JP2004311906A - Laser processing device and laser processing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザエネルギを用いて被処理物に対し、穿孔、エッチング、ドーピング、アニール等、加工・改質・成膜等の各種のレーザ処理を行うレーザ処理装置及びレーザ処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
穿孔、エッチング、ドーピング、アニール等、各種の加工、改質、成膜等の処理にレーザエネルギを利用することが行われており、このレーザ処理の関連技術に関し、次のような特許文献が存在している。
【0003】
【特許文献1】
特開昭63−220991号公報
【0004】
【特許文献2】
特開2001−62578号公報
【0005】
【特許文献3】
特開平4−356392号公報
【0006】
【特許文献4】
特開2001−269789号公報
【0007】
穿孔加工について、特許文献1には、マスク投影を用いる処理が開示されている。この場合、加工部はレーザ光を透過、非加工部はレーザ光を遮光するマスクを使用することにより、任意形状に加工する。また、特許文献2には、回折型光学部品とfsinθレンズの組み合わせについて開示されており、この場合、レーザ光を回折して多数のビームを発生する回折型光学部品と、回折型光学部品から出た多数の分岐ビームを集光するfsinθレンズとよりなる構成が開示されている。
【0008】
マイクロレンズアレイ集光について、特許文献3には、マスクの光伝搬部に円形のフレネルレンズを平面内に並べ、レーザ光を集光することにより、プリント基板の同時多数箇所加工について開示されている。これは、エネルギ効率が優れている。また、特許文献4には不安定共振器を備えたレーザを使用し、ビーム拡がり角を少なくすることにより、微小なビーム集光径を可能としたものが開示されている。
【0009】
また、レーザアニールによるアモルファスSiの結晶化に関し、現状のアモルファスSiの結晶化技術には、ガラス基板上に成膜されたアモルファスSi薄膜に、高出力エキシマレーザからのレーザをラインビームに成形して、そのラインビームに垂直な方向にラインビームを走査しながら照射し、ガラス基板上のアモルファスSi全体を順次溶融再結晶化させて多結晶Si膜を得る方法がある。この処理方法について、現在既に実用化され、主に携帯機器用の高性能TFT(Thin Film Transistor)液晶ディスプレイの製造技術として利用されており、その公知文献として、例えば、東芝レビューvol.55,No.2(2000)西部徹他「低温p−SiTFT」がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マスク投影による処理(特許文献1)では、遮光される非加工部分のエネルギが無駄になるため、エネルギ効率が悪く、加工部分のエネルギを高めると、消費エネルギが非常に大きくなる。また、装置が大型になるため、この装置を生産に利用する場合には生産コストが高くなる傾向がある。
【0011】
回折型光学部品とfsinθレンズを組み合わせる技術(特許文献2)では、回折型格子により入射ビームを回折し、fsinθレンズにより集光しているため、穴数が増えるに従い、より高次の回折光を使う必要がある。回折の次数が上がれば上がるほど回折効率が落ちるため、加工面内でビーム強度分布を生じ、多数孔の同時加工や多数孔の加工径の制御が困難である。
【0012】
また、マイクロレンズアレイ集光(特許文献3、4)では、微小径の加工を実施する場合に次のような不都合がある。
【0013】
第1に、ビーム拡がり角の影響が大きい。一般的に高出力の紫外光レーザとして使われるエキシマレーザ等は、ビーム拡がり角が大きい。ビーム拡がり角が大きいと、焦点のボケが大きくなる。一般の球面レンズでは、
焦点ボケ=ビーム拡がり角×焦点距離
の関係がある。このため、ビーム拡がり角が大きい場合には、微小径への集光・加工が困難となる。そこで、不安定共振器を備えたレーザを使用し、ビーム拡がり角を小さくする方法がある。しかし、不安定共振器は、光学系が複雑であり、パルスエネルギが小さい。
【0014】
第2に、狭ピッチの加工が困難である。球面レンズの集光には、次の関係がある。
焦点径=定数×波長/開口数
開口数=レンズ半径/焦点距離
【0015】
このような関係から、微小径を加工するには、レンズの開口数(=レンズ半径/焦点距離)が大きいことが必要である。そのため、レンズ半径を大きくとる必要がある。また、エネルギ効率を上げるためには、エネルギの集光率を上げることが好ましく、レンズ半径は大きいことが望ましい。一方、加工点のピッチはレンズのピッチに対応するため、加工点のピッチはレンズ径より大きくなる。そのため、レンズ半径を大きくすると、狭ピッチの加工が困難になる。
【0016】
第3に、加工の影響による性能劣化が生じる。微小径を加工するには、レンズの開口数(=レンズ半径/焦点距離)が大きいことが必要である。そのため、焦点距離を小さくする必要がある。また、焦点ボケ(=ビーム拡がり角×焦点距離)を小さくする観点からも、焦点距離を短くする必要がある。
【0017】
また、特許文献3、4に開示された構成では、焦点距離がワーキングディスタンス(レンズと被加工物との距離)と殆ど等しく、ワーキングディスタンスが小さいと、加工時、被加工物からの汚染物付着や熱の影響を受け、加工不良やレンズの性能劣化、破損を引き起こすおそれがある。
【0018】
また、TFTの粒界による性能限界について、従来の低温p−Siの形成では、幅数百μm、長さ数百mmのラインビームを走査して溶融再結晶化させるために無数の結晶核が発生し、そこに形成されたトランジスタのチャネル内に数個から数十個の結晶粒界が存在する。このため、トランジスタの重要な特性値であるしきい電圧値・電流値のばらつきやOFF電流値の増大等の問題があり、メモリやMPUのような高度なICの製造には不向きである。
【0019】
