòu)
的一個例子的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明所涉及的激光加工裝置的優(yōu)選實施方 式詳細地進行說明。此外，本發(fā)明不限定于這些實施方式。 實施方式1
圖1是表示本發(fā)明所涉及的激光加工裝置的實施方式1的結(jié)構(gòu) 的圖。該激光加工裝置具有XY工作臺11，其用于載置印刷基板等
被加工物12，可以在水平面(XY平面)內(nèi)移動；激光振蕩器20， 其射出激光Lo;光學系統(tǒng)，其用于使從激光振蕩器20射出的激光 Lo照射在XY工作臺11上的被加工物12上；CCD(Charge—Coupled Device)照相機等拍攝單元41，其用于在對被加工物12進行加工控 制以及試加工時拍攝被加工物12在XY工作臺11上的加工位置；以 及控制部50,其控制激光加工裝置整體。此外，在該圖中，使載置 被加工物12的XY工作臺11的平面為水平面，將該水平面內(nèi)相互正 交的2個軸作為X軸和Y軸，將與上述X軸和Y軸這兩者垂直的軸 作為Z軸。
光學系統(tǒng)具有掩模21，其從由激光振蕩器20射出的激光Lo 中截取所需部分的激光L，以使被加工物上開設的加工孔成為期望的 大小、形狀；第l偏轉(zhuǎn)單元22，其由偏振分光器等構(gòu)成，用于將通 過掩模21的激光L分光為透射的激光La和反射的激光L|3;第2偏 轉(zhuǎn)單元28，其由偏振分光器等構(gòu)成，用于將分光后的激光La、 L(3 混合，并引導至大致相同的光路；電掃描器29a、 29b，它們使來自 第2偏轉(zhuǎn)單元28的混合后的激光La、 LP在XY工作臺ll上沿彼此 不同的方向進行掃描；以及fe透鏡31，其使混合后的激光La、 Lp 在被加工物12上聚光。此外，以下也將電掃描器29a、 29b稱為主電 掃描器29。
在這里，在激光La的光路上配置有像差校正鏡24a，其反射激光Lot，同時，對由子午面(meridian plane)和弧矢面(sagittal plane) 上的成像位置的不同而產(chǎn)生的形狀進行校正；焦點差校正鏡25a，其 反射激光La，同時，使激光La的成像位置變化；以及電掃描器26a， 其使激光La在XY工作臺11上沿規(guī)定的方向進行掃描。
另外，在激光LP的光路上配置有固定反射鏡23a，其將分光 后的激光LP反射并向光路進行引導；像差校正鏡24b，其反射激光 L卩，同時，對由子午面和弧矢面上的成像位置的不同而產(chǎn)生的形狀 進行校正；電掃描器26b，其使激光L(3在XY工作臺11上沿著與由 電掃描器26a使激光Lct進行掃描的方向不同的方向進行掃描。此外， 以下也將電掃描器26a、 26b稱為副電掃描器26a、 26b。
詳細說明如后述所示，像差校正鏡24a、 24b具有將激光在被加 工物12上表面上的橢圓形狀校正為大致正圓形狀的功能。另外，焦 點差校正鏡25a具有改變激光La的成像位置，而使激光La在被加 工物12上的大小與激光LP在被加工物12上的大小一致的功能。
此外，以下也將包含焦點差校正鏡25a、副電掃描器26a、 26b、 第2偏轉(zhuǎn)單元28、主掃描器29以及fe透鏡31的結(jié)構(gòu)稱為加工頭。 該加工頭可以沿Z軸方向移動。
另外，在該圖1中為了簡單起見，對以下述方式配置的情況進 行說明，即，為了將激光L、La、Lp以90度的角度進行彎折(反射)， 使激光L、 La、 Lp的光路與X軸、Y軸以及Z軸的任意一個大致平 行，而使配置在光路上的固定反射鏡23a、像差校正鏡24a、 24b、焦 點差校正鏡25a、電掃描器26a、 26b、 29a、 29b，配置為例如反射面 相對于圖中所示的XYZ坐標系的某一軸成大致45度的角度。另外， 以如下方式構(gòu)成光路，使透過第1偏轉(zhuǎn)單元22的那側(cè)激光La由第2 偏轉(zhuǎn)單元28進行反射，由第1偏轉(zhuǎn)單元22反射的那側(cè)激光LP透過 第2偏轉(zhuǎn)單元28。另外，使第l偏轉(zhuǎn)單元22和第2偏轉(zhuǎn)單元28之 間的分光后的各束激光Lcu LP的光路長度相同。
另外，使第1偏轉(zhuǎn)單元22和第2偏轉(zhuǎn)單元28之間配置在2束 激光Lct、 Lp的光路上的固定反射鏡23a、像差校正鏡24a、 24b以及 焦點差校正鏡25a的總數(shù)，和電掃描器26a、 26b的數(shù)量，在2條光路上均相等。另外，為了使2束激光La， LI3沒有特性差異，還對電 掃描器的配置方法進行了改進。即，將從fe透鏡31到電掃描器26a、 26b的配置位置為止的光路長度設計為在2條光路上相等。
即，在透過第1偏轉(zhuǎn)單元22的激光La到達第2偏轉(zhuǎn)單元28的 光路上，設有ii (n為自然數(shù))枚反射鏡(像差校正鏡24a和焦點差 校正鏡25a)和1個電掃描器26a。另外，在由第1偏轉(zhuǎn)單元22反射 的激光L卩到達第2偏轉(zhuǎn)單元28的光路上，設有n枚反射鏡(固定 反射鏡23a和像差校正鏡24b)和l個電掃描器26b。在這里，在該 圖1的情況下，n為2枚，但可以根據(jù)裝置結(jié)構(gòu)適當?shù)卦黾铀渲玫?反射鏡的數(shù)量。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于在2條光路上配置相同數(shù)量的反 射鏡、電掃描器，所以可以使從2條光路上通過的激光具有相同的品 質(zhì)。'
