(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出力するレーザ源と、
前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共に、該レーザビームを少なくとも３つの分離されたレーザビームにする形成手段と、
前記形成手段により形成された前記少なくとも３つの分離されたレーザビームが互いに平行となる状態で当該レーザビーム送出システムの光軸に沿って供給されるよう、前記少なくとも３つの分離されたレーザビームを互いに平行にするための平行光学素子と、
前記平行光学素子からの互いに平行なレーザビームの進む方向を、ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る方向に変える収束機構と、
前記収束機構により前記ミラーの開口部を通る方向に変えられた前記少なくとも３つの分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−θレンズに向かう方向に変える前記ガルバノメータ装置と、
前記複数の分離されたレーザビームの焦点を処理対象に合わさせる前記Ｆ−θレンズとを備え、
前記少なくとも３つの分離されたレーザビームが前記ガルバノメータ装置に近づくにつれて、前記少なくとも３つの分離されたレーザビームが相互に収束され、このように生成された光レーザビーム全てが前記ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通過するようにしたことを特徴とするレーザビーム送出システム。
【請求項２】
前記形成手段は、コンピュータ生成ホログラムを有し、
該コンピュータ生成ホログラムは、像面で光レーザビームを少なくとも３つの分離されたレーザビームに分離させるものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項３】
前記３つの分離されたレーザビームが互いに平行となる状態で当該レーザビーム送出システムの光軸に沿って供給されるよう、前記コンピュータ生成ホログラムによって生成された前記３つの分離されたレーザビームを平行にするための平行光学素子を前記像面近傍に配置したことを特徴とする請求項２に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項４】
前記平行光学素子と前記ガルバノメータ装置のミラーとの間にイルミネーションプリズムを配置して、前記３つの分離されたレーザビームが前記ガルバノメータ装置に近づくにつれて、前記３つの分離されたレーザビームを相互に収束させ、このように生成された光レーザビーム全てがガルバノメータ装置のミラーの開口部を通過するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザビーム送出システム。
【請求項５】
前記複数の分離されたレーザビームを前記Ｆ−θレンズ及び前記処理対象の方向に向けるため前記ガルバノメータ装置を２つ配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザビーム送出システム。
【請求項６】
前記Ｆ−θレンズは、前記２つのガルバノメータ装置と前記処理対象との間に配置され、前記Ｆ−θレンズは、前記複数の分離されたレーザビームの夫々が前記処理対象に入射する前に焦点に集められるよう前記処理対象と十分な間隔を置いて配置されたことを特徴とする請求項５に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項７】
前記Ｆ−θレンズは、前記２つのガルバノメータ装置と前記処理対象との間に配置され、前記処理対象は、前記Ｆ−θレンズの焦点面となる位置に配置されたことを特徴とする請求項５に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項８】
前記レーザビームはガウスプロフィールを有し、前記コンピュータ生成ホログラムは、該ガウスプロフィールを有するレーザビームを、夫々が実質的にフラットトップポーションプロフィールを有する３つの分離されたレーザビームに変換することを特徴とする請求項２に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項９】
レーザビームを出力するレーザ源と、
前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共に、該レーザビームを複数の分離されたレーザビームにする形成手段と、
前記形成手段により形成された前記複数の分離されたレーザビームの進む方向を、ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る方向に変える収束機構と、
前記収束機構により前記ミラーの開口部を通る方向に変えられた前記複数の分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−θレンズに向かう方向に変える前記ガルバノメータ装置と、
前記複数の分離されたレーザビームの焦点を処理対象に合わさせる前記Ｆ−θレンズと、
を備え、
前記収束機構は、ドライブに接続されたイルミネーションプリズムを有し、該ドライブは、前記ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る前記複数の分離されたレーザビームの収束の度合いを調節するため、当該レーザビーム送出システムの光軸に沿って前後方向に前記イルミネーションプリズムを移動させることを特徴とするレーザビーム送出システム。
【請求項１０】
前記イルミネーションプリズムは、前記ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る前記レーザビームの収束を促進するため、当該レーザビーム送出システムの光軸に垂直となるように延びる１組の対向平面と、当該レーザビーム送出システムの光軸に対して鋭角をなすように延びる１組の傾斜面と、を有することを特徴とする請求項９に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項１１】
レーザビームを出力するレーザ源と、
前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共に、該レーザビームを３つの分離されたレーザビームにする形成手段と、
前記形成手段により形成された前記３つの分離されたレーザビームの進む方向を、ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る方向に変える収束機構と、
前記収束機構により前記ミラーの開口部を通る方向に変えられた前記３つの分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−θレンズに向かう方向に変える前記ガルバノメータ装置と、
前記３つの分離されたレーザビームの焦点を処理対象に合わさせる前記Ｆ−θレンズと、
を備え、
前記３つの分離されたレーザビームが前記ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通過するよう、１組のプリズムが、前記３つの分離されたレーザビームのうちの２つのビームが中央ビームに対して収束することを促進し、該１組のプリズムは、前記３つの分離されたレーザビームの集光の度合いを調節するため前記光軸に沿って前後方向の移動が可能であることを特徴とするレーザビーム送出システム。
【請求項１２】
前記１組のプリズムは、前記３つの分離されたレーザビームの収束の度合いを調節するため、光軸に垂直かつ３つに分離された方向に垂直な回転軸に対して回転可能であることを特徴とする請求項１１に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項１３】
レーザビームを出力するレーザ源と、
前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共に、該レーザビームを３つの分離されたレーザビームにする形成手段と、
前記形成手段により形成された前記３つの分離されたレーザビームの進む方向を、ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る方向に変える収束機構と、
前記収束機構により前記ミラーの開口部を通る方向に変えられた前記３つの分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−θレンズに向かう方向に変える前記ガルバノメータ装置と、
前記３つの分離されたレーザビームの焦点を処理対象に合わさせる前記Ｆ−θレンズと、
を備え、
前記３つの分離されたレーザビームが前記ガルバノメータ装置の第１ミラーの開口部を通過するよう、１組の屈折ミラーが設けられており、前記３つの分離されたレーザビームのうちの２つのビームが中央ビームに対して収束することを促進し、前記１組の屈折ミラーは、前記３つの分離されたレーザビームの収束の度合いを調節するため前記光軸に沿って前後方向に移動が可能であることを特徴とするレーザビーム送出システム。
【請求項１４】
前記形成手段は、一連のビームスプリッタを有し、該一連のビームスプリッタは、当該レーザビーム送出システムの光軸に平行な、供給された前記レーザビームの一部分を反射すると共に、供給された前記レーザビームの残りの部分を通過させることを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項１５】
前記形成手段は、ビームスプリッタ装置を有し、該ビームスプリッタ装置は、当該レーザビーム送出システムの前記光軸に平行となるよう供給される少なくとも３つの分離されたレーザビームに、供給された前記レーザビームを分離し、該ビームスプリッタ装置は、前記レーザビームの一部分を通過させると共に、供給された前記レーザビームの残りの部分を反射する部分反射面を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項１６】
レーザビームを出力するレーザ源と、
前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共に、該レーザビームを３つの分離されたレーザビームにするコンピュータ生成ホログラムを有する形成手段と、
前記形成手段により形成された前記３つの分離されたレーザビームの進む方向を、ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る方向に変える第１及び第２イルミネーションプリズムと、第１及び第２イルミネーションプリズム間に配置された３つの個別のシャッターとを有する収束機構と、
前記収束機構により前記ミラーの開口部を通る方向に変えられた前記３つの分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−θレンズに向かう方向に変える前記ガルバノメータ装置と、
前記３つの分離されたレーザビームの焦点を処理対象に合わさせる前記Ｆ−θレンズと、
前記コンピュータ生成ホログラムと、第１及び第２イルミネーションプリズムと、前記３つの個別のシャッターとが全て回転モジュールに支持されると共に収納され、前記光軸に関して前記回転モジュールを回転させるため、前記回転モジュールに回転ドライブが接続されたことを特徴とするレーザビーム送出システム。
【請求項１７】
レーザビームを出力するレーザ源と、
前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共に、該レーザビームを３つの分離されたレーザビームにする形成手段と、
前記形成手段により形成された前記３つの分離されたレーザビームの進む方向を、ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る方向に変える収束機構と、
前記収束機構により前記ミラーの開口部を通る方向に変えられた前記３つの分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−θレンズに向かう方向に変える前記ガルバノメータ装置と、
前記３つの分離されたレーザビームの焦点を処理対象に合わさせる前記Ｆ−θレンズと、
２つの外側ビームを中央ビームに対して間隔を置いて配置するためのスプレッダモジュールと、
前記中央ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔を調節するべく、第１の１組のプリズムの第２の１組のプリズムとの間隔を空ける調節機構とを備えることを特徴とするレーザビーム送出システム。