また、高消費エネルギについて、液晶の画素スイッチング用TFTのための結晶化を例に取ると、液晶のRGB画素のピッチが縦横寸法が例えば、120〔μm〕、40〔μm〕でTFTのサイズを例えば、10×10〔μm〕として単純に面積比で計算すると、
1−{(10×10)/(120×40)}=47/48
となる。この結果から明らかなように、約98%の部分は不要であり、後のエッチング工程で除去される。このため、殆ど廃棄される部分に、非常に大きなエネルギが消費されており、無駄である。
【0020】
また、基板への熱負荷に関し、本来不要なエネルギが薄膜に供給されているため、その基板に必要以上に熱負荷を与えている。このため、プラスチックのような熱可塑性の基板に作成するTFTについて阻害要因になっている。
【0021】
そこで、本発明の第1の目的は、エネルギの利用効率を高めたレーザ処理装置及びレーザ処理方法を提供することにある。
【0022】
また、本発明の第2の目的は、処理精度を高めたレーザ処理装置及びレーザ処理方法を提供することにある。
【0023】(追加)
また、本発明の第3の目的は、狭ピッチの複数の微小箇所の同時処理を可能にしたレーザ処理装置及びレーザ処理方法を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】
上記第1、第2又は第3の目的を達成するため、本発明のレーザ処理装置は、複数のビーム(20、70、74、86、92)を形成するとともに、各ビーム毎に焦点22を形成する光学素子(マイクロレンズアレイ16、マイクロレンズ27)と、この光学素子で形成された前記ビームの各焦点を被処理面28側に転写して結像させる光学系(縮小転写光学系18)とを備えた構成としたものである。光学素子は、屈折型素子又は回折型素子の何れでもよい。被処理面とはレーザが照射される被処理物の面であって、加工等の処理が進む場合にレーザエネルギを受ける受光面である。この被処理面とビームの焦点とは、一致してもよいが、一致する必要はない。
【0025】
このような構成とすれば、光学素子で所望のパターンにレーザのビームを集光させるため、エネルギ利用効率が高く、マスク投影方式に比較し、エネルギ損失が低減するとともに、焦点のボケがなく、マイクロアレイ集光方式に比較し、集光精度が高く、また、光学系で焦点のピッチを高精度に調整できるので、狭ピッチで穿孔加工が可能になる等、処理精度が高められる。ビームの焦点数等に応じて、複数箇所の穿孔、エッチング、ドーピング、アニール等、加工・改質・成膜等の各種のレーザ処理が行える。
【0026】
上記第1、第2又は第3の目的を達成するためには、前記被処理面を持つ被処理物(ワーク26)、前記光学素子又は前記光学系を各光軸方向に移動させることにより、前記ビームの前記被処理面に対する照射面積を変更させる構成としてもよい。このような構成とすれば、所望の照射面積にビームを調整でき、処理範囲が高精度に制御される。
【0027】
上記第1、第2又は第3の目的を達成するため、本発明のレーザ処理方法は、複数のビームを形成するとともに、各ビーム毎に焦点を形成する工程と、前記ビームの各焦点を被処理面側に転写して結像させ、前記被処理面にビーム照射によりレーザ処理を施す工程とからなるものである。
【0028】
このような処理によれば、既述したように、所望のパターンにレーザのビームを集光させることにより、エネルギ利用効率が高く、マスク投影方式に比較し、エネルギ損失を低減させ、焦点のボケがなく、マイクロレンズアレイ集光方式に比較し、集光精度が高く、また、光学系で焦点のピッチを高精度に調整できるので、狭ピッチで穿孔加工が可能になる等、高い処理精度が得られる。この結果、ビームの焦点数等に応じて、複数箇所の穿孔、エッチング、ドーピング、アニール等、加工・改質・成膜等の各種のレーザ処理が行える。
【0029】
上記第1、第2又は第3の目的を達成するためには、前記レーザ処理は、前記被処理面に対して複数回のビーム照射を行うとともに、該ビームの前記被処理面に対する照射面積を同一又は異ならせるようにしてもよい。即ち、ビーム照射を一回で完了させてもよいが、本発明では、複数回のビーム照射によりレーザ処理することが可能であり、この場合、照射面積を同一にすれば、同一領域に対する多重処理となり、照射面積を異ならせれば、照射回数に応じた処理部分と、照射回数の少ない処理部分とを選択的に形成することができる。このような処理により、径の異なる穿孔や改質等の多様なレーザ処理が可能になる。
【0030】
上記第1、第2又は第3の目的を達成するためには、前記被処理面を持つ被処理物、光学素子又は光学系を各光軸方向に移動させることにより、前記ビームの前記被処理面に対する照射面積を変更させるようにしてもよい。このような処理によれば、所望の照射面積にビームが調整され、処理範囲の制御が可能である。
【0031】
上記第1、第2又は第3の目的を達成するためには、前記レーザ処理は、前記被処理面に対する穿孔、表面改質又は熱処理を含み、前記被処理面に前記ビームの焦点数に応じた処理を同時に行うようにしてもよい。即ち、本発明に係るレーザ処理方法は、レーザのビームやエネルギの大きさに応じた各種の処理に適用されるものである。
【0032】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るレーザ処理装置を図1を参照して説明する。図1は、レーザ処理装置の概要を示している。このレーザ処理装置2において、レーザ装置4はレーザ光6を発生する発生源であって、例えば、安定共振器を備えたエキシマレーザ装置で構成されている。レーザ装置4はビーム拡がり角の影響を減らすために、不安定共振器、注入同期型を用いてもよく、例えば、エネルギ制御可能なものが用いられる。発生させたレーザ光6はアッテネータ8を介して第1の光学系としての拡大光学系10に加えられる。アッテネータ8はエネルギを減衰させる手段としてのビーム強度調整用フィルタであって、アッテネータ8には、例えば、数段階透過率を備え、その透過率の自動切換機構を備えるものが使用される。
【0033】