另外，光學系統(tǒng)如圖l所示，設置為使用于激光Lct的電掃描器 26a和用于激光L{3的電掃描器26b的掃描方向不同。在該圖1的例 子中，將電掃描器26a配置為電反射鏡27a的旋轉(zhuǎn)軸沿Z軸方向，以 使(假設為理想的fe透鏡31時)用于激光La的電掃描器26a的掃 描方向，在其下游為X方向，在XY工作臺11上為X方向。另外， 將電掃描器26b配置為電反射鏡27b的旋轉(zhuǎn)軸沿Y軸方向，以使用 于激光L)3的電掃描器26b的掃描方向，在其下游為Z方向，在XY 工作臺11上為Y方向。即，通過使電掃描器26a進行掃描，可以使 激光La在XY工作臺11上沿X軸方向進行掃描，通過使電掃描器 26b進行掃描，可以使激光Lp在XY工作臺11上沿Y軸方向進行掃 描°
控制部50具有像差校正鏡控制功能51，其基于規(guī)定的條件， 使像差校正鏡24a、 24b的反射面的形狀變化；焦點差校正鏡控制功 能52,其基于規(guī)定的條件，使焦點差校正鏡25a的反射面的形狀變 化；以及加工控制功能53，其基于由像差校正鏡控制功能51以及焦 點差校正鏡控制功能52設定的像差校正鏡24a、24b以及焦點差校正 鏡25a的反射面形狀，進行被加工物12的開孔加工。此外，在加工 控制功能53中，按照在被加工物12上的規(guī)定位置開設加工孔的程序等加工信息，控制激光振蕩器20的輸出，使主電掃描器29和副電掃
描器26a、 26b的電反射鏡30a、 30b、 27a、 27b進行旋轉(zhuǎn)。另外，在 進行像差校正和焦點差校正并進行試加工處理時，由拍攝單元41對 被加工物12上形成的加工孔進行拍攝。
下面，對具有上述結(jié)構(gòu)的激光加工裝置的激光加工處理時的動 作進行說明。針對從激光振蕩器20振蕩形成的激光Lo，將偏振方向 調(diào)整為相對Z軸成45度，通過掩模21而調(diào)節(jié)為具有規(guī)定的大小和 形狀的激光L后，入射至第1偏轉(zhuǎn)單元22。由第1偏轉(zhuǎn)單元22分光 為偏振方向與入射面垂直的p波即激光La，和偏振方向與入射面平 行的S波即激光LP。
激光Lot透過第l偏轉(zhuǎn)單元22，經(jīng)由像差校正鏡24a、焦點差校 正鏡25a、 1個激光用電掃描器26a，而引導至第2偏轉(zhuǎn)單元28。另 外，激光L卩由第1偏轉(zhuǎn)單元22反射，經(jīng)由固定反射鏡23a、像差校 正鏡24b、 1個激光用電掃描器26b，而引導至第2偏轉(zhuǎn)單元28。
經(jīng)過第2偏轉(zhuǎn)單元28后的各個激光La、L卩，由主電掃描器29a， 29b進行掃描并通過fe透鏡31，從而分別照射在被加工物12上的2 點。然后，對被加工物12進行加工。掃描區(qū)域內(nèi)的孔加工全部結(jié)束 后，通過將XY工作臺ll沿圖中的XY方向移動，可以進行下一個 掃描區(qū)域的加工。這時，針對副電掃描器26a、 26b和主電掃描器29a、 29b，由控制部50的加工控制功能53基于預先設定的加工信息，對 反射鏡角度進行控制。另外，還通過像差校正鏡控制功能51對像差 校正鏡24a、 24b進行控制，使反射面具有規(guī)定的曲率，通過焦點差 校正鏡控制功能52對焦點差校正鏡25a進行控制，使反射面具有規(guī) 定的曲率。
在這里，對激光的像差(像散)校正處理和焦點差校正處理進 行說明。通常，在進行激光的像差校正后，進行焦點差校正，對多束 激光之間在被加工物12上的光束直徑的差異進行校正，所以首先對 像差校正處理進行說明，然后對焦點差校正處理進行說明。 (像差校正處理)
對激光的像差(像散)和校正該像差的像差校正鏡24a、 24b的構(gòu)造進行說明。圖2—1 圖2 — 2是用于說明像差校正鏡上激光的子 午面和弧矢面的圖。如圖2—1所示，在激光加工裝置的光學系統(tǒng)中， 將包含光軸和主光束Lm的平面稱為子午面PM，將通過入射點(反
射點)，包含主光束Lm并與子午面PM垂直的面稱為弧矢面PS。另 外，將像差校正鏡24a、 24b的反射面(上表面)和子午面PM之間 的交線方向作為a軸，將像差校正鏡24a、 24b的反射面(上表面) 和弧矢面PS之間的交線方向作為b軸。以下，也將該a軸方向稱為 子午方向，b軸方向稱為弧矢方向。
另外，如圖2 — 2所示，考慮通過掩模21后的激光由像差校正 鏡24a(24b)進行反射，通過fe透鏡31成像的情況。在這里，點劃 線表示沿子午面切開時激光Lm的軌跡，虛線表示沿弧矢面切開時激 光Ls的軌跡。這些激光的軌跡實際上具有正交的關(guān)系，但在該圖中 為了便于說明，表示在同一平面內(nèi)。另外，將上述平面上的焦點稱為 成像位置。通常，子午面上的成像位置Pm和弧矢面上的成像位置Ps， 如該圖所示是不一致的。在該圖中，表示子午面上的成像位置Pm與 弧矢面上的成像位置Ps相比，更靠近fe透鏡31的情況。
如果將子午面上的激光LM的成像位置Pm和弧矢面上的激光Ls 的成像位置Ps的中點，作為成像位置的中心位置Pi (將子午面上的 激光Lm和弧矢面上的激光Ls合成后的激光I^的成像位置)，則由 于在成像位置的中心位置Pi處，子午面內(nèi)光線的展寬與弧矢面內(nèi)光 線的展寬相等，所以在成像位置的中心位置P!處與激光的前進方向 垂直的平面內(nèi)的形狀(光束形狀)為圓形。但是，如果從成像位置的 中心位置P,向子午面上的成像位置PM側(cè)或者弧矢面上的成像位置Ps 側(cè)偏移，則兩平面內(nèi)的光束的展寬產(chǎn)生差異，激光的光束形狀變?yōu)闄E
圓形。這時，從成像位置的中心位置Pi向子午面上的成像位置PM側(cè)
和向弧矢面上的成像位置Ps側(cè)偏移而形成的各個激光的橢圓長軸方 向，在與激光的前進方向垂直的平面內(nèi)，處于旋轉(zhuǎn)90度的位置關(guān)系。 通過該像差校正鏡24a、 24b，進行使上述子午面上的成像位置 Pm和弧矢面上的成像位置Ps—致的校正，更具體地說，使光束形狀 成為大致正圓。根據(jù)圖2 — 2可知，該校正是通過使子午面上的成像位置PM向成像位置的中心位置Pi (圖的右方)移動，使弧矢面上的 成像位置Ps向成像位置的中心位置P,(圖的左方)移動而進行的。 即，以使子午面上的成像位置Pm和弧矢面上的成像位置Ps向相反方 向移動的方式進行校正。在這里，為了與后述的通過焦點差校正鏡