【請求項１８】
前記調節機構は、夫々のプリズムを光軸に垂直かつ少なくとも３つに分離された方向に垂直な回転軸に関して回転させると共に、前記中央ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔の調節の支援を行う回転機構を有することを特徴とする請求項１７に記載のレーザビーム送出システム。
【請求項１９】
レーザビームを出力するレーザ源と、
前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共に、該レーザビームを３つの分離されたレーザビームにする形成手段と、
前記形成手段により形成された前記３つの分離されたレーザビームの進む方向を、ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る方向に変える収束機構と、
前３つの分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−θレンズに向かう方向に変える前記ガルバノメータ装置と、
前記３つの分離されたレーザビームの焦点を処理対象に合わさせる前記Ｆ−θレンズと、
２つの外側ビームを中央ビームに対して放射状になるよう間隔を置いて配置するためのスプレッダモジュールと、前記中央ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔を調節するべく、第１の１組のプリズムの第２の１組のプリズムとの間隔を空けさせる調節機構と、を有し、前記スプレッダモジュール及び前記調節機構は回転モジュールに収納され、当該レーザビーム送出システムの光軸に関して前記回転モジュールを回転させるための回転ドライブが前記回転モジュールに接続されたことを特徴とするレーザビーム送出システム。
【請求項２０】
レーザビームを出力するレーザ源と、
前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共に、該レーザビームを複数の分離されたレーザビームにする形成手段と、
前記形成手段により形成された前記複数の分離されたレーザビームの進む方向を、ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る方向に変える収束機構と、
前記収束機構により前記ミラーの開口部を通る方向に変えられた前記複数の分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−θレンズに向かう方向に変える前記ガルバノメータ装置と、
前記複数の分離されたレーザビームの焦点を処理対象に合わさせる前記Ｆ−θレンズと、
前記収束機構と前記ガルバノメータ装置との間に配置されたレーザビームを螺旋旋回させるためのトレパニングモジュールを有し、該トレパニングモジュールは、当該レーザビーム送出システムの光軸に沿って配置され、該光軸と同心とされた、連続的に間隔を置いて配置された第１及び第２の回転ウエッジプリズムを有することを特徴とするレーザビーム送出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一のビームを複数の等しい大きさ及び形のレーザビームに分離し、この複数のビームを部分的に修正して最終的に１つの対象に向ける、例えば基板のような対象の所望の面を効果的に加工処理するレーザビーム送出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
単一のレーザビームを複数の異なるビームに分離することは従来から知られているが、現在利用可能なシステムの多くは、操作が非常に面倒であり、かつ、一旦レーザビームを複数のレーザビームに分離するとそのレーザビームを効率的に処理することができない。特に、現在利用可能である従来から知られているシステムにおいては、分離されたレーザビームを処理対象の所望の面に効率よくかつ迅速に向け直すことができず、レーザビーム送出システムに望まれる正確さが実現されていない。
【０００３】
通常、レーザビームは、システムに固有の光学系により、収束されるか又は修正され、処理対象の「焦点加工（focal point machining )」又は「結像(imaging )」を提供する。焦点加工は従来からよく知られている技術であり、一般的に、レーザＬ（図１参照）からのレーザビームＢをリピートポジショナ又はガルバノメータに供給し、供給されたレーザビームＢを、リピートポジショナ又はガルバノメータ（わかりやすくするためにこのうちの一方のみが図示されている）のミラーＭにより収束レンズＦに反射させることを含む。収束レンズＦは、供給されたビームを処理対象Ｏに集中させる。焦点加工の目的は、レーザビームＢからのエネルギー全てを集中させることにより、そのエネルギーを処理対象Ｏの表面の所望の箇所Ｓに収束させることである。この場合、処理対象Ｏを、収束レンズＦの焦点面ＦＰに等しい距離だけ収束レンズＦから離しておくことが望ましい。この結果、処理対象Ｏの表面上の所望の領域又は箇所Ｓに供給されたビーム全てを収束させ、処理対象Ｏに所望の開口又は特徴を形成することができる。
【０００４】
結像もまた従来からよく知られた技術であるが、こちらは、通常、処理対象Ｏの所望の開口又は特徴を、より高度な技巧とより厳しい許容誤差とでもって処理することが含まれる。「焦点加工」の場合、レーザビームＢはレーザＬ（図２参照）からリピートポジショナ又はガルバノメータ（わかりやすくするためにこのうちの一方のみが図示されている）に供給され、供給されたレーザビームＢを、リピートポジショナ又はガルバノメータのミラーＭにより収束レンズＦに反射させる。収束レンズＦは、供給されたビームを処理対象Ｏに集中させる。結像の目的は、処理対象Ｏの表面上に、供給されたレーザビームの開口領域の像を写すことである。この目的ために、処理対象Ｏを、収束レンズＦの焦点面ＦＰより長い距離だけ処理対象Ｏから離すようにする。この場合、従来の結像幾何学レンズ方程式を使って処理パラメータが決定及び／又は算出され、対象は結像システムの像比率に最適化される。この方程式や教示は従来からよく知られているが、さらなる詳細な解説は提供されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術における上述のような不十分な点及び不都合な点を克服することである。
本発明の別の目的は、単一のレーザビームを複数の等しい大きさ及び形のレーザビーム、好ましくは２本又は３本以上の別個のレーザビームに分離することであり、これらの等しい大きさ及び形のレーザビームは、実質又は疑似フラットトップ形を有するか又は処理のために最適化された特別な形を備えるように形成される。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、一旦レーザ送出システムにより分離された別個の等しい大きさ及び形のレーザビームのそれぞれを平行にし、その平行かつ分離されたレーザビームそれぞれを処理対象に供給することである。
本発明のさらなる目的は、レーザビーム送出システムの光軸に沿ったイルミネーションプリズムを設け、３本の異なるレーザビームを重ねて又は部分的に重ねてリピートポジショニングシステム、例えばガルバノメータ、の第１ミラーに収束させることである。この結果、３本の重なったビームはリピートポジショニングシステムのミラーの開口部内にのみ放射されて開口部を照らし、供給されたレーザビーム全てがリピートポジショニングシステムにより処理対象に確実に反射されて、レーザビーム送出システムの効率を最大限に高めることができる。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、レーザビーム送出システムの光軸に沿ってイルミネーションプリズムを移動させるための調節機構を提供し、収束の程度又は別個の平行なビームの重なり、そしてビームがＦ−θレンズに入る際の３本の異なる平行なビームの再拡張及び最終分離を調節することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、複数の別個のレーザビーム、例えば２本又は３本以上の別個のレーザビーム、が処理対象の所望の面を加工することのできるレーザビーム送出システムを提供し、レーザビーム送出システムの効率を改善することである。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、供給されたレーザビームを修正するトレパニングモジュールを提供し、各レーザビームが半径方向に内側に向かって又は半径方向に外側に向かって互いと調和を取りながら螺旋旋回するように制御することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のレーザビーム送出システムは、レーザビームを出力するレーザ源と、前記レーザ源からのレーザビームの出力を受けると共に、該レーザビームを複数の分離されたレーザビームにする形成手段と、前記複数の分離されたレーザビームの進む方向を、ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る方向に変える収束機構と、前記複数の分離されたレーザビームの進む方向を、Ｆ−θレンズに向かう方向に変えるガルバノメータ装置と、前記複数の分離されたレーザビームの焦点を処理対象に合わさせるＦ−θレンズと、を有することを特徴とする。
【００１１】
前記形成手段は、コンピュータ生成ホログラムを有し、該コンピュータ生成ホログラムは、像面で光レーザビームを少なくとも３つの分離されたレーザビームに分離させるものであることが好ましい。
また、前記３つの分離されたレーザビームが互いに平行となる状態で当該レーザビーム送出システムの光軸に沿って供給されるよう、前記コンピュータ生成ホログラムによって生成された前記３つの分離されたレーザビームを平行にするための平行光学素子を前記像面近傍に配置してもよい。
【００１２】
更に、前記平行光学素子と前記ガルバノメータ装置のミラーとの間にイルミネーションプリズムを配置して、前記３つの分離されたレーザビームが前記ガルバノメータ装置に近づくにつれて、前記３つの分離されたレーザビームを相互に収束させ、このように生成された光レーザビーム全てがガルバノメータ装置のミラーの開口部を通過するようにしてもよい。
【００１３】
また、前記複数の分離されたレーザビームを前記Ｆ−θレンズ及び前記処理対象の方向に向けるため２つのガルバノメータ装置を配置してもよい。前記Ｆ−θレンズは、前記２つのガルバノメータ装置と前記処理対象との間に配置され、前記Ｆ−θレンズは、前記複数の分離されたレーザビームの夫々が前記処理対象に入射する前に焦点に集められるよう前記処理対象と十分な間隔を置いて配置してもよい。
【００１４】
また、前記Ｆ−θレンズは、前記２つのガルバノメータ装置と前記処理対象との間に配置され、前記処理対象は、前記Ｆ−θレンズの焦点面となる位置に配置されてもよい。前記レーザビームはガウスプロフィールを有し、前記コンピュータ生成ホログラムは、該ガウスプロフィールを有するレーザビームを、夫々が実質的にフラットトップポーションプロフィールを有する３つの分離されたレーザビームに変換することが好ましい。
【００１５】
前記収束機構は、ドライブに接続されたイルミネーションプリズムを有し、該ドライブは、前記ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る前記複数の分離されたレーザビームの収束の度合いを調節するため、前記光軸に沿って前後方向に前記イルミネーションプリズムを移動させるようにしてもよい。
【００１６】
前記イルミネーションプリズムは、前記ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通る前記レーザビームの収束を促進するため、当該レーザビーム送出システムの光軸に垂直となるように延びる１組の対向平面と、当該レーザビーム送出システムの光軸に対して鋭角をなすように延びる１組の傾斜面と、を有するものでもよい。
【００１７】
前記３つの分離されたレーザビームが前記ガルバノメータ装置の開口部を通過するよう、１組のプリズムが、前記３つの分離されたレーザビームのうちの２つのビームが中央ビームに対して収束することを促進し、該１組のプリズムは、前記複数の分離されたレーザビームの集光の度合いを調節するため前記光軸に沿って前後方向の移動が可能であるものでもよい。
【００１８】