拡大光学系10は、レーザ光6を細いビームから広いビームに拡大させる手段であって、有効にエネルギを使用できるように、加工ないし処理領域のサイズに応じてビーム寸法を変形させる。この場合、ビームの拡大により、ビーム拡がり角が小さくなり、焦点ボケが小さくできるので、大きめに拡大しておくのがよい。この場合、強度分布を変える強度分布光学手段等を備えてもよい。また、レーザ装置4で広いビームが得られる場合には、この拡大光学系10は不要である。この拡大光学系10を通過したレーザ光6はミラー12を経て所望方向に導びかれる。ミラー12はレーザ光6の方向を変える手段であり、光軸調整用に2個以上のミラーを備えてもよい。この実施形態では、ミラー12により、拡大光学系10の光軸と直交方向に反射させたレーザ光6はステージ14の上面方向に導びかれている。
【0034】
ステージ14の上方には、第2の光学系としてマイクロレンズアレイ16、第3の光学系として縮小転写光学系18が設置されている。マイクロレンズアレイ16は、拡大光学系10で得られた広いビームから複数のビーム20を形成し、各ビーム20毎に焦点22を結像させる光学手段であって、上下移動機構24によりその光軸に対して上下方向の位置調整が可能である。この実施形態では、一つのマイクロレンズアレイ16を開示しているが、エネルギ集光度の大きく異なる二つ以上のマイクロレンズアレイを設置し、複数のマイクロレンズアレイを切り替えて使用してもよい。そして、縮小転写光学系18は、マイクロレンズアレイ16側で形成された焦点22をステージ14の被処理物であるワーク26の被処理面28側に転写して焦点30を結像させる手段である。
【0035】
縮小転写光学系18の下面側には、保護用部材として石英板32が設置され、この石英板32は、処理時に飛散する汚染物が光学系に付着して性能を劣化させないように設置されている。この石英板32は、汚染時には簡便に交換可能とし、保護用部材としては、透過特性が良く、レーザに耐えられる材質であればよく、石英板32に限定されるものではない。この石英板32の設置により、縮小転写光学系18の光学系がワーク26側から飛翔する汚染物から防護される。
【0036】
また、ステージ14の上面側には、縮小転写光学系18の下面側の処理空間部34を挟んでガスフロー機構36と排気機構38が設置されている。ガスフロー機構36はファン等で構成されて、窒素、ヘリウム等の不活性ガスや空気等のガスGの噴射手段であり、加工時に飛散する汚染物が光学系に付着しないように、ガスGを流す。このガスフロー機構36と反対側に設置された排気機構38は、処理空間部34に供給されたガスGを吸引して外部に排気する手段であり、処理空間部34等を清浄化する。
【0037】
そして、ステージ14は、加工等の処理位置変更用のXYステージであって、水平移動機構40により矢印L、R方向及び紙面に垂直方向に移動可能であり、上下移動機構42により矢印U、D方向に移動可能である。この水平方向又は上下方向の移動により、ワーク26の被処理面28の水平位置及び上下位置が調整される。即ち、三次元方向に位置調整が可能である。光学調整用の高さ調整及び角度調整機構を備えてもよい。また、ステージ14には、ワーク26等の被処理物を把持できる機構を備えており、例えば、吸着ステージで構成され、構成材料には処理時に貫通したビームで損傷しない材質を使用する。
【0038】
次に、このレーザ処理装置2のマイクロレンズアレイ16及び縮小転写光学系18を図2を参照して説明する。図2は、マイクロレンズアレイ16及び縮小転写光学系18の概要を示している。マイクロレンズアレイ16は、既述したように、拡大光学系10で広いビームに変更されているレーザ光6から複数のビーム20を形成し、各ビーム20毎に焦点22を仮想被処理面25に形成する光学手段であることから、形成するビーム20の数に応じて複数の微小な光学素子としてマイクロレンズ27を備えている。
【0039】
このマイクロレンズアレイ16は、多数の微小光学素子を備えたものであり、屈折型レンズ、フレネルレンズ、バイナリオプティクス等で構成されている。この場合、一般的な球面レンズと同等の集光とは限らない。任意の強度分布に形成可能なものも含む。例えば、ビーム強度分布が一つの凸型aの中心に凸型aよりも面積が小さく高さが高い凸型bを重ね合わせたものになる回折型レンズを使用することにより、後述の深い小径穴と浅い大径穴の同時加工という処理に対応することが可能である。そして、このマイクロレンズアレイ16は屈折型素子又は回折型素子の何れの形態でもよい。このマイクロレンズアレイ16は屈折型素子や回折型素子で構成されるが、このマイクロレンズアレイ16に代えてホログラム等の回折型素子を用いてもよい。図示しないが、また、光学系調整が可能なように、マイクロレンズ27の高さ、あおり、角度調整用機構を備えてもよい。
【0040】
また、縮小転写光学系18は、マイクロレンズアレイ16側で形成された焦点22をステージ14の被処理物であるワーク26の被処理面28側に転写して焦点30として結像させる。即ち、マイクロレンズ27の焦点面を縮小転写して像面を形成する。基本的には、この像面をワーク面上に形成して作業を行うが、像面をワーク面に垂直方向に移動させた面に形成して作業を行ってもよい。ワーク面に垂直に入射する光学系にすることにより、真円且つ垂直な穴加工等が可能となる。縮小転写光学系18とワーク26の被処理面28とのワーキングディスタンスが長くなるように設計し、収差を補正した設計とする。被処理面28上の焦点ピッチP2 は、仮想被処理面25上の焦点ピッチP1 より狭められている。この結果、焦点密度を高めることができる。焦点ピッチP2 は、加工等の被処理面28における処理点ピッチとなる。
【0041】
この縮小転写光学系18は、例えば、図3に示すように、凸レンズ44、46、48、凹レンズ50及び凸レンズ52、54、56で構成されているが、仮想被処理面25に形成されるビーム20及び焦点22を被処理面28側に転写して焦点30として結合させるとともに、その焦点間隔を狭める光学的処理には各種の光学系が用いられ、図3に示した光学系に限定されるものではない。
【0042】
この縮小転写光学系18のピッチ制御について、仮想被処理面25上の焦点22、被処理面28の焦点30を図4を参照して説明する。図4の(A)は仮想被処理面25に形成された焦点22、図4の(B)は被処理面28に形成された焦点30を示している。