25a使焦點一致的功能進行區(qū)分，將以使成像位置的中心位置P,在校
正前后不發(fā)生變化的方式進行校正作為前提。
通常，在折射率n為l的介質(zhì)中，將光學系統(tǒng)中光線與光軸之
間的距離記作rin，光線與光軸所成的角度記作ein，出射面上光線與
光軸之間的距離記作r。ut，光線與光軸所成的角度記作e。ut，這時，rin、
0in和r。ut、 e。ut之間的關(guān)系，可以如下式(1)所示那樣線性表示。數(shù)學式1
<formula>formula see original document page 12</formula>…(1)
該式(1)內(nèi)的矩陣A為2行2列的矩陣，稱為光學系統(tǒng)的光線
矩陣。如果將像差校正鏡24a、 24b的子午方向(圖2—1的a軸方向)
的曲率記作RMP弧矢方向(圖2—l的b軸方向)的曲率記作Rsp
激光Lct、 L(3向像差校正鏡24a、 24b的入射角記作e，則子午面上的
光線矩陣A由下式(2)表示，弧矢面上的光線矩陣A由下式(3)
表示。此外，在Rw〉0、 R^〉0的情況下，表示像差校正鏡24a、 24b
的子午方向和弧矢方向的曲率處于凹陷狀態(tài)，在Rmi<0、 RS1<0的
情況下，表示像差校正鏡24a、 24b的子午方向和弧矢方向的曲率處
于凸起狀態(tài)。
數(shù)學式2
<formula>formula see original document page 12</formula>(2)
數(shù)學式3Rsi 夕
(3)
在這里，為了使子午面和弧矢面上的成像位置沿光軸方向?qū)ΨQ
地偏移，以使成像位置的中心位置R在校正前后不發(fā)生偏移，在像
差校正鏡24a、 24b的子午方向和弧矢方向上曲率變化相反(符號為+
和一)時，只要在子午方向和弧矢方向上得到相同的光線矩陣即可，
所以根據(jù)式(2)和式(3)，下式(4)成立，得到下式(5)。數(shù)學式4
廣 ，一
2
HM1cos<9
2cos6 Rsi 乂
(4)
數(shù)學式5
RMlcos6> = -i ... (5)
COS0
通過以滿足該式(5)的方式使像差校正鏡24a、 24b的子午方 向和弧矢方向的曲率半徑發(fā)生變化，能夠在成像位置的中心位置P, 不變的狀態(tài)下，使激光的子午面和弧矢面上的成像位置PM、 Ps向成 像位置的中心位置P,移動，由此進行像差校正。此外，該式(5)中 的e是激光Lou L卩向像差校正鏡24a、 24b的入射角，在圖1所示 的情況下，為45° (由反射鏡以90。進行反射)。
圖3—1是表示像差校正鏡的變形狀態(tài)的圖，圖3 — 2是示意地 表示由像差校正鏡的變形引起的成像位置的偏移方向的圖。在圖3 — 1中，將像差校正鏡24a、 24b的反射面(上表面)和子午面之間的 交線作為a軸，像差校正鏡24a、 24b的反射面(上表面)和弧矢面 之間的交線作為b軸。這時，反射面變形為鞍型，像差校正鏡24a、 24b的反射面在與a軸平行的直線上變?yōu)橹醒氚枷莸陌夹?，在與b軸 平行的直線上變?yōu)橹醒胪怀龅耐剐?。即，以使子午方?a軸)和弧 矢方向(b軸)上曲率的變化相反的方式進行變化。
如果平行光入射至如圖3—l所示變形后的像差校正鏡24a、24b，)上成為中央凹陷的凹型，所以使激光會聚， 由于在弧矢方向(b軸)上成為中央突出的凸型，所以使激光發(fā)散。
其結(jié)果，如圖3 — 2所示，子午面內(nèi)的光Lu的成像位置從校正前的 成像位置Pu向P^方向(圖中左方)偏移，弧矢面內(nèi)的光L,2的成像 位置從校正前的成像位置Pi2向Ph)方向(圖中右方)偏移。這樣， 求出滿足式(5)的曲率R^、 RS1，以使激光L,o的光束形狀成為大 致正圓形狀。
圖4一1是表示像差校正鏡的構(gòu)造的一個例子的分解圖，圖4一2 是表示像差校正鏡的變形情況的圖。如圖4一1所示，該像差校正鏡 24a (24b)具有圓形反射鏡241;支撐部件242，其形狀與圓形反 射鏡241大致相同；以及4個壓電致動器243a—1、 243a—2、 243b 一l、 243b —2，其可以利用壓電-反壓電效應，通過施加電壓而準確 地控制長度。壓電致動器243a—l、 243a —2在a軸和圓形反射鏡241 的外周之間的交點附近的2個位置處，固定在圓形反射鏡241的背面 和支撐部件242的正面。另外，壓電致動器243b—1、 243b —2在b 軸和圓形反射鏡241的外周之間的交點附近的2個位置處，固定在圓 形反射鏡241的背面和支撐部件242的正面。壓電致動器243a—l、 243a —2、 243b—1、 243b —2和圓形反射鏡241、支撐部件242之間， 通過螺栓緊固、釬焊以及由粘接劑進行粘接等適當?shù)姆椒ㄟM行固定。
在如圖3—l所示使像差校正鏡24a(24b)變形的情況下，壓電 致動器243a—l、 243a—2在圖4一2所示的a軸和圓形反射鏡241的 外周之間的2個交點245附近，產(chǎn)生推壓圓形反射鏡241的方向的載 荷A，壓電致動器243b—l、 243b —2在b軸和圓形反射鏡241的外 周之間的2個交點246附近，產(chǎn)生牽拉圓形反射鏡241的方向的載荷 B。由此，使像差校正鏡24a (24b)的反射面241A變形為鞍型，在 與a軸平行的直線上成為中央凹陷的凹型，在與b軸平行的直線上成 為中央突出的凸型。
此外，需要預先求出各壓電致動器243a—1、 243a —2、 243b—l、 243b — 2的長度與此時的像差校正鏡24a、 24b (圓形反射鏡241)的 a軸以及b軸方向的曲率RMi、 R^之間的關(guān)系。