前記１組のプリズムは、また、前記複数の分離されたレーザビームの収束の度合いを調節するため、光軸に垂直かつ少なくとも３つに分離された方向に垂直な回転軸に対して回転可能であることが好ましい。前記３つの分離されたレーザビームが前記ガルバノメータ装置の第１ミラーの開口部を通過するよう、１組の屈折ミラーが、前記３つの分離されたレーザビームのうちの２つのビームが中央ビームに対して収束することを促進し、前記１組の屈折ミラーは、前記複数の分離されたレーザビームの収束の度合いを調節するため前記光軸に沿って前後方向に移動が可能であることが好ましい。
【００１９】
前記レーザは、一連のビームスプリッタの方向に向けられ、該一連の部分反射ビームスプリッタは、当該レーザビーム送出システムの光軸に平行な、供給された前記レーザビームの一部分を反射すると共に、供給された前記レーザビームの残りの部分を通過させるようにしてもよい。
【００２０】
前記レーザビームはビームスプリッタ装置に供給され、該ビームスプリッタ装置は、当該レーザビーム送出システムの前記光軸に平行となるよう供給される少なくとも３つの分離されたレーザビームに、供給された前記レーザビームを分離し、該ビームスプリッタ装置は、前記レーザビームの一部分を通過させると共に、供給された前記レーザビームの残りの部分を反射する部分反射面を有するものでもよい。
【００２１】
ホログラムと、第１及び第２イルミネーションプリズムと、３つの個別のシャッターとが全て回転モジュールに支持されると共に収納され、前記光軸に関して前記回転モジュールを回転させるため、前記回転モジュールに回転ドライブが接続されたことが好ましい。
【００２２】
当該レーザビーム送出システムは、２つの外側ビームを中央ビームに対して間隔を置いて配置するためのスプレッダモジュールを有し、調節機構が、前記中央ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔を調節するべく、第１の１組のプリズムの第２の１組のプリズムとの間隔を空けるようにしたものでもよい。
【００２３】
前記調節機構は、また、夫々のプリズムを光軸に垂直かつ少なくとも３つに分離された方向に垂直な回転軸に関して回転させると共に、前記中央ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔の調節の支援を行う回転機構を有するものであってもよい。当該レーザビーム送出システムは、２つの外側ビームを中央ビームに対して放射状になるよう間隔を置いて配置するためのスプレッダモジュールと、前記中央ビームに対する前記２つの外側ビームの間隔を調節するべく、第１の１組のプリズムの第２の１組のプリズムとの間隔を空けさせる調節機構と、を有し、前記スプレッダモジュール及び前記調節機構は回転モジュールに収納され、前記光軸に関して前記回転モジュールを回転させるための回転ドライブが前記回転モジュールに接続されたものでもよい。
【００２４】
当該レーザビーム送出システムは、前記収束機構と前記ガルバノメータ装置との間に配置されたトレパニングモジュールを有し、該トレパニングモジュールは、当該レーザビーム送出システムの前記光軸に沿って配置され、該光軸と同心とされた、連続的に間隔を置いて配置された第１及び第２の回転ウエッジプリズムを有することが好ましい。
【００２５】
以下の説明から明らかなように、本願明細書及び添付の請求項に用いられている「重なる」という用語は、必ずしもレーザビーム同士が物理的に重なっていたり互いに結合することを意味しない。この用語は、単純に、３本のビーム全てが十分な量だけ互いに対し又は互いに向かって十分に収束し、それにより第１ガルバノメータ装置のミラーの開口部を通り抜けることを意味する。
【００２６】
本願で用いられている「処理対象」という用語は、ＰＣボード、基板、パネル、フレックスサーキット、またその他のコンピュータ及び電子部品を包含する。それらの処理対象には小さな開口、道、穴が形成される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を添付の図面を参照しながら実施例を使って説明する。
図３（ａ）を参照して、本発明の基本要素に関する簡単な説明を行う。この例から分かるように、レーザビーム送出システム２は、通常、参照番号８で示すレーザビームスプリッタ／シェーパ／コリメータ装置にレーザビーム６を供給するために設けられたレーザ源４を備える。レーザビームスプリッタ／シェーパ／コリメータ装置８において、放出されたレーザビーム６は、複数の等しい大きさ及び形のレーザビーム、好ましくは３本の等しい大きさ及び形のレーザビームに分離される。レーザビームが、複数の等しい大きさ及び形のレーザビームにうまく分離されると、分離形成された平行なレーザビームは、処理対象１２、例えば基板、の上面１０に向けられる。
【００２８】
レーザビームとして、３５４．７ｎｍ（Ｎｄ：ＹＡＧの第３調波）の波長を備えた紫外線を放出するのが好ましい。レーザビーム６は、約２．８ｍｍ±１０％のビーム直径を備え、レーザビームモードは、ＴＥＭ００（ガウス形）であるのが好ましい。レーザＭ２は、１．３より小さいのが好ましく、その偏光率は、１００：１より大きいのが好ましい。パルス幅は、１０ｎｓであるのが好ましく、レーザビーム６のパルスエネルギーは、約４５０マイクロジュールである。９．３ミクロン、９．４ミクロン、５３２ｎｍ等、その他の様々なレーザビームも使用可能である。本発明の上述した要素の残りの特徴は、通常通りで従来技術でよく知られているため、これらについてのさらなる詳細な説明は省略する。
【００２９】
図３（ａ）を参照しながら、本発明に基づくレーザビームスプリッタ／シェーパ／コリメータ装置８について詳細に説明する。この図から分かるように、レーザビーム６は、レーザ源４によりコンピュータ生成ホログラム２０の後面２４に向けられる。レーザ源４から放出されるレーザビーム６は、通常、図３（ｂ）に示すレーザビーム形（すなわち、ガウスプロフィール）のものである。放出されたレーザビーム６は、コンピュータ生成ホログラム２０の前面２２に入る。形成手段としてのコンピュータ生成ホログラム２０は、供給されたレーザビーム６を複数の別個の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８、３０、３２に分離するように設計されており、それぞれのレーザビーム２８、３０、３２は、概ねフラットトップ形（図３（ｃ））又は最適化処理のために考案された特別な形を備える。好ましい形態では、レーザビーム６は、図３（ａ）に示すような３本の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８、３０、３２に分離される。図３（ａ）には３本のレーザビーム２８、３０、３２が示されているが、コンピュータ生成ホログラム２０は、特別な設計要件に基づいて、供給されたレーザビームを、その時の特定の利用形態に従って、より少ない数又は多い数の等しい大きさ及び形のレーザビームに分離することができるように設計されている。
【００３０】
レーザビーム６は、コンピュータ生成ホログラム２０を通して放射されるので、供給されたレーザビームは、コンピュータ生成ホログラム２０の固有の特性により修正され、その後、コンピュータ生成ホログラム２０の後面２４から３本の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８、３０、３２として像面２６に向けて放出される。３本のレーザビーム２８、３０、３２は、レーザビームが像面２６にあるとき、それぞれ図３（ｃ）に示されているのに似た波形を備える。例えば、３本の等しい大きさ及び形のレーザビームは、疑似フラットトッププロフィールのものである。
【００３１】
コンピュータ生成ホログラム２０は、初期レーザビーム６を３本の等しい大きさ及び形のレーザビームに分離し、入力レーザビーム６のガウス形（図３（ｂ）参照）を３つのフラットトップ状の形（図３（ｃ）参照）又は処理に最適なその他の適当な形に変更するように設計されている。入力レーザビームは、２．８ｍｍ±１０％で、１．３より大きなＭ２及びガウス形を備えるのが好ましい。コンピュータ生成ホログラム２０は、通常、レーザビームの形を修正して、例えば、それぞれ約１．５ｍｍの直径の３本の別個のレーザビームを出力するように設計されている。
【００３２】
一般的なシャッタ２７を、レーザビーム送出システム２の像面２６に設置する。シャッタ２７は複数の動かせる部材又はドア２９を備え、それらのドア２９は、開位置では供給された光を通し、閉位置では光を遮断して供給された光が通るのを妨げるための光トラップとして機能する。第１実施例によると、３つの開口が設けられていて、それぞれの開口は、開位置及び閉位置を有する関連するドア２９を備えている。コンピュータ生成ホログラム２０は、３本の別個のレーザビームのそれぞれがシャッタ２７のそれぞれの開口の１つを通るように設計されている。これにより、ドア２９が開位置にある時、コンピュータ生成ホログラム２０は、開口を通して光を放射し、供給された光は、その後、平行光学素子としてのコリメーティング光学系３４により平行にされる。しかしながら、関連するドア２９が閉位置にある時、コンピュータ生成ホログラム２０からの光はドア２９により遮断され、開口を通過することができない。ドア２９のそれぞれは、制御装置、モータ又はドア２９の開位置から閉位置又はその反対の移動を制御するための一般的な装置（図示せず）に電気的に連結される。シャッタ２７のドア２９の位置を適切に制御することにより、全ての光を遮断するか、１本のビーム光を遮断して残りの２本のビーム光にシャッタ２７を通り抜けさせるか、２本のビーム光を遮断して１本のビーム光にシャッタ２７を通り抜けさせるか、あるいは全ての光にシャッタ２７を通り抜けさせることが可能である。
【００３３】
３個の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８、３０、３２は、３個の全てのドア２９が開位置にある場合、像面２６を通過後、コリメーティング光学系３４に向けられる。コリメーティング光学系３４は、第１実施例では、一対の僅かな間隔で対向する凸レンズ３６、３８からなる。コリメーティング光学系３４は、３個の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８、３０、３２を平行にし、平行にされたレーザビームを光学軸Ａに沿って処理対象１２の方へ出力する。コリメーティング光学系３４は、例えば、屈折あるいは回折要素のいずれをも取ることができる。しかしながら、コリメーティング光学系３４の重要な特徴は、３個の分かれたレーザビームが平行にされ、平行にされた光線だけが光学軸Ａに沿ってコリメーティング光学系３４から処理対象１２の方へ確実に供給されるということである。
【００３４】
３個の分かれて平行にされたレーザビーム２８、３０、３２は、コリメーティング光学系３４の後面からオプティマイザとピッチコンペンセータオプティック即ちイルミネーションプリズム４０のような収束機構に向けて放射される。イルミネーションプリズム４０は、一対の対向する平面４２、４４と一対の傾斜面４６、４８とを備えることが好ましく、一対の対向する平面４２、４４はレーザビーム送出システム２の光学軸Ａに直角に延びており、一対の傾斜面４６、４８はレーザビーム送出システム２の光学軸Ａと鋭角をなす。その鋭角は７０°と９９°の間が好ましく、最も好ましくは約８９．５°である。イルミネーションプリズム４０は、図面では模式的に示されているだけであるが、モータドライブ５０に結合された調節アセンブリ４５によって支持されており、調節アセンブリ４５はイルミネーションプリズム４０をレーザビーム送出システム２の光学軸Ａに沿って軸方向に前後に移動することを容易にしている。モータドライブ５０は、イルミネーションプリズム４０をコリメーティング光学系３４の方向あるいはリピートポジショナ５２の方向に動かすことを容易にし、レーザビーム送出システム２の焦点特性を調節する。
【００３５】
レーザビーム送出システム２の光学軸Ａに直角に延びるイルミネーションプリズム４０の中央平面４２は、３個の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８、３０、３２のうちの中央ビーム３０の方向は変更しない。つまり、中央平面４２は中央ビーム３０の形状、角度、進路に実質的に影響することなく、その光線を直接通過させる。しかしながら、一対の傾斜面４６、４８の各々は、２個の平行にされた外側ビームの一つを変更するかあるいは方向を変える。即ち傾斜面４６は、平行にされたビーム２８の方向を変える一方、傾斜面４８は平行にされたビーム３２の方向を変えるため、これら２個のビームの双方は少なくとも部分的に互いに収束するかあるいはイルミネーションプリズム４０から所望の光学的な距離で中央ビーム３０と重なる。２個の外側ビーム２８と３２の中央ビーム３０上におけるこの方向変換は、３個の等しい大きさ及び形のレーザビーム２８、３０、３２が第１リピートポジショナ５２即ち第１ガルバノメータの反射ミラー５４の開口部としての有効口径ＣＡｇを通過することを可能にしている。本発明の好ましい実施例によれば、第１リピートポジショナ５２のミラー５４は図２に明確化のために模式的に示されており、一般に一対のリピートポジショナ５２、５６が３個の等しい大きさ及び形状の平行にされたビーム２８、３０、３２の方向変換のために設けられる（図２０参照）と理解されよう。