【0043】
図4の(A)に示すように、マイクロレンズアレイ16により、仮想被処理面25に複数の焦点22が形成されると、この焦点22において、P1 は焦点22間のピッチであり、この場合、中心点間距離である。d1 は焦点22の理想焦点径、u1 は焦点ボケである。また、図4の(B)に示すように、縮小転写光学系18を経て被処理面28に形成された焦点30において、P2 は焦点30間のピッチ(処理点ピッチ)であり、中心点間距離である。d2 は焦点30の理想焦点径、u2 は焦点ボケである。ここで、縮小転写光学系18の縮小率をMとすると、
d2 =M×d1 ・・・(1)
u2 =M×u1 ・・・(2)
P2 =M×P1 ・・・(3)
が成立する。
【0044】
また、マイクロレンズアレイ16及び縮小転写光学系18による焦点22、30の面積制御について、図5を参照して説明する。図5の(A)及び(B)は、マイクロレンズアレイ16によって形成される焦点の変化を示している。
【0045】
マイクロレンズ27の焦点距離fを仮想被処理面25からずらし、仮想被処理面25で焦点22の径d1 を例えば、図5の(B)に示す焦点220(径d1 ’)のように大きくすれば、被処理面28側の焦点30の径d2 を大きくできる。これとは逆に、仮想被処理面25で焦点22の径d1 を小さくすれば、被処理面28側の焦点30の径d2 を小さくできる。ここで、fをマイクロレンズ27の焦点距離、Dをマイクロレンズ27の開口径とすれば、マイクロレンズ27と仮想被処理面25との距離W.D.1は、
W.D.1=(D−d1 )×(f/D) ・・・(4)
となる。このような制御により、容易に被処理面28の処理点径が制御される。
【0046】
次に、このレーザ処理装置2による処理を説明する。
【0047】
レーザ装置4にはエネルギが一定となるように制御してレーザ光6を発振させる。安定した発振が可能なエネルギで制御し、被処理面28でのビーム強度が大きい場合は、適切なビーム強度となるようにアッテネータ8を調整する。ビーム強度とビームの積算照射時間の適切な条件により、ワーク26の被処理面28に対して加工等の処理を行う。条件を調整することにより、例えば、貫通穴の他、制御された深さの穴の加工が可能である。
【0048】
縮小転写光学系18側の仮想被処理面25に、マイクロレンズ27の焦点位置を合わせると、被処理面28でビームウェスト状に集光するため、ワーキングディスタンスの精度が緩くなり、処理点径の制御が容易に行える。そして、マイクロレンズ27の焦点位置を仮想被処理面25からずらし、仮想被処理面25でのビーム径を大きくすることにより、処理点径を大きくすることが可能である。この場合、図6に示すように、縮小転写光学系18を上下移動機構58により矢印U、Dで示す上方又は下方に移動させて処理点径を調整するようにしてもよい。
【0049】
エネルギ集光度の大きく異なる二つ以上のマイクロレンズアレイを切り替えて使用する場合には、被処理面28でのエネルギが大きく異なるため、ビーム強度を調整する。このビーム強度の調整方法は、レーザのエネルギ制御の目標値で調整する。他の方法は、アッテネータ8の透過率の切換えにより調整する。ビーム形成光学系でマイクロレンズ27に照射するビームを拡大縮小してビーム強度を調整する方法もある。
【0050】
このようなレーザ処理装置及びレーザ処理方法によれば、次のような特徴及び利点がある。
【0051】
(1) エネルギ利用効率が大幅に改善される。マイクロレンズアレイ16を用いてレーザ光6を所望のパターンに集光して切り出すため、マスク投影方式に対し、エネルギ利用効率が大幅に改善される。
【0052】
(2) 多数孔を同時に加工することが可能である。即ち、マイクロレンズアレイ16を用いてレーザ光6を所望のパターンに集光して切り出し、それらの焦点面からなる仮想被処理面25又は焦点面から垂直方向に平行移動した仮想被処理面25を転写して像面を形成するため、回折型光学部品とfsinθレンズの組み合わせ方式のように場所による分布を生じず、多数孔を同時に一括加工することが可能である。
【0053】
(3) ビーム拡がり角の影響が小さい。仮想被処理面25を縮小転写することが可能であり、その縮小転写により、ビーム拡がり角に起因する仮想被処理面25での焦点ボケ量が、被処理面28では縮小される。この結果、微小径への集光及び加工が可能になる。ビーム拡がり角の影響が減少するため、光学系が複雑で、パルスエネルギも小さい不安定共振器レーザを必ずしも使用する必要はない。
【0054】
(4) 狭ピッチ加工等の任意のピッチでの処理が可能である。仮想被処理面25を縮小転写すれば、仮想被処理面25で形成する焦点のピッチは、被処理面28での加工ピッチより大きくて済む。また、仮想被処理面25の焦点径は、被処理面28での焦点径より大きく、従来技術のマイクロレンズアレイ集光方式より、レンズの開口数(レンズ半径÷焦点距離)が小さくなるため、同一焦点距離の場合、レンズ径を小さくすることができる。この点からも、焦点の狭ピッチが容易に得られる。この結果、ワーク26の被処理面28での狭ピッチパターン加工が可能である。
【0055】
(5) 加工の影響によるレーザ処理装置の性能劣化が防止される。縮小転写光学系18と被処理面28とのワーキングディスタンスが長くなるように、縮小転写光学系18を設定することにより、ワーク26からの加工時の汚染物付着や熱の影響が減少する。また、汚染物付着防止用のガスフロー機構36が備えられているので、その影響がより低減される。これにより、加工の影響による性能劣化が防止される。
【0056】
さらに、縮小転写光学系18とワーク26との間には汚染物付着防止用の石英板32が設置されているので、汚染物が付着した際には、石英板32を交換することにより、装置の劣化した性能を容易に改善することができる。透過特性が良く、レーザ光6に耐えられる材質であれば、石英板32に代えて使用することができる。
【0057】
(第2の実施形態)