14下面，說明使用像差校正鏡24a、 24b進行像差校正的方法。首 先，例如在加工頭的高度為基準值(0pm)時，以當前的像差校正鏡 24a、 24b的曲率(對應的各壓電致動器243a—l、 243a — 2、 243b—1、 243b — 2的長度)的狀態(tài)，基于控制部50的加工控制功能53的指示， 在被加工物12上開孔而進行激光試加工。然后，由拍攝單元41拍攝 加工出的孔的形狀。在存在像散的情況下，孔形狀(光束形狀)為橢圓。因此，像 差校正鏡控制功能51使各壓電致動器243a—l、 243a—2、 243b—1、 243b — 2的長度向變長或縮短的方向以規(guī)定量變化。此外，這時以使 像差校正鏡24a、 24b的a軸方向和b軸方向的曲率RM1、 Rs「滿足式 (5)的方式，改變壓電致動器243a—l、 243a—2、 243b—l、 243b 一2的長度。然后，相同地通過加工控制功能53對被加工物12進行 激光加工，由拍攝單元41對最終得到的孔形狀進行拍攝。如果變化 后的激光的加工形狀從橢圓接近正圓，則按照式(5)的限制，繼續(xù) 使壓電致動器243a—l、 243a — 2、 243b—1、 243b —2的長度向相同 的方向逐漸變化，通過重復上述步驟，求出孔形狀最接近正圓的壓電 致動器243a—1、 243a—2、 243b—1、 243b — 2的長度。
另一方面，在使壓電致動器243a—l、 243a — 2、 243b—l、 243b 一2的長度以規(guī)定量變化后，激光的加工形狀的扁平程度進一步變大 的情況下，像差校正鏡控制功能51按照式(5)的限制，使壓電致動 器243a—1、 243a — 2、 243b—l、 243b — 2的長度向相反方向變化， 通過加工控制功能53反復進行實施激光加工并對孔形狀進行拍攝的 處理，而求出所拍攝的孔形狀最接近正圓的壓電致動器243a—l、243a 一2、 243b—l、 243b —2的長度。此外，最接近正圓是指處于與最接 近正圓的狀態(tài)相比落在規(guī)定的可容許范圍內(nèi)的狀態(tài)。
將以上述方式求出的能夠得到大致正圓的孔形狀的壓電致動器 243a—l、 243a—2、 243b—l、 243b—2的長度，作為加工條件設定 在像差校正鏡控制功能51中。在隨后進行的加工中，像差校正鏡控 制功能51針對像差校正鏡24a、 24b進行設定，達到上述設定的壓電 致動器243a—1、 243a — 2、 243b—l、 243b — 2的長度，使反射面變
15形至基本消除像差校正鏡24a、 24b的像差，然后，加工控制功能53 按照預先設定的加工信息，對被加工物12進行開孔加工。
圖5—1是示意地表示像差校正前的加工孔的情況的圖，圖5 — 2 是示意地表示像差校正后的加工孔的情況的圖，圖5 — 3是表示圖5 一l和圖5 — 2的加工孔在被加工物上的位置的圖。如圖5—1所示， 在像差校正前，僅在加工頭的高度為0nm (基準位置)時，子午方 向和弧矢方向的像差小于或等于規(guī)定值，加工孔的形狀為大致正圓。 但是，如果加工頭的高度比0nm高，則加工孔的形狀向左右方向上 較長的橢圓形狀變化，相反地，如果加工頭的高度比(Him低，則加 工孔形狀向上下方向上較長的橢圓形狀變化。即，由于沒有進行激光 的像差校正，所以如果加工頭的高度變化，則激光的形狀偏離正圓。
與此相對，如圖5 — 2所示，在進行適當?shù)南癫钚Ｕ?，雖然加 工孔的大小存在一定波動，但是由于在加工頭高度的整個范圍內(nèi)，子 午方向和弧矢方向的像差小于或等于規(guī)定值，所以加工孔的形狀為正 圓。這樣，如果進行像差校正，則加工孔形狀為大致圓形的加工頭高 度的范圍變寬，加工條件的幅度變寬。
此外，在上述說明中，以在被加工物12上形成的孔形狀的像散 方向與像差校正鏡24a、 24b的a軸一b軸方向一致情況為例進行了 說明，但并不限于孔形狀的像散方向與a軸一b軸方向一致。圖6是 表示孔形狀的像散方向偏離像差校正鏡24a、 24b的a軸一b軸方向 的狀態(tài)的圖。如該圖所示，在孔形狀的像散方向偏離a軸一b軸方向 的情況下，需要使像差校正鏡24a、 24b在反射面內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)，而調(diào) 整為像散的方向與a軸一b軸方向一致。即，使孔形狀的直徑較長的 那個或者較短的那個與像差校正鏡24a、 2化的a軸或者b軸一致。 為此，像差校正鏡24a、 24b具有可以旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。 (焦點差校正處理)
對焦點差校正處理進行說明，該處理是對多束激光Lcc、 L(3間在 被加工物12上的光束直徑的大小差異進行校正。圖7—1是表示2 束激光的焦點不一致的狀態(tài)下的加工孔狀態(tài)的一個例子的圖，圖7 — 2是表示通過焦點差校正處理使激光的焦點一致的狀態(tài)下的加工孔狀態(tài)的一個例子的圖。在上述圖7—1中，左側(cè)的圖表示激光La的 加工孔，右側(cè)的圖表示激光LI3的加工孔。另外，在該圖中，以虛線 圍住的區(qū)域表示校正像差后，被加工物12上的光束形狀為大致正圓 的區(qū)域。如該圖所示，激光La的加工孔形狀是大致正圓的加工頭高 度為一60 一2(Him，激光LJ3的加工孔形狀是大致正圓的加工頭高度 為一20 20(im。即，在加工頭的高度為Opm的情況下，激光Lp處 于已經(jīng)聚焦的狀態(tài)，但激光La沒有聚焦。為了改善上述狀態(tài)，需要 對激光La的成像位置進行校正。
為此，焦點差校正鏡25a具有以下功能，S卩，通過改變反射面 的曲率，使通過像差校正鏡24a、 24b進行像差校正后的大致正圓的 激光在被加工物12上表面的光束直徑的大小變化。具體的說，具有 如下功能，在由第1偏轉(zhuǎn)單元22分光后的激光La、 L(3在被加工物 12上表面的孔形狀不一致的情況下，為了使這兩者一致，而改變激 光Lct的成像位置。其結(jié)果，能夠使圖7所示的激光Lct可用于加工 的激光范圍與激光LP—致。