【００３６】
モータドライブ５０は、２個の外側ビーム２８、３２と中央ビーム３０の全てが実質的に第１リピートポジショナ５２の第１ミラー５４において収束するように、イルミネーションプリズム４０を支持し、第１リピートポジショナ５２の第１ミラーに対するイルミネーションプリズム４０の調節を容易にしている。一旦、３個の全てのビームが第１ミラー５４に入射し、それから反射されると、３個の全てのビーム２８、３０、３２は特定のピッチに再び拡張し始め、Ｆ−θレンズ６０に到達する前に互いに間隔を開ける。Ｆ−θレンズ６０は、第２リピートポジショナ５６（図３（ａ）には示されていない）の第２ミラー５８から再び拡張するレーザビームを後面６２で受ける多要素設計になっている。光線の拡張した３個のビームは、それから各々従来の方法でＦ−θレンズ６０に固有の光学的特性を経て変更される。最後に、変更された光線はＦ−θレンズ６０の前面６４から処理対象１２に向けて放射される。
【００３７】
本発明の好ましい実施例では、Ｆ−θレンズ６０は約７６．３ｍｍの焦点距離を有し、約３０ｍｍ×３０ｍｍの走査範囲と直径１０ｍｍの有効口径を有している。
Ｆ−θレンズ６０の前面６４から放射された光線は、目標物、基板あるいは他の処理対象１２に向けられるか映像される。処理対象１２は、Ｆ−θレンズ６０の中心から（光学軸Ａに沿って測り）約５０μの距離に置かれることが好ましい。Ｆ−θレンズ６０の前面６４から放射された光線が処理対象１２に向けられる。処理対象１２はＦ−θレンズ６０からＦ−θレンズ６０の焦点距離より大きい距離だけ離される。
【００３８】
３個の分かれたｍ字型をしたレーザビームの各々のスポットの直径は約１．２ｍｍである一方、スポットの間隔は約５．０８ｍｍである。３個の分かれたレーザビームのスポット径は、イルミネーションプリズム４０によって方向変換され約１．２ｍｍである一方、スポット径は１．２ｍｍである。
【００３９】
図４に従って、第１実施例のこの応用に関する短い説明を行う。この実施例では、前述の実施例と同一の構成要素に同一の符号が付けられており、それらの構成要素に関するそれ以上詳細な説明は行わない。
この実施例は、Ｆ−θレンズ６０に関して処理対象１２の位置の調節が唯一の修正であることを除けば、図３の実施例と実質的に同一であると理解してよい。本実施例によれば、図３の実施例のように、処理対象１２をＦ−θレンズ６０の焦点距離より大きい位置に置く代わりに、処理対象１２はＦ−θレンズ６０のより近傍に置かれる。即ち、処理対象１２は正確にＦ−θレンズ６０の焦点面に置かれる。この配置により、処理対象１２の焦点加工は、前述のように、レーザビーム送出システム２により容易に達成される。その他の全ての点については、図４の実施例は図３の実施例と同一であり、それ以上の説明は行わない。
【００４０】
図５に従って、本発明によるイメージングに対する第２実施例について詳細な説明を行う。この実施例は、第１実施例に非常に類似しているので同一の構成要素には同一の符号が付けられ、既に説明された構成要素についてはそれ以上の詳細な説明は行わない。
【００４１】
図５の第２実施例と図３の実施例との主な相違は、収束光学系の配置である。本実施例によれば、図３の単一イルミネーションプリズム４０が取り除かれ、間隔を開けて配置された２個のより小さいプリズム４１即ち収束機構に代えられる。２個の小さいプリズム４１の各々は、２個の外側ビームのうちの一つを収束するように配置されるので、外側ビーム２８、３２の各イルミネーションパスは第１リピートポジショナの鏡の有効口径ＣＡｇだけを通過する。一方、中央ビームは影響されず、２個のより小さいプリズム４１のいずれによっても変更されない。より小さいイルミネーションプリズムは双方とも調節アセンブリ４５によって連結、支持されており、図面では模式的にのみ示されているモータドライブ５０に連結されている。モータドライブ５０は２個のより小さいプリズム４１をレーザビーム送出システム２の光学軸Ａに沿って軸方向に前後に移動することを容易にしている。そのため、３個の等しい大きさ及び形の平行にされたレーザビーム２８、３０、３２の重なりの程度を必要に応じて調節するために、両プリズム４１を互いにレーザビーム送出システム２の光学軸Ａに沿って同時に前後に移動することができる。２個のより小さいプリズム４１の各々は、中央ピボット軸廻りに、中央ビーム３０に関して関連する外側ビーム２８か３２の収束角度を制御するために回転されることが好ましい。これら２個のより小さいプリズム４１の位置と方向を適切に制御することにより、２個の外側ビーム２８、３２の望ましい収束が得られ、中央ビーム３０との望ましい重なりが得られる。そのため、３個の全てのビーム２８、３０、３２は第１リピートポジショナの鏡の有効口径ＣＡｇだけを通過する。その他の全ての点については、本実施例は図３の実施例と実質的に同一である。
【００４２】
図６に従って、第１実施例のこの応用に関する短い議論を行う。この実施例では、前述の実施例と同一の構成要素に同一の符号が付けられており、それらの構成要素についてはそれ以上詳細な説明は行わない。
この実施例は、Ｆ−θレンズ６０に関して処理対象１２の位置の再配置が唯一の修正であることを除けば、図５の実施例と実質的に同一であると理解してよい。本実施例によれば、図５の実施例のように、処理対象１２をＦ−θレンズ６０の焦点距離より大きい位置に置く代わりに、処理対象１２はＦ−θレンズ６０のより近傍に置かれる。即ち、処理対象１２は正確にＦ−θレンズ６０の焦点面に置かれる。この配置により、処理対象１２の焦点加工は、前述のように、レーザビーム送出システム２により容易に達成される。その他の全ての点については、図６の実施例は図５の実施例と同一であり、それ以上の議論は行わない。
【００４３】
図７に従って、第３実施例について議論する。本実施例によれば、第２コンピュータ生成ホログラム２１が第１コンピュータ生成ホログラム２０と第１コンピュータ生成ホログラム２０の像面Ｐとの間の位置に設けられる。第２コンピュータ生成ホログラム２１は、第１実施例のように、第１コンピュータ生成ホログラムから出力された３個の分かれたレーザビームを受ける第１前面を有する。第２コンピュータ生成ホログラムは、その内部光線変換特性により、３個の分かれたレーザビームを３個の平行にされたレーザビームに収束し、３個のレーザビームを後面から出力する。これら３個の平行にされたレーザビームは出力されてシャッター２７の開口部の一つを、前述のように、関連するドア２９が開位置にある場合、通過するようにされている。その他の全ての点については、本実施例は図５の第２実施例と実質的に同一である。第１と第２コンピュータ生成ホログラム２０と２１は、レーザビームの輪郭を変更し実質的に平坦なトッププロフィールを得る手助けをする（図３（ｃ）参照）。
【００４４】
図８に従って、第３実施例のこの応用に関する短い議論を行う。この実施例では、前述の実施例と同一の構成要素に同一の符号が付けられており、それらの構成要素についてはそれ以上詳細な記述は行わない。
この実施例は、Ｆ−θレンズ６０に関して処理対象１２の位置の変更が唯一の修正であることを除けば、図７の実施例と実質的に同一であると理解してよい。本実施例によれば、図７の実施例のように、処理対象１２をＦ−θレンズ６０の焦点距離より大きい位置に置く代わりに、処理対象１２はＦ−θレンズ６０のより近傍に置かれる。即ち、処理対象１２は正確にＦ−θレンズ６０の焦点面に置かれる。この配置により、処理対象１２の焦点加工は、前述のように、レーザビーム送出システム２により容易に達成される。その他の全ての点については、図８の実施例は図７の実施例と同一である。
【００４５】
図９に示す第４実施例によれば、コリメーティング光学系は一対の浅い角度の反射器又は偏向鏡４３即ち収束機構からなる。２個の鏡４３は、図面では模式的に示されているだけであるが、モータドライブ５０に結合された調節アセンブリ４５によって支持されており、２個の鏡４３の反射面は対向している。２個の鏡４３の各々は、別の図示していない駆動機構によってピボット軸廻りに回転可能である。駆動機構は、レーザビーム送出システム２の光学軸Ａに対する、鏡４３の各々によって規定される、平面の傾斜角度を制御する。鏡４３の各々の平面と光学軸Ａとの間に形成される角度を調節することにより、２個の外側ビームが第１リピートポジショナ５２の鏡５４の有効口径ＣＡｇを容易に通過するように、関連する外側ビーム２８、３２の収束の程度を変更することができる。
【００４６】
調節アセンブリ４５は、モータ５０により、光学軸Ａに沿って前後に移動でき、更に２個の外側レーザビームの収束の程度をレーザビームが鏡４３から反射するときに調節する。その他の全ての点については、本実施例は本発明の第１実施例と実質的に同一であり、前述の構成要素に関するそれ以上詳細な説明は行わない。
【００４７】
図１０に従って、第４実施例のこの応用に関する短い議論を行う。この実施例では、同一の構成要素には同一の符号が付けられており、それらの構成要素についてはそれ以上詳細な記述は行わない。
この実施例は、Ｆ−θレンズ６０に関して処理対象１２の位置の変更が唯一の修正であることを除けば、図９の第４実施例と実質的に同一であると理解してよい。本実施例によれば、図８の実施例のように、処理対象１２をＦ−θレンズ６０の焦点距離より大きい位置に置く代わりに、処理対象１２はＦ−θレンズ６０のより近傍に置かれる。即ち、処理対象１２は正確にＦ−θレンズ６０の焦点面に置かれる。この配置により、処理対象１２の焦点加工は、前述のように、レーザビーム送出システム２により容易に達成される。その他の全ての点については、図１０の実施例は図９の実施例と同一である。
【００４８】
図１１に従って、本発明によるイメージングに対する第５の実施例について詳細に説明する。本実施例は第４実施例に非常に類似しているので、同一の構成要素には同一の符号が付けられ以前に議論された構成要素についてはそれ以上詳細な説明は行わない。
【００４９】
図１１の第５実施例と図９の実施例との主な相違は、レーザを複数の平行にされた別々のビームに分割する機構である。その他の全ての点については、本実施例は図９の実施例と実質的に同一である。
図１１と図１５を参照して、単一レーザビームを複数の平行にされたレーザビームに分割する機構を説明する。それらの図に見られるように、レーザビーム６はレーザ源４から放射され、部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ６８、７０、７２のシリーズの最初の一つ６８に向けられる。部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ６８、７０、７２は、レーザビーム送出システム２の光学軸Ａに沿って供給された光線の一部を反射する一方、供給されたレーザビーム６の残りの部分を通過させるように設計されている。本発明の一形態によれば、第１ビームスプリッタ６８は光学軸Ａと４５°の角度となるように配置され、３０／７０ビームスプリッタである。即ち、ビームスプリッタ６８は供給されたレーザビームの約３０％を光学軸Ａに沿って平行な形でビーム３２として反射する一方、供給されたレーザビーム６の残りの７０％が第１部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ６８を通過するようにされている。
【００５０】