次に、図7は、本発明の第2の実施形態に係るレーザ処理装置の概要を示している。この実施形態に係るレーザ処理装置2には、酸化され易いSi等の被処理物であるワーク26の処理中の酸化を防ぐため、窒素やアルゴン等の不活性ガス中でレーザ処理を行うガス置換用として真空チャンバ60が備えられている。この真空チャンバ60の雰囲気を破ることなく、真空チャンバ60には光学窓64を通してレーザ光6が導入される。真空チャンバ60内で基板等の被処理物としてワーク26を保持するためにステージ66が設置されている。その他の構成は、第1の実施形態と同様であるので、各部分の説明を省略する。
【0058】
このようなレーザ処理装置2によれば、被処理面28における集光径が例えば、1μmになるようにされたマイクロレンズ27と縮小転写光学系18を備えたことにより、まず仮想被処理面25が例えば、アモルファスSi薄膜が成膜されているワーク26の被処理面28に転写されて一致するように調整し、レーザ照射された領域がアモルファスSiの融点を僅かに上回る温度になるように設定されたエネルギのレーザ光6を1パルス照射する。これにより、レーザ照射された領域の一部が溶融結晶化され、微小結晶粒を形成することができる。
【0059】
引き続き照射領域が先の照射領域を含む先の照射面積よりも大きい面積の領域に、アモルファスSiの融点よりも高く結晶Siの融点よりも低い温度になるように設定されたエネルギのレーザ光6を1パルス照射する。これにより照射領域内の先に形成された微小結晶粒以外の部分が溶融し、その微小結晶粒を結晶成長核として結晶成長が起きるため大きなシングルグレインSi結晶が形成される。
【0060】
このとき、先の照射領域を含む先の照射面積よりも大きい面積の領域にレーザ光6を照射するため、マイクロレンズアレイ16を上下移動させ、マイクロレンズアレイ16の焦点面からずれた面を被処理面28に転写する。この場合、縮小転写光学系18を移動し、又はワーク26の被処理面28を上下移動させてもよい。
【0061】
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係るレーザ処理方法を図8及び図9を参照して説明する。図8及び図9は、第2の実施形態に係るレーザ処理装置2を用いたレーザシーディング熱処理方法を示している。
【0062】
図8の(A)に示すように、初期状態として非晶質シリコン膜68には、TFT素子作成領域TDが設定されている。このTFT素子作成領域TDに、図8の(B)に示すように、レーザ処理装置2を用いて例えば、1μm程度の微小径のレーザビーム70をTFT素子作成領域TDの中心部に入射させると、その中心部には微小領域72が溶融する。この溶融部は結晶化し、微小領域72は、レーザ処理により、非晶質シリコンから単結晶又は多結晶シリコン等の結晶シリコンに変化する。図8の(C)に示すように、レーザビーム70の径によって微小領域72の直径が決定される。レーザ処理装置2によれば、レーザビーム70の径が高精度に絞られるので、それに応じて精度の高い径を持つ微小領域72が形成され、しかも、複数の微小領域72が形成される。
【0063】
そして、図9の(A)に示すように、レーザ処理装置2で例えば、10μm程度の幅の広いレーザビーム74を照射する。このレーザビーム74は、例えば、微小領域72の単結晶又は多結晶シリコンを中心にし、TFT素子作成領域TDを包囲する範囲の幅に設定される。この場合、レーザビーム74は、非晶質シリコンの融点以上、結晶シリコンの融点以下のビーム強度、エネルギ強度に設定される。このエネルギ強度の設定は、レーザ装置4又はアッテネータ8等により調整される。この結果、係るレーザビーム74の照射により、非晶質シリコン部分が選択的に溶融され、結晶シリコン部分を中心に広い範囲の領域75で非晶質シリコンが溶融状態となる。
【0064】
このようなレーザ処理が施されると、図9の(B)に示すように、微小領域72を中心にし、即ち、微小領域72の結晶シリコンを核にし、非晶質シリコンの溶融部分に結晶成長が生じる。矢印76は、結晶成長の方向を示している。この図9の(B)において、微小領域72が単結晶又は多結晶シリコン部分、領域78が結晶成長部分、領域75が溶融部分、領域82が非晶質シリコン部分を示している。
【0065】
以上の処理を経て、図9の(C)に示すように、TFT素子作成領域TDより広い領域75において、大きい結晶粒径を持つ単結晶又は多結晶シリコンに形成される。
【0066】
このようなレーザ処理装置及びレーザ処理方法によれば、次のような特徴及び利点がある。
【0067】
(1) シングルグレインSiが形成でき、粒界による性能限界を打破できる。シングルグレイン結晶とはその領域内に明確な結晶粒界が存在しない結晶のことであり、理想的にはその領域内が一つの単結晶で構成されたものである。そこで、アモルファスSiの融点は結晶Siよりも約300℃低いことを利用し、まずアモルファスSi薄膜上の1μm以下の微小領域にアモルファスSiの融点よりも少し高い温度になるようなエネルギのレーザ光6を照射し、その部分の表面の一部を溶融再結晶化させ、結晶核を形成する。次に、アモルファスSiの融点よりも高く、結晶Siの融点よりも低い温度になるようなエネルギのレーザ光6をその部分を中心とした10μm程度の領域に照射し、先に形成した結晶核から結晶成長させることにより、10μm程度のシングルグレインSi結晶を形成する。
【0068】
(2) 低消費エネルギ化が図られる。液晶の画素スイッチング用TFTのための結晶化の一例を説明する。液晶のRGB画素のピッチが縦横各々120μm、40μmでTFTのサイズが10μm×10μmとすれば、単純に面積比で計算すると、(10×10)/(120×40)=1/48のエネルギで結晶化が可能である。実際の製造工程におけるラインビームによる結晶化では結晶核の多数発生による結晶成長の不十分さを解消するために、ライン幅の95%程度を重複させて走査している。このことは同じ場所に20回程度のレーザ照射することに対応する。本発明のレーザ処理装置2によれば、結晶核生成と結晶成長の2工程であるため、仮に1回目の核生成のための微小点へのレーザ照射エネルギを2回目と同じエネルギを使ったとしても、2/(20×48)=1/480のレーザエネルギで済むことになる。