在這里，如果將焦點差校正鏡25a的子午方向的曲率記作RM2， 弧矢方向的曲率記作RS2，向焦點差校正鏡25a的入射角記作e，則 子午面上的光線矩陣由下式(6)表示，弧矢面上的光線矩陣由下式 (7)表示。
數(shù)學式6
0
人
2
、RM2cos6>
(6)
數(shù)學式7
A =
0
2cos^
、RS2
(7)
17這時，需要在子午方向和弧矢方向使焦點差校正鏡25a變形，
以使其反射面的曲率變化，在不產(chǎn)生像差的狀態(tài)下，使成像位置變化。
即，由于只要在改變焦點差校正鏡25a的反射面的曲率時，使子午方
向的光線矩陣和弧矢方向的光線矩陣相等即可，所以根據(jù)式(6)和
式(7)，下式(8)成立并得到下式(9)。數(shù)學式8<formula>formula see original document page 18</formula>
數(shù)學式9
<formula>formula see original document page 18</formula> …(9)
通過以滿足該式(9)的方式使子午方向和弧矢方詢的曲率半徑 RM2、 Rs2變化，可以抑制激光Lct的子午方向和弧矢方向的像差的發(fā) 生，同時可以使激光La的大小變化。另外，如該式(9)所示，與 像差校正鏡24a、 24b的情況不同，焦點差校正鏡25a在子午方向和 弧矢方向上曲率的變化為相同的方向。此外，該式(9)中的e是激 光La向焦點差校正鏡25a的入射角，在圖l所示的情況下，為45° (由反射鏡以90。進行反射)。
圖8—1是表示焦點差校正鏡的變形狀態(tài)的圖，圖8 — 2是示意 地表示由焦點差校正鏡的變形引起的成像位置的偏移方向的圖，圖8 一3是表示焦點差校正鏡的構(gòu)造的一個例子的分解圖。在圖8—1中， 將焦點差校正鏡25a的反射面(上表面)和子午面之間的交線作為a 軸，將焦點差校正鏡25a的反射面(上表面)和弧矢面之間的交線作
為b軸。這時，以下述方式使反射面變形，在RM2、 RS2均為正的情
況下，如圖8—1所示，焦點差校正鏡25a的反射面在分別與a軸、b
軸平行的直線上形成中央凹陷的凹型，在RM2、 Rs2均為負的情況下，
在分別與a軸、b軸平行的直線上形成中央突出的凸型。
如果平行光入射至如圖8—1所示變形后的焦點差校正鏡25a， 則由于是分別在子午方向和弧矢方向上中央凹陷的凹型反射面，所以 如圖8 — 2所示從激光Lu會聚為激光L14，成像位置從變形前的P13偏移至Pi4。此外，在該圖8 — 2中示出了通過焦點差校正鏡25a使激 光的成像位置產(chǎn)生的變化，其中，該激光是子午方向和弧矢方向的像 差經(jīng)過校正的激光。這樣，求出滿足式(9)的曲率Rm2、 RS2，通過 該成像位置的偏移，使激光La在被加工物12上的光束直徑與激光L卩 在被加工物12上的光束直徑一致。
另外，如圖8 — 3所示，焦點差校正鏡25a具有圓形反射鏡251; 支撐部件252，其形狀與圓形反射鏡251大致相同；4個壓電致動器 253a—l、 253a — 2、 253b—1、 253b — 2，其可以利用壓電-反壓電效 應，通過施加電壓而準確地控制長度；以及固定部件254，其用于固 定圓形反射鏡251的中央部分的高度。壓電致動器253a—1、 253a — 2在a軸和圓形反射鏡251的外周之間的交點附近的2個位置處，固 定在圓形反射鏡251的背面和支撐部件252的正面。另外，壓電致動 器253b—l、 253b — 2在b軸和圓形反射鏡251的外周之間的交點附 近的2個位置處，固定在圓形反射鏡251的背面和支撐部件252的正 面。另外，固定部件254由規(guī)定長度的不伸縮的材料構(gòu)成，以連接圓 形反射鏡251的背面的中央部分和支撐部件252的正面的中央部分的 方式固定。壓電致動器253a—l、 253a—2、 253b—l、 253b —2以及 固定部件254，與圓形反射鏡251、支撐部件252之間，通過螺栓緊 固、釬焊以及由粘接劑進行粘接等適當?shù)姆椒ㄟM行固定。此外，在上 述構(gòu)造的焦點差校正鏡25a的情況下，為了對焦點差進行校正，使全 部壓電致動器253a—l、 253a — 2、 253b—1、 253b — 2的長度向相同 的方向變化。另外，在此情況下，也需要預先求出各壓電致動器253a —1、 253a — 2、 253b—l、 253b — 2的長度與此時的焦點差校正鏡25a 的a軸以及b軸方向的曲率rm2、 R^之間的關(guān)系。
下面，說明使用焦點差校正鏡25a進行2條光路的焦點差校正 的方法。在這里，處于已經(jīng)由像差校正鏡24a、 24b對各激光La、 L卩 的成像形狀進行了校正的狀態(tài)，因此該校正值己經(jīng)設定在像差校正鏡 控制功能51中。首先，在例如加工頭的高度為基準值(0pm)時， 以當前的焦點差校正鏡25a的曲率(對應的各壓電致動器的長度)的 狀態(tài)，基于控制部50的加工控制功能53的指示，在被加工物12上開孔并進行激光試加工。然后，由拍攝單元41拍攝加工出的孔的形 狀。
在2束激光La、 L卩之間存在焦點差的情況下，激光La、 L卩的 孔形狀(光束形狀)不同。因此，首先，測定加工頭的高度和激光La、 L|3的孔形狀之間的關(guān)系，判斷哪條光路的焦點短。在這里，由于焦 點差校正鏡25a插入在激光La的光路中，所以將激光L卩作為光路 的基準。其結(jié)果，在激光La的焦點比激光L|3的焦點短的情況下， 焦點差校正鏡控制功能52以使焦點差校正鏡25a的a軸方向和b軸 方向的曲率RM2、 Rs2滿足式(9)的方式，改變各壓電致動器的長度， 使激光La的焦距變長。在此情況下，只要使各壓電致動器以變短的 方式變化即可。另外，相同地，通過加工控制功能53對被加工物12 進行激光試加工，測定最終得到的孔形狀和加工頭的禽度之間的關(guān) 系。這時，如果激光Lct的焦距向激光Lp的焦距靠近，則按照式(9) 的限制，繼續(xù)使壓電致動器的長度向相同的方向(縮短)逐漸變化， 通過重復上述步驟，求出使2束激光La、 L|3的焦點相等的壓電致動 器的長度。在這里，2束激光Lou L卩的焦點相等是指，2束激光的 焦距差落在規(guī)定的可容許范圍內(nèi)。