第２部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ７０は、第１ビームスプリッタ６８から僅かな距離だけ隔たっている。第２部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ７０もまたレーザビーム送出システム２の光学軸Ａと約４５°の角度となるように配置されている。第１部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ６８を通過する残りの７０％のレーザビームは、第２部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ７０の反射面に向けられ入射する。このビームスプリッタ７０は５０／５０ビームスプリッタであるので、第２部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ７０は供給されたレーザビーム６の約５０％を反射する一方、供給されたレーザビーム６の残りの約５０％が第２部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ７０を通過する。第２部分反射ミラーあるいはビームスプリッタ７０によって反射されたレーザビームは、第１反射レーザビームに平行にビーム３０として光学軸Ａに沿って反射される。
【００５１】
第３全反射ミラー７２は、第２ビームスプリッタの隣りに配置されるので、全反射ミラー７２が第２ビームスプリッタを通過する残りの光線を全て受け、全反射ミラー７２はレーザビーム送出システム２の光学軸Ａに沿って供給された残りの光線の１００％をビーム２８として反射する。全反射ミラー７２によって反射されたレーザビームは、第１及び第２反射レーザビーム３０、３２として光学軸Ａに沿って反射される。全ての３個のビーム２８、３０、３２は、供給されたレーザビームが平行にされ、第１及び第２ビームスプリッタ並びに全反射ミラー７２は単に供給されたビームをレーザビーム送出システム２の光学軸Ａに沿って平行にされた様式で反射しているだけであるので、実質的に平行にされていると理解してよい。
【００５２】
分離されたレーザビーム間の間隔は第１ビームスプリッタ６８と、第２ビームスプリッタ７０と全反射ミラー７２との間隔を増大させるか減少させることにより容易に変更することができる。更に、当業者であれば容易にわかるように、単一のレーザビームから発せられた分離レーザビームの量は、全反射ミラー７２の前に配置されたビームスプリッタの量を変更するか、ビームスプリッタの特性を変更することにより、増大又は減少させることができる。
【００５３】
次に、図１２を参照して、第５実施例の変形例について説明する。この実施例では、上述の実施例で説明したのと同様の構成要素については、同様の参照符号を付し、説明を省略する。
この実施例は、図１１に示すものに比べてＦ−θレンズ６０に関して、処理対象１２の位置が異なっているだけであり、その他は図１１に示すものと実質的に同一である。この実施例によれば、図１１に示すように、処理対象１２をＦ−θレンズ６０の焦点面よりも大きい距離に配置する代わりに、処理対象１２をＦ−θレンズ６０に近い位置に配置する。つまり、処理対象１２を、正確にＦ−θレンズ６０の焦点面に配置する。この配置によって、上述したように、処理対象１２の焦点加工は、レーザビーム送出システム２によって容易に達成される。図１２の実施例の他の構成要素は図１１に示すものと同様である。
【００５４】
次に、図１３を参照して、本発明によるイメージングの第６実施例について詳細に説明する。
この実施例は第１実施例に極めて近似しており、同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図１３に示す第６実施例が図３の実施例と最も異なるのは、シェーピング（形造ること）とコリメーティング光学系とである。この実施例によれば、レーザビーム６は光がコリメートされている、第１のコンピュータ生成ホログラム２０を通って進む。このコリメートされた光は、コンピュータ生成ホログラム２０の前面から出て、第２のコンピュータ生成ホログラム２１の後面に供給される。この第２のコンピュータ生成ホログラム２１は、コリメートされた光をガウスプロフィールから疑似のフラットトッププロフィールに変換し、その前面から疑似のフラットトッププロフィールを出力する。この光は次に第３のコンピュータ生成ホログラム２３の後面に入り、ここでは光がシェーピングつまり形作られ、第３のコンピュータ生成ホログラム２３の前面から第１の一対のイルミネーションプリズム４０，４０’に向けて出力される。この一対のイルミネーションプリズム４０，４０’は、３つの同じ大きさ及び形のレーザビーム２８，３０，３２への変換機構である。イルミネーションプリズム４０，４０’の各々は、一対の対向する平面４２，４４を有し、この平面はレーザビーム送出システム２の光軸Ａに対して垂直であり、また、一対の傾斜面４６，４８を有し、各々はレーザビーム送出システム２の光軸２に対して鋭角をなしている。２つのイルミネーションプリズム４０，４０’は互いに反対を向き合うように配置されている。多数の開閉ドアを有するシャッタ２７が、分離ビーム２８，３０又は３２の個数を制御するために２つのイルミネーションプリズム４０，４０’の間に配置されていて、ビーム２８，３０，３２がシャッタ２７を通じて処理対象１２に向かうようになっている。
【００５６】
第２のイルミネーションプリズム４０’は２つの外側ビームを収束させ、外側ビーム２８，３２の各々のイルミネーションパスが第１のリピートポジショナ５２のミラー５４の有効口径ＣＡｇを通るようになっており、一方、中央ビーム３０は第１及び第２のイルミネーションプリズム４０，４０’によって影響を受けることなく変化しないようになっている。第２のイルミネーションプリズム４０’は、モータ５０に接続された調節アセンブリ４５に接続され、かつ支持され、第２のイルミネーションプリズム４０’がレーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って前後に移動されることができ、必要があれば、３つの同じ大きさ及び形のコリメートレーザビーム２８，３０，３２の重なりの程度を調節することができる。この第２のイルミネーションプリズム４０’を適切に制御することによって、２つの外側ビーム２８，３２の所望の収束、それによる中央ビーム３０との十分な重なりが達成され、３つのビーム２８，３０，３２の全てが第１のリピートポジショナのミラーの有効口径ＣＡｇに向けて通る。その他の構成要素は図３に示す実施例と実質的に同じである。
【００５７】
次に、図１４を参照して、第６実施例の変形例について説明する。この実施例において、同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
この実施例は、図１３に示すものに比べて、Ｆ−θレンズ６０に関して、処理対象１２の位置が異なっているだけであり、その他は図１３に示すものと実質的に同一である。この実施例によれば、図１２に示すように、処理対象１２をＦ−θレンズ６０の焦点面よりも大きい距離に配置する代わりに、処理対象１２をＦ−θレンズ６０に近い位置に配置する。つまり、処理対象１２を、正確にＦ−θレンズ６０の焦点面に配置する。この配置によって、上述したように、処理対象１２の焦点加工は、レーザビーム送出システム２によって容易に達成される。図１４の実施例の他の構成要素は図１３に示すものと同様であり、同じ構成要素について更なる説明は行わない。
【００５８】
図１６（ａ）ないし図１６（ｃ）に関して、３つの分離された平行なレーザビームの典型的な重なりは、ミラーの有効口径ＣＡｇを通る重なった光として見ることができる。図１６（ａ）に示すように、３つの分離レーザビームは、第１のリピートポジショナのミラー５４の有効口径ＣＡｇを通るとき、ある程度収束するが完全に重なることはない。
【００５９】
図１６（ｂ）に関して、レーザビームが有効口径ＣＡｇを通るとき、３つのレーザビームの実質的な重なりがある。最後に、図１６（ｃ）に示すように、３つの分離レーザビームは互いに重なり合い、本質的に結合して１つのビームとなり、第１の反射面のミラー５４の有効口径を通る。
【００６０】
次に、図１７を参照して、レーザビーム送出システム２を使用するための制御システムを説明する。コンピュータ化された制御システム７３は、第１及び第２のリピートポジショナ５２，５８の両方のドライブに接続され、光軸Ａに沿ってイルミネーション光学系アセンブリの前後への移動を制御するドライブに接続されている。イルミネーション光学系アセンブリに分離プリズム又はミラー（図５，６，７，８，１１及び１２を参照）の回転を制御するための分離モータが設けられている場合は、そのような追加のドライブが制御システム７３によって接続され、かつ制御される。レーザ源４及びシャッタ２７はドア２９の開閉を制御するための制御システムによって接続かつ制御され、レーザビーム２８，３０，３２のいくつのものが、及びいずれのものが、シャッタ２７を通ることが許容されるかを制御することが容易となる。
【００６１】
次に、図１８を参照して、Ｆ−θレンズ６０に関連する固有の問題を説明する。この図に示すように、処理対象は、そこに設けられた複数の開口を有する。全ての開口が、同じ大きさを有し配列上に同じ間隔で設けられるようになっている。しかしながら、製造公差及びＦ−θレンズ６０における他の欠陥のために、光学的ゆがみが生じ、例えば、図１８に示すように、処理対象における開口の配列が変形したり位置ずれしたりする。Ｆ−θレンズ６０における生じた欠陥は、商業的に製造するのに受容することができない。従って、本発明は、Ｆ−θレンズ６０によって生じる欠陥を補償するために制御システムを利用する。このＦ−θレンズ６０の光学的ゆがみの問題に打ち勝つため、本発明は、制御システムを利用し、そこでは、目標領域の地図が作られ、従来の態様で、Ｆ−θレンズ６０で欠陥が起こる場所、必要な補償が求められる場所を決定する。一度、そのような地図が作られると、制御システムはプログラミングすることができ、補償を求める領域における開口又は他の特徴を形成するとき、イルミネーション光学系を制御することができ、処理対象１２における所望の開口を正確な位置に形成するように、必要な補償を提供することができる。そのような補償のために、システムは、商業的製造において許容することができる配列を形成することができる。このような技術は公知であり、説明しない。
【００６２】
例えば、図１９に示すように、Ｆ−θレンズ６０における欠陥を補償するために、制御システムを適切にプログラムすることによって、均一な大きさ、形状を有し、均等に配置された開口を処理対象１２における所望の位置に形成することができる。
【００６３】
次に、図２０を参照して、本発明の使用例を簡単に説明する。図に示すように、図示しないイルミネーションプリズムを通る３つの分離ビーム２８，３０，３２があり、これらが、第１のガルボメータ５２の第１の反射ミラー５４に向けられていて、第２のガルボメータ５８の第２の反射ミラー５６に向けて反射されている。光が、第２のガルボメータ５８の第２のミラー５６で反射されると、３つの分離ビームが再度拡張を開始し、３つの分離ビーム２８，３０，３２となる。これらの３つの分離ビームは３つの処理対象１２，１２’、１２，”にレンズ６０によって焦点を合わされ、３つの別々の対象物を同時に処理することが容易となり、システムの処理能力を向上することができる。処理能力は所望の対象を同時に処理するのに用いられるレーザビームの量を増減することにより変動することが理解される。
【００６４】
次に、図２１を参照して、図１４に示す実施例の変形例を説明する。この実施例は、図１４に示す実施例と極めて似ているので、図１４に示すのと異なる構成要素について説明する。
この実施例の主な変更点は、第１の反射ミラー５４の有効口径ＣＡｇを通るレーザビーム２８，３０，３２が収束する前に、レーザビーム２８，３０，３２を収束させるトレパニングモジュール８０が追加されていることである。トレパニングモジュール８０は、第１及び第２の相互に離れて配置された回転するウエッジプリズム８２，８４を有する。ウエッジプリズム８２及び８４の両者は、レーザビーム送出システム２の光軸に沿ってかつ同心をなすように配置される。互いに離れて配置された回転するウエッジ８２，８４は、３つの集中するビーム２８，３０，３２の光軸に関して相対的に回転するように配置されている。そのような回転を容易にするために、ウエッジプリズム８２，８４の外周が、ベルト（参照番号なし）等によって回転ドライブ８６，８８に結合され、電動モータがウエッジプリズム８２，８４を回転駆動し、レーザビーム送出システム２の光軸周りに回転させる。
【００６５】