【0069】
(3) 基板等、被処理物に対する熱負荷を軽減できる。Si結晶に必要なエネルギが非常に小さくて済むということは、基板への熱負荷を大きく低減することに繋がる。仮に従来技術と本発明に係る処理のスループットが同じとすれば、単位時間当たりの基板への熱負荷は1/480となる。このことにより、既存の高品質ガラスを用いている結晶化用の基板をプラスチック等の熱可塑性材料に置き換えることが可能になり、経済的であるばかりでなく、種々のフレキシブルな電子機器への応用が可能となる。
【0070】
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係るレーザ処理方法を図10及び図11を参照して説明する。図10及び図11は、第1又は第2の実施形態に係るレーザ処理装置2を用いた微小座刳り付微小孔の形成方法を示している。
【0071】
この実施形態では、図10の(A)に示すように、被処理物としてポリイミド板84に比較的面積の大きいレーザビーム86を照射させる。この場合、レーザビーム86はポリイミド板84のエッチング領域88(照射エリア=R)に照射される。このレーザエッチングにより、図10の(B)に示すように、穴90が形成される。そして、図10の(C)に示すように、穴90の深さhが所望の深さになったところで、レーザ照射を止める。
【0072】
この時点で、図11の(A)に示すように、先の照射エリアRよりも小さい領域rにレーザビーム92を照射して、レーザエッチングを行う。図11の(B)に示すように、レーザエッチングにより孔94が掘られる。孔94が貫通したところでレーザ照射を止めてプロセスを終了すれば、図11の(C)に示すように、深さh、直径Rの径大な穴90が形成され、その底部に直径rの径小な孔94が形成されることになる。
【0073】
このように2段階のレーザ処理により、微小座刳り穴90とともに微小径の孔94が形成される。
【0074】
このようなレーザ処理プロセスにおいて、実際の被処理物面におけるレーザのエネルギ密度が重要なパラメータの一つである。このエネルギ密度は、光源のレーザからの出力エネルギーと主に光学系によるレーザから被処理物までの光路の構成により決定され、プロセス中のエネルギ密度はレーザの出力と光路中に置かれるアッテネータ8によって調整される。
【0075】
また、この2段階プロセスの場合、例えば座刳り付孔の加工では、最初の設定において大きな面積に、次に小さな面積にレーザ照射する。このとき、2段階目の面積に1段階目と同じレーザ出力とアッテネータの設定で光を集光すると、エネルギ密度が1段階目の条件よりも大きくなってしまうが、エッチングに必要なエネルギ密度はほぼ同じであるため、レーザ装置4及びアッテネータ8により調整し、ほぼ同じエネルギ密度になるようにして加工を行う。
【0076】
この実施形態において、穴90、孔94の形成は、図7に示すレーザ処理装置2を用いて、真空チャンバ60と光学窓64を除いた構成からなる処理装置で実施することができる。
【0077】
(他の実施形態)
本発明のレーザ処理装置及びレーザ処理方法は、次のように構成してもよい。直接パターンエッチング処理では、ワーク26をレーザ光6により活性化されるエッチングガス中に保持し、そこにレーザビームを照射することにより、レーザ照射された領域のみのエッチングを行う。このことにより所望のパターンを1工程で選択エッチングをすることができる。
【0078】
また、直接パターン成膜処理に利用することができる。例えば、ワーク26をレーザ光6により反応が進み固体物を析出する反応性ガス中に保持し、そこにレーザ照射することにより、レーザ照射された領域のみの成膜が可能である。このことにより所望のパターンを1工程で成膜処理が可能である。
【0079】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
a レーザエネルギの利用効率を高めた穿孔、エッチング、ドーピング、アニール等、加工・改質・成膜等の各種のレーザ処理を実現することができる。
b 穿孔等の各種レーザ処理の処理精度を高め、処理装置側の劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るレーザ処理装置を示す図である。
【図2】マイクロレンズアレイ及び縮小転写光学系の処理を示す図である。
【図3】縮小転写光学系の一例を示す図である。
【図4】縮小転写光学系で形成される焦点の形態を示し、(A)は仮想被処理面側の焦点を示す図、(B)は被処理面側の焦点を示す図である。
【図5】マイクロレンズの集光形態を示し、(A)は標準的な集光状態を示す図、(B)は焦点位置が調整された状態の集光形態を示す図である。
【図6】第1の実施形態に係るレーザ処理装置の変形例を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係るレーザ処理装置を示す図である。
【図8】本発明の第3の実施形態に係るレーザ処理方法によるレーザシーディング熱処理を示す図である。
【図9】第3の実施形態に係るレーザ処理方法によるレーザシーディング熱処理を示す図である。
【図10】本発明の第4の実施形態に係るレーザ処理方法による座刳り穿孔処理を示す図である。
【図11】第4の実施形態に係るレーザ処理方法による座刳り穿孔処理を示す図である。
【符号の説明】
16 マイクロレンズアレイ(光学素子)
18 縮小転写光学系
20 ビーム
22、30 焦点
26 ワーク(被処理物)
27 マイクロレンズ(光学素子)
28 被処理面
70、74、86、92 レーザビーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for performing various types of laser processing such as drilling, etching, doping, annealing, processing, modification, and film formation on an object to be processed using laser energy.