另一方面，在激光La的焦點比激光L(3的焦點長的情況下，焦 點差校正鏡控制功能52使各壓電致動器的長度以規(guī)定量向變長的方 向變化，從而縮短激光La的焦距。這時，壓電致動器的長度的變化 量也是在式(9)的限制下變化的。然后，相同地，通過加工控制功 能53對被加工物12進行激光試加工，測定最終得到的孔形狀和加工 頭的高度之間的關(guān)系。這時，如果激光La的焦距向激光LP的焦距 靠近，則按照式(9)的限制，繼續(xù)使壓電致動器的長度向相同的方 向(變長)逐漸變化，通過重復上述步驟，求出使2束激光La、 L(3 的焦點相等的壓電致動器的長度。
將以上求出的使激光La、 L(3在被加工物12上的光束直徑大致 相等的壓電致動器的長度，作為加工條件設定在焦點差校正鏡控制功 能52中。圖7 — 2表示在以上述方式設定焦點后的狀態(tài)下，形成加工 孔后的狀態(tài)。在圖7—1中，加工孔的形狀均為大致正圓，但處于2束激光的焦點不一致的狀態(tài)，而在圖7 — 2中，則處于2束激光的焦
點一致的狀態(tài)。即，左側(cè)的激光La和右側(cè)的激光Lp的加工孔形狀 為大致正圓并且為適于進行加工的大小時的加工頭高度是一20 20nm，處于焦點一致的狀態(tài)。
在隨后進行的加工中，焦點差校正鏡控制功能52針對焦點差校 正鏡25a進行設定，達到上述設定的壓電致動器的長度，使反射面變 形，從而使激光La的光束直徑與激光L|3在被加工物12上的光束直 徑相等，然后，通過加工控制功能53按照預先設定的加工信息，對 被加工物12進行開孔加工。
通過以上結(jié)構(gòu)，在利用控制部50的加工控制功能53進行激光 加工時，由于對于從激光振蕩器20輸出，通過掩模21并由第l偏轉(zhuǎn) 單元22分光后的激光La，在其光路上配置有像差校正鏡24a和焦點 差校正鏡25a，另外，在激光LP的光路上配置有像差校正鏡24b， 所以可以對被加工物12上的像差進行校正，同時使2束激光La、 LJ3 在被加工物12上的光束直徑大致相等。
此外，在上述說明中，對僅在激光La的光路上設置焦點差校正 鏡25a的情況進行了說明，但只要在分光后的多條光路的至少1條光 路上設置焦點差校正鏡即可。即，也可以僅在激光LP的光路上設置 焦點差校正鏡，也可以分別設置在激光La、 LP的光路上。
另外，在上述說明中，將像差校正鏡24a、 24b設置在激光La、 L卩的光路上，但在構(gòu)成為不會使照射在被加工物12上的激光產(chǎn)生像 差的情況下，不需要設置像差校正鏡24a、 24b。在此情況下，取代 像差校正鏡24a、 24b，而單純設置將激光Lcx、 Lp反射并引導至光路 的固定反射鏡。
另外，在上述說明中示出了在像差校正時，以使2束激光Lou L|3的成像位置的中心位置不變的方式，按照式(5)使像差校正鏡 24a、 24b的反射面變化，由此校正像差的情況，但也可以以不按照 式(5)的限制的方式而使像差校正鏡24a、 24b的反射面變化，由此 進行像差校正。即，也可以在以不按照式(5)的方式改變像差校正 鏡24a、 24b的反射面，并進行2束激光Lot、 L卩的像差校正后，按照式(9)使焦點差校正鏡25a的反射面變化，對包含由像差校正鏡 24a、 24b進行像差校正而產(chǎn)生的焦點差的2束激光Lou L卩的焦點差 進行校正。
根據(jù)本實施方式1，由于在從激光振蕩器20射出并進行分光后 的多束激光的光路的至少1條光路上設置焦點差校正鏡25a，所以可 以使多束激光在被加工物12上的光束直徑成為相同的大小，而不會 產(chǎn)生像差。另外，由于在從激光振蕩器20射出并進行分光后的多束 激光的光路上設置像差校正鏡24a、 24b，所以可以對由子午方向的 成像位置和弧矢方向的成像位置的差異而產(chǎn)生的成像形狀進行校正， 使被加工物12上表面的激光形狀(孔形狀)成為最接近正圓的狀態(tài)。 另外，由于以不改變成像位置的中心位置的方式利用像差校正鏡 24a、 24b進行像差校正，所以可以獨立地對多條光路上的激光的焦 點差和各激光的像差進行校正。
實施方式2
圖9是表示本發(fā)明所涉及的激光加工裝置的實施方式2的結(jié)構(gòu) 的一個例子的圖。該激光加工裝置是在實施方式1的圖1的激光加工 裝置的基礎(chǔ)上，將激光Lcu L(3的光路上的焦點差校正鏡25a置換為 固定反射鏡23b，另外，控制部50具有除去焦點差校正鏡控制功能 52后的結(jié)構(gòu)。
艮P，在激光La的光路上配置有像差校正鏡24a，其反射激光 La，同時，對在被加工物12的上表面上，由子午面和弧矢面上的成 像位置的不同而產(chǎn)生的形狀進行校正；固定反射鏡23b，其反射激光 La;以及電掃描器26a，其使激光La在XY工作臺ll上沿規(guī)定的方 向進行掃描。
另外，在激光L(3的光路上配置有固定反射鏡23a，其將分光 后的激光L(3反射并引導至光路；像差校正鏡24b，其反射激光L(3， 同時，對在被加工物12的上表面上，由子午面和弧矢面上成像位置 的不同而產(chǎn)生的形狀進行校正；電掃描器26b，其使激光LP沿與電 掃描器26a使激光La在XY工作臺11上進行掃描的方向不同的方向
22進行掃描。
另外，在本實施方式2中，同樣按照上述式(5)，使像差校正
鏡24a、 24b的反射面的子午方向曲率R^和弧矢方向曲率Rw變化。 由此，可以對由第1偏轉(zhuǎn)單元22分光后的2束激光La、 LP各自產(chǎn) 生的子午方向和弧矢方向的像差進行校正，而不使像差校正前后成像 位置的中心位置變化。此外，對于與實施方式1相同的結(jié)構(gòu)要素，標 注相同的標號，省略其說明。另外，由于像差校正處理的方法也與實 施方式1相同，所以省略其說明。