ウエッジプリズム８２及び８４は、台形断面を有し、通例の方法で、レーザビームがウエッジプリズム８２，８４を通るように、光を変えることを容易にする。つまり、各ウエッジプリズム８２，８４の第１の前面９０又は９４は、レーザビーム送出システム２の光軸に垂直に延びる面を規定し、各ウエッジプリズム８２，８４の第２の後面９２，９６はレーザビーム送出システム２の光軸に対して９０°よりも小さい角度をなす面を規定する。トレパニングモジュール８０を操作している間、ウエッジプリズム８２，８４の両方は、レーザビーム送出システム２の光軸周りに１分間に約７，０００〜２０，０００回の回転速度で回転する。しかしながら、所望のトレパニング効果（図２２参照）を達成するために、第１のウエッジプリズム８２を、第２のウエッジプリズム８４の回転数とは異なる回転数で回転させる。この結果、３つのレーザビーム２８，３０，３２が第１のウエッジプリズム８２の第１の前面に入って通過するとき、３つのレーザビーム２８，３０，３２はそれぞれ、少しだけ変化し、つまり、これらのレーザビームは第１のウエッジプリズム８２の後面９２から出ていくときに多少曲がる。この少し変化した光は第２のウエッジプリズム８４の第１の前面９４に向かい、そこで受光されてそこを通り、第２のウエッジプリズム８４の第２の後面９６から出ていくとき、同様に変化する。変化した光は、ミラー５４の有効口径ＣＡｇを通り、上述の実施例と同様、処理対象１２、または、同時に処理されるべき対象１２，１２’、１２”に向けられる。
【００６６】
第１及び第２のウエッジプリズム８２，８４の相対的な回転のために、第１のウエッジプリズム８２の後面９２から出る少し変化したレーザビーム２８，３０，３２は第２のウエッジプリズム８４の第１の前面９４に沿って異なる位置に入射する。レーザビーム２８，３０，３２の入射位置におけるそのような変化は、レーザビーム２８，３０，３２が第２のウエッジプリズム８４の第２の後面９４を通って出るとき、レーザビーム２８，３０，３２の曲げ角における変化を生じさせる。相対的な回転と、第２のウエッジプリズム８４の第１の前面に沿ったレーザビーム２８，３０，３２の入射位置における変化の正味の効果は、レーザビーム２８，３０，３２のトレパニング（図２２を参照）を容易にする機構を提供することであり、トレパニングモジュール８０の操作の間、各レーザビームは、相互に一斉に内側又は外側に向かって放射状に旋回するように制御される。２つの回転ドライブ８６，８８は、第１及び第２のウエッジプリズム８２，８４の間の回転速度制御、回転方向及び相対的な回転差を容易に制御するために、コンピュータ９８に接続されている。
【００６７】
トレパニングモジュール８０は、処理対象１２，１２’、１２”の所望の表面における所望の開口又は他の特徴の所望の穿孔、バーニング、加工、成形などを容易にする。第１及び第２の回転ウエッジプリズム８２及び８４は、高回転速度であるため、極めて早く且つ効果的にトレパニング効果を生じせしめる。その理由は、３つのレーザビーム２８，３０，３２の螺旋運動が２つの回転するウエッジプリズム８２，８４によってのみ制御され、レーザビーム送出システム２の残りのいずれの構成も移動する必要がなく、固定位置を保つからである。
【００６８】
トレパニングモジュール８０の操作の間、３つのレーザビーム２８，３０，３２又はもし望まれるなら、単一のレーザビームが、第１及び第２のウエッジプリズム８２，８４を回転するために連続的に供給され、連続したトレパニング効果が提供され、または、その代わりに、レーザビームは、手近にあるものを適用して、所望の速さでパルス状に発することができることが理解される。上述のように、第１及び第２のリピートポジショナ５２，５８は、トレパニングモジュール８０の操作の間、固定された位置で保持され、動きが安定化するまでリピートポジショナ５２，５８を待つ必要がない。図１４に関してだけ説明したが、トレパニングモジュール８０は、ここで説明したどの実施例についても適用することができる。
【００６９】
もし、望まれるなら、１つ又はそれ以上のテレスコーピングレンズが、レーザ源とトレパニングモジュール８０との間に配置され、トレパニングモジュール８０によって変化される前に、レーザビーム２８，３０，３２の所望の拡張が容易になる。加えて、１つ又はそれ以上のダイレーションレンズが、シャッタとトレパニングモジュール８０との間に設けられ、変化されたレーザビームの適切な拡張が容易となる。
【００７０】
図２３及び２４を参照して、単一のレーザビームを平行にされた複数のレーザビームに分割するための更なる２つの配置を説明する。レーザビーム６は、例えば、波長が３５５ｎｍあるいは２６６ｎｍであるＩＲビーム又はＵＶＹＡＧレーザであってもよい。もしくは、波長が９．３又は９．４ミクロンのＣＯ2 レーザ又はＱスイッチＣＯ2 レーザ、又は、例えば、５３２ｎｍビームを用いることができる。
【００７１】
これらの図に示すように、ビームスプリッタ装置６９は、例えば、石英、溶融シリカ、又はＩＲ材料を含んでいてもよい。レーザビーム６は、図示しないレーザ源から発せられ、一連のビームスプリッタ、例えば、第１及び第２の半反射ミラー又はビームスプリッタ６８，７０の内の第１のビームスプリッタ６８に向けられる。ビームスプリッタ６８，７０は両方とも、供給される光の一部を通すように設計され、供給された残りのレーザビーム６を反射する。両方のビームスプリッタ６８，７０の透過／反射面６３，６５はレーザビーム送出システム２の光軸Ａに関して、横断的に延びている。図２３によれば、第１のビームスプリッタ６８は３０／７０又は３３．３／６６．６のビームスプリッタであり、光軸Ａに関して約２０°から約８０°の範囲の角度、好ましくは約６０°の角度に配置された透過／反射面を有している。第１のビームスプリッタ６８は、コリメート形式で供給されたレーザビームのほぼ３３．３％を通し、ビーム３２として光軸Ａに沿って又は平行に供給し、供給されたレーザビームの残りの６６．６％を１００％の反射コーティングがされたスプリッタ装置６９の裏の反射面７１に向けて反射する。第１のビームスプリッタ６８で反射された全ての光は、今度は反射面７１で反射され、第２のビームスプリッタ７０に向かう。
【００７２】
第２ビームスプリッタ７０は、第１ビームスプリッタ６８と平行に延びるように置かれているが、第１ビームスプリッタ６８が光軸Ａとなす角度に応じて、第１ビームスプリッタ６８から僅かな距離の間隔をおいて配置されている。第２ビームスプリッタ７０の透過／反射面６５は、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに関してやはり約２０°から約８０°の間の、好ましくは約６０°の角度に向けられる。第１ビームスプリッタ６８及び後方反射面７１により反射される残りの６６．６パーセントのレーザビームは、第２ビームスプリッタ７０の透過／反射面６５の方向に向けられ、透過／反射面６５に入射する。第２ビームスプリッタ７０が５０／５０ビームスプリッタであるため、第２ビームスプリッタ７０は、供給されたレーザビーム６の約５０パーセントが第２部分ビームスプリッタ７０を通過し、ビーム３０として光軸Ａに沿って供給されることを可能にする一方、残りの部分（すなわち供給されたレーザビーム６の約５０パーセント）を後方反射面７１の別の領域に向けて反射する。
【００７３】
実質上、第２ビームスプリッタ７０により反射されたレーザビームの全体が、今度は反射面７１によって反射され、第１及び第２レーザビーム３０及び３２と平行なビーム２８として、光軸Ａに沿ってすなわちそれと平行に供給される。前述のように、これら３つのビーム２８、３０、３２全てが実質上平行であり、第１及び第２ビームスプリッタ６８及び７０と後方反射面７１とが、供給されたレーザビームの所望の部分を、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って平行に、３つの別々のビーム２８、３０及び３２として反射するだけであることは、理解されよう。
【００７４】
次に図２４を参照して、更なる実施例に関する詳細な説明を行う。本実施例は先の実施例と非常に似ているので、本実施例と先の実施例との相違点のみを詳細に説明する。
本図から分かるように、スプリッタ装置６９は、少なくとも２つ、できれば３つの一体型プリズムウェッジ６８'、７０'及び７２'を有する。先の実施例と同様に、レーザビーム６がレーザ（図示されていない）から発射され、一対の部分反射要素すなわちビームスプリッタ６８'及び７０'の内、第１プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６８'の透過／反射面６３に向けられる。プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６８'、７０'の双方の透過／反射面６３、６５は、供給光の一部を通過させる一方で、供給されたレーザビーム６の残りの部分を反射するように構成されている。プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６８'及び７０'のそれぞれは、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに対し横切って延びる透過／反射面６３、６５を有している。先の実施例と同様に、第１プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６８'は、光軸Ａに対して約２０°から約８０°の間の、好ましくは約６０°の角度で配置された透過／反射面６３を有する、３０／７０あるいは３３．３／６６．６ビームスプリッタである。第１プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６８'は、供給されたレーザビームのほぼ３３．３パーセントを平行な形で通過させ、光軸Ａに沿ってすなわちそれと平行にビーム３２として供給する一方で、供給されたレーザビームの残り６６．６パーセントを１００％反射被覆を備えたスプリッタ装置６９の後方反射面７１に向けて反射する。第１プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６８'により反射された光の全てが、今度は反射面７１によって第２ビームスプリッタ７０'に向けて反射される。
【００７５】
第２プリズムウェッジ・ビームスプリッタ７０'もまた、第１ビームスプリッタ６８'の透過／反射面と平行にではあるが、そこから僅かな距離の間隔をおいて配置された透過／反射面６５を有している。第２プリズムウェッジ・ビームスプリッタ７０'の透過／反射面６５もまた、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに対して約２０°から約８０°の間の、好ましくは６０°の角度に向けられている。第１ビームスプリッタ６８' 及び後方反射面７１により反射された残りの６６．６パーセントのレーザビームは、第２プリズムウェッジ・ビームスプリッタ７０'の透過／反射面６５に向けられ、そこに入射する。第２ビームスプリッタ７０'が５０／５０ビームスプリッタであるため、第２プリズムウェッジ・ビームスプリッタ７０'は供給されたレーザビーム６の約５０パーセントを通過させ、ビーム３０として光軸Ａに沿って供給されるようにすると共に、残りの部分（すなわち供給されたレーザビーム６の約５０パーセント）を後方反射面７１の別の領域に向けて反射する。実質上、第２プリズムウェッジ・ビームスプリッタ７０'により反射されたレーザビームの全てが、今度は反射面７１により反射され、第１及び第２レーザビーム３０及び３２と平行なビーム２８として、光軸Ａに沿ってすなわちそれと平行に供給される。前述のように、３つのビーム２８、３０、３２全てが実質上平行であり、第１及び第２ビームスプリッタ６８'及び７０'と後方反射面７１とが、供給されたレーザビームの所望の一部分を、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って平行に反射するだけであることは理解されよう。
【００７６】
プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６８'、７０'あるいは７２'のベース角及びレーザビーム６の入射角を変化させることによって、放射されるレーザビーム２８、３０及び３２のそれぞれの出力角が容易に変更できることは理解されるであろう。
【００７７】
個々のレーザビーム２８、３０及び３２の間の間隔は、レーザビーム６とスプリッタ装置６９との角度上の関係を変化させること、及び／あるいは第１ビームスプリッタ６８'と第２ビームスプリッタ７０'との間隔を増加あるいは減少させること、及び／あるいはスプリッタ装置６９の厚さを増加あるいは減少させることのいずれかによって、容易に変更することができる。更に、熟練した当業者にとっては明白なことであろうが、単一のレーザビーム６から生成される別々なレーザビームの数量は、スプリッタ装置６９に沿って設けられる、順に配置されたビームスプリッタ６８'、７０'の数量を変化させること及び各ビームスプリッタの透過／反射特性を適切に変化させることによって、増加あるいは減少させることができる。