[0002]
[Prior art]
Laser energy is used for various processes such as drilling, etching, doping, annealing, etc., modification, film formation, etc. The following patent documents exist regarding the technology related to this laser processing. doing.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 63-220991 A
[0004]
[Patent Document 2]
JP 2001-62578 A
[0005]
[Patent Document 3]
JP-A-4-356392
[0006]
[Patent Document 4]
JP 2001-269789 A
[0007]
Regarding drilling,
[0008]
Regarding microlens array focusing, Patent Document 3 discloses simultaneous multi-point processing of a printed circuit board by arranging circular Fresnel lenses in a plane on a light propagation portion of a mask and focusing laser light. . This is energy efficient. Further,
[0009]
In addition, regarding the crystallization of amorphous Si by laser annealing, the current amorphous Si crystallization technology includes forming a laser from a high-power excimer laser into a line beam on an amorphous Si thin film formed on a glass substrate. There is a method of obtaining a polycrystalline Si film by irradiating while scanning the line beam in a direction perpendicular to the line beam and sequentially melting and recrystallizing the entire amorphous Si on the glass substrate. This processing method has already been put into practical use and is mainly used as a manufacturing technique for high-performance TFT (Thin Film Transistor) liquid crystal displays for portable devices. As known literature, for example, Toshiba Review vol. 55, no. 2 (2000) Toru Nishibe et al. “Low-temperature p-Si TFT”.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the process by mask projection (Patent Document 1), the energy of the non-processed part that is shielded from light is wasted, so that the energy efficiency is poor, and if the energy of the processed part is increased, the energy consumption becomes very large. Further, since the apparatus becomes large, when this apparatus is used for production, the production cost tends to increase.
[0011]
In the technology that combines the diffractive optical component and the fsin θ lens (Patent Document 2), the incident beam is diffracted by the diffractive grating and condensed by the fsin θ lens, so that higher-order diffracted light is emitted as the number of holes increases. It is necessary to use it. As the diffraction order increases, the diffraction efficiency decreases. Therefore, a beam intensity distribution is generated in the processing surface, and it is difficult to simultaneously process a large number of holes and control the processing diameter of the large number of holes.
[0012]
In addition, the microlens array condensing (Patent Documents 3 and 4) has the following inconveniences when processing a minute diameter.
[0013]
First, the influence of the beam divergence angle is large. An excimer laser or the like generally used as a high-power ultraviolet laser has a large beam divergence angle. When the beam divergence angle is large, the focal blur becomes large. In general spherical lenses,
Defocus = beam divergence angle x focal length
There is a relationship. For this reason, when the beam divergence angle is large, it is difficult to condense and process to a minute diameter. Therefore, there is a method of using a laser having an unstable resonator and reducing the beam divergence angle. However, the unstable resonator has a complicated optical system and low pulse energy.
[0014]
Second, narrow pitch processing is difficult. The condensing of the spherical lens has the following relationship.
Focal diameter = constant × wavelength / numerical aperture
Numerical aperture = lens radius / focal length
[0015]
From such a relationship, in order to process a minute diameter, it is necessary that the numerical aperture (= lens radius / focal length) of the lens is large. Therefore, it is necessary to increase the lens radius. In order to increase energy efficiency, it is preferable to increase the energy collection rate, and it is desirable that the lens radius is large. On the other hand, since the pitch of the processing point corresponds to the pitch of the lens, the pitch of the processing point is larger than the lens diameter. Therefore, if the lens radius is increased, it becomes difficult to process a narrow pitch.
[0016]
Third, performance degradation occurs due to the influence of processing. In order to process a minute diameter, it is necessary that the numerical aperture of the lens (= lens radius / focal length) be large. Therefore, it is necessary to reduce the focal length. Moreover, it is necessary to shorten the focal length from the viewpoint of reducing the focal blur (= beam divergence angle × focal length).
[0017]
In the configurations disclosed in
[0018]
Regarding the performance limit due to the grain boundary of TFT, in the formation of conventional low-temperature p-Si, a line beam having a width of several hundreds μm and a length of several hundreds mm is scanned and melted and recrystallized so that numerous crystal nuclei are formed. There are several to tens of grain boundaries in the channel of the transistor that is generated and formed there. For this reason, there are problems such as variations in threshold voltage values and current values, which are important characteristic values of transistors, and an increase in OFF current value, which are not suitable for manufacturing advanced ICs such as memories and MPUs.
[0019]
For high energy consumption, taking crystallization for a pixel switching TFT of liquid crystal as an example, the pitch of the RGB pixels of the liquid crystal is 120 [μm], 40 [μm], for example, and the size of the TFT is changed. For example, if the area ratio is simply calculated as 10 × 10 [μm],
1-{(10 × 10) / (120 × 40)} = 47/48
It becomes. As is apparent from this result, about 98% of the portion is unnecessary and is removed in a later etching step. For this reason, a very large amount of energy is consumed in a portion that is almost discarded, which is useless.
[0020]
Further, regarding the thermal load on the substrate, originally unnecessary energy is supplied to the thin film, so that the substrate is subjected to a thermal load more than necessary. For this reason, it is an obstructive factor for TFTs formed on thermoplastic substrates such as plastics.
[0021]
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method with improved energy use efficiency.
[0022]
A second object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method with improved processing accuracy.
(Addition)
A third object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method that enable simultaneous processing of a plurality of minute portions having a narrow pitch.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first, second, or third object, the laser processing apparatus of the present invention forms a plurality of beams (20, 70, 74, 86, 92) and a
[0025]
With such a configuration, the laser beam is condensed into a desired pattern by the optical element, so that the energy use efficiency is high, energy loss is reduced compared to the mask projection method, and there is no blurring of the focus. Compared with the microarray condensing method, the condensing accuracy is high, and the focus pitch can be adjusted with high precision by the optical system, so that the drilling can be performed at a narrow pitch, and the processing accuracy is improved. Depending on the number of focal points of the beam, various laser processes such as drilling, etching, doping, annealing, etc., processing, modification, film formation, etc. can be performed.
[0026]
In order to achieve the first, second or third object, by moving the object to be processed (work 26), the optical element or the optical system in the direction of each optical axis, It is good also as a structure which changes the irradiation area with respect to the said to-be-processed surface of the said beam. With such a configuration, the beam can be adjusted to a desired irradiation area, and the processing range can be controlled with high accuracy.
[0027]
In order to achieve the first, second, or third object, the laser processing method of the present invention includes a step of forming a plurality of beams and forming a focal point for each beam, and applying each focal point of the beam. And transferring the image to the processing surface side to form an image, and subjecting the processing surface to laser processing by beam irradiation.