根據(jù)本實施方式2，由于在從激光振蕩器20射出并進行分光后 的多束激光的光路上設置像差校正鏡24a、 24b，所以可以對各激光 的子午方向和弧矢方向的像差進行校正，而不使子午方向的成像位置 和弧矢方向的成像位置之間的中點即成像位置的中心位置變化。
實施方式3
在實施方式1、 2中，以構(gòu)成為配置在由第1偏轉(zhuǎn)單元22分光 后的多束激光的光路上的電掃描器的個數(shù)相等的激光加工裝置的情 況為例進行了說明，但本發(fā)明也適用于其他結(jié)構(gòu)的激光加工裝置。
圖10是表示本發(fā)明所涉及的激光加工裝置的實施方式3的結(jié)構(gòu) 的一個例子的圖。該激光加工裝置與實施方式1的圖1的激光加工裝 置相比，光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同。即，在實施方式l所示的激光加工裝 置中，如上述所示，具有構(gòu)成為使配置在分光后的各光路上的電掃描 器個數(shù)相同的光學系統(tǒng)，但在本實施方式3的激光加工裝置中，具有 構(gòu)成為使配置在分光后的各光路上的電掃描器個數(shù)不同的光學系統(tǒng)。
更具體地說，本實施方式3的光學系統(tǒng)具有延遲器23c，其將 從激光振蕩器20射出的直線偏振激光Lo轉(zhuǎn)換為圓偏振激光Lc;掩 模21，其從激光Lc中截取所需部分的激光L，以使加工孔成為期望 的大小、形狀；固定反射鏡23d，其將激光L反射并引導至規(guī)定的光 路；像差校正鏡24c，其反射激光L，同時，對由第1偏轉(zhuǎn)單元22 分光的一側(cè)的激光Lb的像差進行校正；第1偏轉(zhuǎn)單元22，其由偏振 分光器等構(gòu)成，用于將由像差校正鏡24c反射的激光L，分光為透射的激光(以下也稱為主光束)La和反射的激光(以下也稱為副光束) Lb;第2偏轉(zhuǎn)單元28，其由偏振分光器等構(gòu)成，用于將分光后的主 光束La和副光束Lb混合(mix)，并引導至大致相同的光路；電掃 描器29a、 29b，它們使來自第2偏轉(zhuǎn)單元28的混合后的激光La、 Lb在XY工作臺11上沿彼此不同的方向進行掃描；以及fe透鏡31， 其使混合后的激光La、 Lb在被加工物12上聚光。
在這里，在主光束La的光路上配置有焦點差校正鏡25b，其 反射主光束La，同時，使主光束La的成像位置變化；以及像差校正 鏡24d，其反射主光束La，同時，對由主光束La的子午面和弧矢面 上成像位置的不同而產(chǎn)生的形狀進行校正。
另外，副光束Lb的光路上配置有電掃描器32a，其反射副光 束Lb，同時，使副光束Lb在XY工作臺11上沿X軸方向進行掃描； 以及電掃描器32b，其反射副光束Lb，同時，使副光束Lb在XY工 作臺11上沿Y軸方向進行掃描。電掃描器32a配置為電反射鏡33a 的旋轉(zhuǎn)軸沿X軸方向，電掃描器32b配置為電反射鏡33b的旋轉(zhuǎn)軸 沿Y軸。另外，上述電掃描器32a、 32b也稱為副電掃描器32。
此外，對于與實施方式1相同的結(jié)構(gòu)要素，標注相同的標號并 省略其說明。另外，在該圖10中，省略拍攝單元和控制部的圖示， 其中，該控制部對激光振蕩器20、主電掃描器29、副電掃描器32、 像差校正鏡24c、 24d以及焦點差校正鏡25b進行控制。
在這里，對上述結(jié)構(gòu)的激光加工裝置的動作進行說明。從激光 振蕩器射出的直線偏振激光Lo，由延遲器23c變?yōu)閳A偏振激光Lc， 通過掩模而變?yōu)橐?guī)定大小和形狀的激光L。然后，該激光L由固定反 射鏡23d和像差校正鏡24c進行反射而入射至第1偏轉(zhuǎn)單元22。通 過第l偏轉(zhuǎn)單元22分光為偏振方向與入射面垂直的P波的激光和偏 振方向與入射面平行的S波的激光。
透過第l偏轉(zhuǎn)單元22的激光(主光束)La，經(jīng)由焦點差校正鏡 25b和像差校正鏡24d而引導至第2偏轉(zhuǎn)單元28。另一方面，由第1 偏轉(zhuǎn)單元22反射的激光(副光束)Lb，通過副電掃描器32a、 32b 沿2個軸方向進行掃描后，引導至第2偏轉(zhuǎn)單元28。在這里，主光束La始終在相同的位置被引導至第2偏轉(zhuǎn)單元28，但通過控制電掃 描器32a、 32b的擺動角，可以調(diào)整副光束Lb向第2偏轉(zhuǎn)單元28入 射的位置和角度。
然后，主光束La由第2偏轉(zhuǎn)單元28進行反射，副光束Lb透過 第2偏轉(zhuǎn)單元28，從而將2束激光La、 Lb沿大致相同的光路引導至 主電掃描器29a、 29b。然后，通過電掃描器29a、 29b沿2個軸方向 進行掃描后，引導至仿透鏡31并分別在被加工物12上的規(guī)定位置 聚光，從而進行加工。這時，可以通過副電掃描器32a、 32b和主電 掃描器29a、 29b的掃描，使主光束La和副光束Lb照射在被加工物 12上的任意不同的2個點。掃描區(qū)域內(nèi)的孔加工全部結(jié)束后，可以 通過使XY工作臺11沿圖中的XY方向移動，對下一個掃描區(qū)域進 行加工。
這時，副電掃描器32a、 32b和主電掃描器29a、 29b，均由控制 部50的加工控制功能53基于預先設定的加工信息而對反射鏡角度進 行控制。
另外，像差校正鏡24c、 24d可以通過由未圖示的像差校正鏡控 制功能，在實施方式1的式(5)所示的條件下，使反射面的子午方 向和弧矢方向的曲率變化，從而將2束激光La、 Lb的成像形狀校正 為大致正圓，而不使成像位置的中心位置變化。
另外，焦點差校正鏡25b可以通過由未圖示的焦點差校正鏡控 制功能，在實施方式1的式(9)所示的條件下，使反射面的子午方 向和弧矢方向的曲率變化，從而使成像位置變化而不改變激光的成像 形狀。