【００７８】
例えば、図２３に示すように、第２プリズムウェッジ・ビームスプリッタ７０の透過／反射面６５と平行にではあるが、そこから僅かな距離の間隔をおいて配置された透過／反射面６７を有する第３ビームスプリッタ７２を用いてもよい。第３ビームスプリッタ７２の透過／反射面６７も、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに対してやはり約２０°から約８０°の間の、好ましくは約６０°の角度に向けられる。第１及び第２プリズムウェッジ・ビームスプリッタ６８及び７０の透過／反射面６３及び６５は、低パーセンテージのレーザビーム、例えば供給されたビームのそれぞれ２５％及び３３．３％を通過させる一方で、残りの供給光の全てを、各透過／反射面６３及び６５によって後方反射面７１に向けて反射させ、また第３ビームスプリッタ７２の透過／反射面６７へ向けて入射させる。第３ビームスプリッタ７２が５０／５０ビームスプリッタであるため、第３ビームスプリッタ７２は、供給されたレーザビーム６の約５０パーセントを通過させ、ビーム２８として光軸Ａに沿ってすなわちそれと平行に供給されるようにする一方、残りの部分（すなわち供給されたレーザビーム６の約５０パーセント）を後方反射面７１の別の領域に向けて反射する。実質上、第３ビームスプリッタ７２により反射されたレーザビームの全てが、今度は反射面７１によって反射され、第１、第２及び第３レーザビーム３０、３２及び２８と平行なビーム１２８として、光軸Ａに沿ってすなわちそれと平行に供給される。前述のように、これら４つのビーム２８、３０、３２及び１２８の全てが実質上平行であり、第１、第２及び第３ビームスプリッタ６８'、７０'及び７２'と後方反射面７１とが、供給されたレーザビームの所望の一部分をレーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って平行に反射するだけであることは、理解されよう。
【００７９】
さて図２５及び２６を参照して、回転可能なモジュール１２２に関する詳細な説明を行う。この実施例によれば、上記の実施例と同様に、レーザビーム６がレーザ源４によって生成され、１つ以上のレンズ１０４、１０６及びできれば１つ以上のコンピュータ生成ホログラム（図示されていない）等の、光が適切に平行化され、かつ／あるいは特定の用途に応じて所望の形状に変換される整形手段を経て進んで行く。平行化及び変換された光は、次に最終コンピュータ生成ホログラム１２０の後面に入り、そこで光が整形され、最終コンピュータ生成ホログラム１２０の前面から第１の一対の中央イルミネーションプリズム１４０、１４０'、すなわち収束手段に向けて、３つの等しい大きさ及び形状のレーザビーム２８、３０、３２として放射される。各中央イルミネーションプリズム１４０、１４０'は、どちらもレーザビーム送出システム２の光軸Ａと垂直に延びる１組の対向する平面（番号は付されていない）と、それぞれレーザビーム送出システム２の光軸Ａと鋭角を形成する１組の傾斜面（番号は付されていない）とを有している。２つの中央イルミネーションプリズム１４０、１４０'は、互いに向き合う関係に位置している。それぞれ開放及び閉鎖可能なドアを有する３つの個々のシャッター１２７、１２７'、１２７''が、２つの中央イルミネーションプリズム１４０、１４０'の間に配置されている。３つの個々のシャッター１２７、１２７'、１２７''のそれぞれは、３つの別々のビーム２８、３０、あるいは３２の内のそれぞれ１つを遮断するか、あるいはそれぞれのシャッターを通過させて処理対象１２に向けることができるよう、３つの別々のビーム２８、３０、あるいは３２の内の１つを制御するように位置決めされている。
【００８０】
第２中央イルミネーションプリズム１４０'は、前述のように、通常２つの外側のビーム２８及び３２を収束させるように構成されているが、中央のビーム３０は、第１及び第２中央イルミネーションプリズム１４０、１４０'によって影響されず、変化させられないままでいる。第２中央イルミネーションプリズム１４０'が調節アセンブリ（図示されていない）に接続され、それによって支持され、モータードライブ（図示されていない）に接続されているため、第２中央イルミネーションプリズム１４０'は、３つのレーザビーム２８、３０、３２の相対位置を調節するために、必要に応じて、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って前後に移動させることができる。本実施例によれば、最終コンピュータ生成ホログラム１２０、第１及び第２中央イルミネーションプリズム１４０、１４０'、及び３つの個々のシャッター１２７、１２７'、１２７''と調節アセンブリは、全て回転可能なモジュール１２２によって支持され、その内部に収納されている。回転駆動装置１２４（概略のみ示されている）は、回転可能なモジュール１２２に接続されて、回転可能なモジュール１２２が光軸Ａに関してどちらの回転方向にも回転できるようにしている。こうした仕組みにより、回転駆動装置１２４によって、回転可能なモジュール１２２をレーザビーム送出システム２の光軸Ａに関して例えば反時計回りに９０°といった所望する量だけ回転させることができるため、図２５から分かるように当初は全て水平面上にある３つのビーム２８、３０及び３２の方向が、図２６から分かるように今度は３つのビーム２８、３０及び３２の全てが垂直面上にあるような方向に変化する。
【００８１】
次に図２７を参照して、ビームスプレッダモジュール１２６に関する詳細な説明を行う。前述の実施例と同様に、中央イルミネーションプリズム１４０は、レーザビーム２８、３０及び３２の経路を適切に変化させるのに役立つように設けられている。中央イルミネーションプリズム１４０は、いずれもレーザビーム送出システム２の光軸Ａに対して垂直に延びる１組の対向する平面１４２、１４４と、それぞれレーザビーム送出システム２の光軸Ａと鋭角を形成する１組の傾斜面１４６、１４８とを有している。好ましくは、その鋭角は７０°から９９°の間であり、最も好ましくは約８９．５°である。前述の実施例と同様に、中央イルミネーションプリズム１４０は、調節アセンブリ１４５により支持され、レーザビーム送出システム２の収束特性を調節するために、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って中央イルミネーションプリズム１４０を軸方向に前後に移動させることができるよう、モータードライブ（図示されていない）に接続されていてもよい。
【００８２】
レーザビーム送出システム２の光軸Ａに対して垂直に延びる中央イルミネーションプリズム１４０の中央の平面１４２は、３つの等しい大きさ及び形状のレーザビーム２８、３０及び３２の中央のビーム３０を方向転換させず、中央の平面１４２は、中央のビーム３０の形状、角度及び／あるいは経路に実質上影響を与えることなく、そのまま光を通過させる。
【００８３】
本図から分かるように、ビーム分離モジュールすなわちスプレッダモジュール１２６は、一般に第１組及び第２組の間隔を置いたプリズムウェッジ１３０、１３０'及び１３２、１３２'を備えている。供給ビームが前記のように生成され、中央に位置するプリズム１４０によりビームスプレッダモジュール１２６に向けて供給される。ビームスプレッダモジュール１２６を形成する各プリズムウェッジ１３０、１３０'及び１３２、１３２'は、光軸Ａに垂直に配置された第１面１３４と、光軸Ａに対して角度θで配置された第２面１３６とを備えており、つまり第２面１３６に垂直に延びる線が光軸Ａと角度θを形成していることになる。少なくとも第２組、好ましくは第１組及び第２組の両方のプリズムウェッジ１３０、１３０'及び１３２、１３２'は、調節アセンブリ（図示されていない）によって支持され、モータードライブ（図示されていない）に接続されており、その結果、少なくとも１組のプリズムウェッジ１３０、１３０'及び／あるいは１３２、１３２'は、間隔を距離Ｐ１から距離Ｐ２に変えるよう、中央のビーム３０に対する外側のレーザ２８及び３２の分離の量すなわち度合いを調節するために必要なとき、１）レーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って前後に移動可能であり、かつ／あるいは２）前記間隔を置いた１組のプリズムウェッジを形成している他方の協働するプリズムウェッジ１３０、１３０'あるいは１３２、１３２'に近づくか又は遠ざかるように移動可能である。プリズムウェッジに関して調節アセンブリ５４を適切に制御することにより、中央のビーム３０に対する２つの外側のビーム２８、３２の所望の乖離度を容易に調節することができる。
【００８４】
第１組の間隔を置いたプリズムウェッジ１３０、１３０'は、各外側のビーム２８あるいは３２が第１プリズムウェッジ１３０あるいは１３０'の第１面１３４に入り、第１プリズムウェッジ１３０あるいは１３０'の第２面１３６から光軸Ａに対して角度θで出て行く。つまり第１組のプリズムウェッジ１３０あるいは１３０'は、中央のビーム３０から所望の距離（すなわちＰ２−Ｐ１）だけ放射状に遠ざかるように、各外側のビーム２８、３２を方向転換させるのである。
【００８５】
第２組の間隔を置いたプリズムウェッジ１３２、１３２'は、各外側のビーム２８あるいは３２が、光軸Ａに対して角度θで各プリズムウェッジの第２面１３６に入り、各プリズムウェッジ１３２あるいは１３２'の第１面１３４から出て行き、その結果各外側のビーム２８あるいは３２が再び光軸Ａに平行に伝えられる、すなわち進行して行くように、配置される。つまり、第２組のプリズムウェッジ１３２、１３２'は、それぞれ外側のビーム２８あるいは３２の内１つを受け入れ、そのビームを光軸Ａと平行に方向転換させるのである。
【００８６】
図２８を参照して、更なる実施例に関する詳細な説明を行う。本実施例は、図２７の実施例と非常によく似ているため、本実施例と先の実施例との相違点のみを詳細に論じる。
この図から分かるように、ビーム分離モジュールすなわちスプレッダモジュール１２６は、一般に第１組及び第２組の間隔を置いたプリズムウェッジ１５０、１５０'及び１５２、１５２'を備えている。供給ビーム２８、３０及び３２が前記のように生成され、中央に位置するプリズム１４０によりビームスプレッダモジュール１２６に向けて供給される。ビームスプレッダモジュール１２６を形成する各三角プリズムウェッジ１５０、１５０'及び１５２、１５２'は、光軸Ａに実質上垂直に配置された第１面１５６と、光軸Ａに対して角度θで配置された第２面１５８とを備えており、つまり第２面１５８に垂直に延びる線が光軸Ａと角度θを形成していることになる。各三角プリズムウェッジ１５０、１５０'及び１５２、１５２'は、調節アセンブリ４５によって支持され、モータードライブ（図示されていない）に接続されており、その結果、各プリズムウェッジは、中央のビーム３０に対する外側のレーザビーム２８及び３２の分離の量すなわち度合いを調節するために必要なとき、１）レーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って前後に移動すること、２）三角プリズムウェッジの回転軸の周囲に回転すること、３）他方の協働する三角プリズムウェッジに近づくか又はそれから遠ざかるように移動することの内少なくともどれか１つが可能である。各三角プリズムウェッジに関して調節アセンブリ４５を適切に制御することにより、中央のビーム３０に対する２つの外側のビーム２８、３２の所望の収束度あるいは乖離度を容易に調節することができる。
【００８７】
第１組の間隔を置いた三角プリズムウェッジ１５０、１５０'は、各外側のビーム２８あるいは３２がプリズムウェッジ１５０あるいは１５０'の第ニ面１５８に入り、プリズムウェッジ１５０あるいは１５０'の第１面１５６から光軸Ａに対して角度θで出て行く。つまり第１組のプリズムウェッジ１５０あるいは１５０'は、光軸Ａから放射状に遠ざかるように、各外側のビーム２８、３２を方向転換させるのである。
【００８８】
第２組の間隔を置いたプリズムウェッジ１５２あるいは１５２'は、各外側のビーム２８あるいは３２が、光軸Ａに対して角度θで三角プリズムウェッジの第２面１５８に入り、各プリズムウェッジの第１面１５６から出て行き、その結果、各外側のビーム２８あるいは３２が再び光軸Ａに平行にではあるが光軸から更に離れた状態で伝えられる、すなわち進行して行くように配置される。つまり、第２組のプリズムウェッジ１５２、１５２'は、それぞれ外側のビーム２８あるいは３２の内１つを受け入れ、そのビームを光軸Ａと平行に方向転換させるのである。
【００８９】