在圖10的結(jié)構(gòu)中，由于不能確保像差校正鏡24c在副光束Lb 的光路上的配置位置，所以在第1偏轉(zhuǎn)單元22的前段設有用于校正 副光束Lb的像差的像差校正鏡24c。在上述結(jié)構(gòu)中，可以由像差校 正鏡24c對副光束Lb進行像差校正，但該校正的影響會波及至主光 束La。因此，優(yōu)選以副光束Lb的像差校正一主光束La的像差校正 —主光束La和副光束Lb的焦點差校正這樣的順序進行校正。此外， 主光束La的光路上的焦點差校正鏡25b和像差校正鏡24d的配置位置也可以是相反的。
該圖10是一個例子，在可以采用使激光L沒有像差的裝置結(jié)構(gòu)
的情況下，也可以不設置像差校正鏡24c、 24d，而僅設置焦點差校 正鏡25b。另外，如實施方式2所示，也可以采用不設置焦點差校正 鏡25b，而僅設置像差校正鏡24c、 24d的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本實施方式3，對于光路分支后的激光，可以以使成像位置 的中心位置不變的方式校正像差，或校正至進行像差校正后的多束激 光間在被加工物12上的光束直徑相等。
此外，上述所示的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)是一個例子，可以任意 地變更反射鏡的個數(shù)或光路數(shù)。另外，在上述說明中，像差校正鏡 24a 24d和焦點差校正鏡25a、 25b的a軸方向、b軸方向，與被加 工物12上的激光La、 Lp、 La、 Lb的子午方向、弧矢方向之間的關(guān) 系，隨著配置在像差校正鏡24a 24d、焦點差校正鏡25a、 25b，與 被加工物12之間的反射鏡的個數(shù)的不同而變化，并不具有固定的關(guān) 系。另外，如上述所示，在被加工物12上的激光La、 LP、 La、 Lb 的子午方向、弧矢方向與像差校正鏡24a 24d的a軸方向、b軸方 向不一致的情況下，只要使像差校正鏡24a 24d在平面內(nèi)進行旋轉(zhuǎn) 而使這兩者一致即可。
工業(yè)實用性
如上述所示，本發(fā)明所涉及的激光加工裝置適用于同時高精度 地進行多個孔加工的情況。
2權(quán)利要求
1. 一種激光加工裝置，其通過第1偏轉(zhuǎn)單元將激光分光為多束激光，由第2偏轉(zhuǎn)單元將經(jīng)由不同的多條光路而來的所述多束激光混合，使所述多束激光分別進行掃描，同時照射至配置于工作臺上的被加工物上的不同位置，從而進行加工，其特征在于，具有焦點差校正鏡，其設置在分光后的所述多束激光的至少1條光路上，使經(jīng)由該光路的激光在所述被加工物上的光束直徑變化；以及焦點差校正鏡控制單元，在將所述被加工物上的所述激光的照射面內(nèi)通過照射面的中心并彼此正交的2個方向作為第1和第2方向，將所述焦點差校正鏡的反射面內(nèi)與所述第1和第2方向?qū)牡?和第4方向上的所述焦點差校正鏡的曲率分別記作RM2、RS2，將所述激光相對于所述焦點差校正鏡的入射角記作θ時，其按照下述式1，該焦點差校正鏡控制單元使所述焦點差校正鏡的所述第3以及第4方向的曲率變化，式1
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于， 還具有像差校正鏡，其對所述各光路的激光的第1成像位置和第2成像位置之間的差異、即像差進行校正，第l成像位置位于包含 所述第1方向和所述激光的主光線的平面內(nèi)，第2成像位置位于包含 所述第2方向和所述激光的主光線的平面內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光加工裝置，其特征在于， 還具有像差校正鏡控制單元，其以使所述第1成像位置和所述第2成像位置的中點、即成像位置的中心位置不變的方式，使所述像 差校正鏡的反射面變化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光加工裝置，其特征在于，在將所述像差校正鏡的反射面內(nèi)與所述第1及第2方向?qū)牡?和第6方向上的所述像差校正鏡的曲率分別記作RM1、 RS1，將所述激光相對于所述像差校正鏡的入射角記作e時，所述像差校正鏡控制單元按照下述式2，使所述像差校正鏡的所述第5以及第6方向 的曲率變化，式2: RM1c0SP = -~% 。 cos 6*
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意一項所述的激光加工裝置，其特 征在于，所述像差校正鏡設置在所述多條光路上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意一項所述的激光加工裝置，其特 征在于，所述像差校正鏡設置在所述第1偏轉(zhuǎn)單元的前段的光路上，用 于對所述多條光路中的1條光路的像差進行校正，并且所述像差校正 鏡還設置在所述多條光路中除上述1條光路的其他各條光路上。
全文摘要
本發(fā)明得到一種激光加工裝置，其將1束激光分光為多束，將它們同時照射在被加工物上而進行加工，該激光加工裝置可以使分光后的各激光在被加工物上的照射區(qū)域大小相等。該激光加工裝置具有焦點差校正鏡(25a)，其配置在分光后的多束激光中的激光(Lα)的光路上，使激光(Lα)在被加工物(12)上的光束直徑變化；以及焦點差校正鏡控制功能(52)，其以使焦點差校正鏡(25a)的子午方向的成像位置和弧矢方向的成像位置不變的方式，改變焦點差校正鏡(25a)的反射面的子午方向和弧矢方向的曲率。
文檔編號B23K26/00GK101439442SQ20081017754
公開日2009年5月27日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者井島健一, 小林信高, 巖下美隆, 成瀨正史, 瀧川靖弘 申請人:三菱電機株式會社