中央ビーム３０に関して放射状になるよう外側ビーム２８、３２を間隔を置いて配置する、或いは分離するためのビーム分離モジュール或いはスプレッダモジュール１２６が、中央ビーム３０に対する外側ビーム２８，３２の位置、間隔、及び／或いは方向を変更するための回転モジュール１２２と更に組み合わされていても良いことは理解されよう。本発明により直ちに達成されるビーム配列の可能な多様性が図２９に示されている。３つのレーザビームからなるセットの夫々は全て単一の面ＢＰ内にあるが、互いの間の相対的間隔及び／或いは水平方向の／鉛直方向の関係が個々の実施例に応じて変更され得ることは理解されよう。
【００９０】
次に、図３０を参照すると、本発明に基づいた更なる実施例に関して詳細に示した図面が開示される。この実施例によれば、レーザ源４により生成されたレーザビーム６は、光が集光され平行にされる第１コンピュータ生成ホログラム２０を通って進む。集光され平行にされた光は、第１コンピュータ生成ホログラム２０の前面から出て、第２コンピュータ生成ホログラム２１の後面に供給される。第２コンピュータ生成ホログラム２１は、その集光され平行にされた光をガウスプロフィールからラインイメージプロフィールに集光或いは変換し、そのラインイメージプロフィールを第２コンピュータ生成ホログラム２１の前面から十分なフラットトップビーム或いは所望の波面として出す。そのラインイメージプロフィールを有する光は、その後、光が分割されて出される第３コンピュータ生成ホログラム２３の後面に入り、第３コンピュータ生成ホログラム２３の前面から、一組の第１イルミネーションプリズム１４０，１４０’、即ち、収束機構に向かって、等しい大きさ及び形の３つのイメージプロフィールレーザビーム２８，３０，３２として出される。イルミネーションプリズム１４０，１４０’の夫々は、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに垂直となるように延びる１組の対向平面と、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに対して鋭角をなす１組の傾斜面とを有している。２つのイルミネーションプリズム１４０，１４０’は、互いに対向するように配置される。複数の開閉自在なドアを有するシャッター（図示省略）が２つのイルミネーションプリズム１４０，１４０’間に配置され、シャッターを通過し、第２イルミネーションプリズム１４０’を通過した後に処理対象の物１２に導かれる、分離されたビーム２８，３０，或いは３２の数を調節できるようにされている。
【００９１】
第２イルミネーションプリズム１４０’は、ラインイメージプロフィールを有する２つの外側ビーム２８，３２の夫々のイルミネーション経路が第１リピートポジショナ５２のミラー５４の開口部（有効口径）をもっぱら通過するよう当該２つの外側ビームを集光する。一方、中央ビーム３０は、第１及び第２イルミネーションプリズム１４０，１４０’によって影響を及ぼされず、不変であるように維持される。等しい大きさ及び形の平行な線状の３つのレーザビーム２８，３０，３２の重なりの度合いを必要に応じて調節するため、第２イルミネーションプリズム１４０’が、レーザビーム送出システム２の光軸Ａに沿って前後に移動されるよう、第２イルミネーションプリズム１４０’は、モータドライブ（図示省略）に接続された調節アセンブリ４５に接続され、該調節アセンブリによって保持されている。第２イルミネーションプリズム１４０’の適当な調節によって、中央ビーム３０と十分な重なりをなす、２つの外側ビーム２８，３２の所望の集光を実現することができ、その結果、３つのビーム２８，３０，３２全てが第１リピートポジショナ５２のミラー５４の有効口径をもっぱら通過するようになる。
【００９２】
３つのビーム全てが第１ミラー５４に入射し反射すると、３つのビーム２８，３０，３２全ては、第２リピートポジショナ５６によって制御される第２ミラー５８で反射し、Ｆ−θレンズ６０に突き当たる前に、特定のピッチに再拡張すると共に相互に間隔を置き始める。拡張された３つのビーム２８，３０，３２の夫々は、その後、Ｆ−θレンズ６０の固有の光学的特質を介して、従来の手法により、変じられる。最後に、変じられた光は、Ｆ−θレンズ６０の前面６４から、３つの同等で矩形の開口を処理対象１２に形成すべく、処理対象１２に照射される。
【００９３】
３つのビーム２８，３０，３２が継続的に３つの同等な開口を処理対象１２に形成しているときに、処理対象１２を保持するテーブル１１１がＸ方向或いはＹ方向に移動されるか、或いは、リピートポジショナ５２，５６がＸ方向或いはＹ方向に適切に移動されると、当該システムが、処理対象１２のレーザダイシング或いは切断に使用され得ることが理解されよう。１つの切断方向に沿った所望の量のダイシング或いは切断が処理対象１２に対してなされると、今度は、テーブル１１１が９０°回転され、第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿った所望の量のダイシング或いは切断が処理対象１２に対してなされても良い。
【００９４】
次に、図３１を参照して、図３０の実施例の変形例に関する手短な検討を行う。この実施例では、同一の構成要素に対しては同一の参照符号が付され、これらの構成要素に関する詳細な説明は省略する。
この実施例と先に述べた実施例との間の主な違いは、Ｆ−θレンズをイメージングレンズに取り替えたこと、第２イルミネーションプリズム１４０’、第１及び第２リピートポジショナ５２，５６を取り除いて単一の反射ミラー２４０を設けたことである。このような構成とされているため、レーザビーム２８，３０，３２がシャッター（図示省略）を通過する際には、３つのビーム全てが互いに平行の状態で進み、互いに集光しない。従って、３つのビーム２８，３０，３２は互いに平行となる状態で移動してミラー２４０に突き当たり、該ミラー２４０では、３つのビーム２８，３０，３２が反射されてイメージングレンズ６０に向かう向きに方向が変えられる。３つのビーム２８，３０，３２の夫々は、その後、イメージングレンズ６０の固有の光学的特質を介して、従来の手法により、変じられる。最後に、変じられた光は、イメージングレンズ６０の前面６４から、３つの同等で矩形の開口を処理対象１２に形成すべく、処理対象１２に照射される。
【００９５】
３つのビーム２８，３０，３２が継続的に３つの同等な開口を処理対象１２に形成しているときに、処理対象１２を保持するテーブル１１１がＸ方向或いはＹ方向に移動されると、上述のように、当該システムが、処理対象１２のレーザダイシング或いは切断に使用され得ることが理解されよう。
【００９６】
レーザビーム送出システム２は、重層化した材料に対する穴あけ、ＭＥＭＳの三次元構造化、ステレオリソグラフィ、メモリ又はＩＣの修理構成のためのリンクブローイングや、マスク修理、すなわち、リソグラフィ用マスクのレーザによる清掃支援に用いられても良い。また、或いは、レーザビーム送出システム２は、感光性物質の露光や、或いは、ダイレクトレーザイメージングに用いられても良い。本発明の好ましい実施形態によれば、シャッタ、ドア、ガルボメータ等の個々の構成要素全てのＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動は、補間動作を介して実現される。
【００９７】
本発明の意図するところ及び範囲から逸脱しない限り、上記の改良されたレーザビーム送出システムに改変を加えても良いのは勿論であり、上記説明及び添付の図面に示された論旨が本発明の概念の一例を示すものに過ぎず、これをもって本発明を限定的に解釈してはならないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  焦点加工に関連する従来技術を表す図である。
【図２】  結像に関連する従来技術を表す図である。
【図３】  結像のためのレーザビーム送出システムの第１実施例の図であり、（ａ）は、システムを示す図、（ｂ）は、放出された初期レーザビームの波形を示す図、（ｃ）は、初期レーザビームの分離後の、像平面における３本のレーザビームの波形を示す図である。
【図４】  焦点加工と共に使用される第１実施例の変形を示す図である。
【図５】  結像のためのレーザビーム送出システムの第２実施例の図である。
【図６】  焦点加工と共に使用される第２実施例の変形を示す図である。
【図７】  結像のためのレーザビーム送出システムの第３実施例の図である。
【図８】  焦点加工と共に使用される第３実施例の変形を示す図である。
【図９】  結像のためのレーザビーム送出システムの第４実施例の図である。
【図１０】  焦点加工と共に使用される第４実施例の変形を示す図である。
【図１１】  結像のためのレーザビーム送出システムの第５実施例の図である。
【図１２】  焦点加工と共に使用される第５実施例の変形を示す図である。
【図１３】  結像のためのレーザビーム送出システムの第６実施例の図である。
【図１４】  焦点加工と共に使用される第６実施例の変形を示す図である。
【図１５】  光軸に沿って供給するための複数の別個の平行なビームにレーザビームを分離する様子を示した分解図である。
【図１６】  第１リピートポジショナのミラーの開口部を貫通する際の点の重なり状態を３形態示す図である。
【図１７】  Ｆ−θレンズにおけるひずみを補償するために、処理対象において、点の大きさ及び開口の間隔を修正するための制御システムを示す図である。
【図１８】  Ｆ−θレンズにおけるひずみを補償しないで複数の開口が開けられた対象を示す図である。
【図１９】  制御システムによりＦ−θレンズにおけるひずみが補償された複数の開口が開けられた対象を示す図である。
【図２０】  システムの処理量を増すために３つの対象を同時に処理する際に使用される分離された３本のビームを示す図である。
【図２１】  トレパニングモジュールを追加した図１４に示す実施例の図である。
【図２２】  図２１のトレパニングモジュールより達成されたレーザビームのトレパニングパスを示す図である。
【図２３】  光軸に沿って供給するための複数の別個の平行なビームにレーザビームを分離するためのさらなる実施例の図である。
【図２４】  光軸に沿って供給するための複数の別個の平行なビームにレーザビームを分離するための別の実施例の図である。
【図２５】  システムの光軸についてビームを回転させるための回転可能なスプリッタモジュールを示す斜視図である。
【図２６】  システムの光軸について９０度ビームを回転させた後の、図２５の回転可能なスプリッタモジュールを示す斜視図である。
【図２７】  外側のビームを、システムの光軸に沿って供給された中央のビームから半径方向にさらに離すための実施例の斜視図である。
【図２８】  外側のビームを、システムの光軸に沿って供給された中央のビームから半径方向にさらに離すための別の実施例の斜視図である。
【図２９】  様々な可能なビームの配置を示す図である。
【図３０】  表面に長方形の開口を形成するためのビームを形成するための実施例を示す斜視図である。
【図３１】  表面に長方形の開口を形成するためのビームを形成するための別の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
２：  レーザビーム送出システム
４：  レーザ
６：  レーザビーム
８：  レーザビームスプリッタ／シェーパ／コリメータ装置
１０：  上面
１２：  処理対象
２０：  コンピュータ生成ホログラム
２２：  前面
２４：  後面
２６：  像平面
２７：  シャッタ
２８：  レーザビーム
２９：  ドア
３０：  レーザビーム
３２：  レーザビーム
３４：  コリメーティング光学系
４０：  イルミネーションプリズム
４１：  プリズム
４２：  平面
４３：  鏡
４４：  平面
４５：  調節アセンブリ
４６：  傾斜面
４８：  傾斜面
５０：  モータ
５２：  リピートポジショナ
５４：  ミラー
５６：  リピートポジショナ
６０：  Ｆ−θレンズ
６８：  ビームスプリッタ
６９：  ビームスプリッタ装置
７０：  ビームスプリッタ
７１：  後方反射面
８０：  トレパニングモジュール
８２：  ウエッジプリズム
８４：  ウエッジプリズム
１２２：  回転モジュール
１２６：  スプレッダモジュール
１３０：  プリズムウエッジ
１３２：  プリズムウエッジ
１５０：  プリズムウエッジ
１５２：  プリズムウエッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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