[0028]
According to such processing, as described above, by condensing the laser beam in a desired pattern, the energy utilization efficiency is high, energy loss is reduced compared with the mask projection method, and the focus blur is reduced. Compared with the microlens array focusing method, the focusing accuracy is high, and the focus pitch can be adjusted with high precision by the optical system, so drilling can be performed at a narrow pitch, and high processing accuracy is achieved. can get. As a result, various laser processes such as drilling, etching, doping, annealing, etc., processing / modification / film formation, etc. can be performed in accordance with the number of focal points of the beam.
[0029]
In order to achieve the first, second, or third object, the laser treatment is performed by irradiating the surface to be processed a plurality of times and setting an irradiation area of the beam to the surface to be processed. The same or different may be used. That is, the beam irradiation may be completed once, but in the present invention, it is possible to perform laser processing by multiple times of beam irradiation. In this case, if the irradiation area is the same, multiple processing for the same region is performed. Thus, if the irradiation areas are made different, it is possible to selectively form a processing portion corresponding to the number of times of irradiation and a processing portion where the number of times of irradiation is small. Such a process enables various laser processes such as drilling and modification with different diameters.
[0030]
In order to achieve the first, second or third object, the object to be processed, the optical element or the optical system having the surface to be processed is moved in the direction of each optical axis, thereby the object to be processed of the beam. You may make it change the irradiation area with respect to a surface. According to such processing, the beam is adjusted to a desired irradiation area, and the processing range can be controlled.
[0031]
In order to achieve the first, second, or third object, the laser treatment includes perforation, surface modification, or heat treatment on the surface to be processed, and the surface to be processed depends on the number of focal points of the beam. The processes may be performed simultaneously. That is, the laser processing method according to the present invention is applied to various types of processing according to the magnitude of the laser beam and energy.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an outline of a laser processing apparatus. In the
[0033]
The magnifying
[0034]
Above the
[0035]
A quartz plate 32 is installed on the lower surface side of the reduction transfer
[0036]
A
[0037]
The
[0038]
Next, the
[0039]
The
[0040]
Further, the reduction transfer
[0041]
For example, as shown in FIG. 3, the reduction transfer
[0042]
The pitch control of the reduction transfer
[0043]
As shown in FIG. 4A, when a plurality of
d 2 = M × d 1 ... (1)
u 2 = M × u 1 ... (2)
P 2 = M × P 1 ... (3)
Is established.
[0044]
Further, the area control of the
[0045]
The focal length f of the
W. D. 1 = (D−d 1 ) × (f / D) (4)
It becomes. By such control, the processing point diameter of the
[0046]
Next, processing by the
[0047]
The
[0048]
When the focal position of the
[0049]
When two or more microlens arrays having greatly different energy collection degrees are used by switching, the energy at the surface to be processed 28 is greatly different, so that the beam intensity is adjusted. In this beam intensity adjustment method, the laser energy control target value is adjusted. The other method is adjusted by switching the transmittance of the
[0050]
Such a laser processing apparatus and laser processing method have the following features and advantages.
[0051]
(1) Energy utilization efficiency is greatly improved. Since the
[0052]
(2) A large number of holes can be processed simultaneously. That is, the
[0053]
(3) The influence of the beam divergence angle is small. The
[0054]
(4) Processing at any pitch such as narrow pitch processing is possible. If the virtual processed
[0055]
(5) Performance degradation of the laser processing apparatus due to the influence of processing is prevented. By setting the reduction transfer
[0056]
Further, since a quartz plate 32 for preventing the adhesion of contaminants is installed between the reduction transfer
[0057]
(Second Embodiment)
Next, FIG. 7 shows an outline of a laser processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the
[0058]
According to such a
[0059]
Subsequently, the
[0060]
At this time, in order to irradiate the
[0061]
(Third embodiment)
Next, a laser processing method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9 show a laser seeding heat treatment method using the
[0062]
As shown in FIG. 8A, a TFT element creation region TD is set in the
[0063]
Then, as shown in FIG. 9A, the
[0064]
When such laser treatment is performed, as shown in FIG. 9B, the
[0065]
Through the above process, as shown in FIG. 9C, a single crystal or polycrystalline silicon having a large crystal grain size is formed in a
[0066]
Such a laser processing apparatus and laser processing method have the following features and advantages.
[0067]
(1) Single grain Si can be formed, and performance limits due to grain boundaries can be overcome. A single grain crystal is a crystal in which no clear grain boundary exists in the region, and ideally, the region is composed of one single crystal. Therefore, utilizing the fact that the melting point of amorphous Si is approximately 300 ° C. lower than that of crystalline Si, first,
[0068]
(2) Energy consumption can be reduced. An example of crystallization for a pixel switching TFT of liquid crystal will be described. If the pitch of the RGB pixels of the liquid crystal is 120 μm and 40 μm vertically and horizontally and the TFT size is 10 μm × 10 μm, simply calculating by area ratio, the energy is (10 × 10) / (120 × 40) = 1/48 Crystallization is possible. In the crystallization by the line beam in the actual manufacturing process, scanning is performed by overlapping about 95% of the line width in order to solve the insufficiency of crystal growth due to generation of a large number of crystal nuclei. This corresponds to the laser irradiation of about 20 times in the same place. According to the
[0069]
(3) It is possible to reduce the thermal load on the workpiece such as a substrate. The fact that the energy required for the Si crystal is very small leads to a significant reduction in the thermal load on the substrate. If the throughput of the processing according to the present invention is the same as that of the prior art, the thermal load on the substrate per unit time is 1/480. This makes it possible to replace existing substrates for crystallization using high-quality glass with thermoplastic materials such as plastics, which is economical and applicable to various flexible electronic devices. Is possible.
[0070]
(Fourth embodiment)
Next, a laser processing method according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 and FIG. 11 show a method for forming micro-holes with micro-sitting using the
[0071]
In this embodiment, as shown in FIG. 10A, a
[0072]
At this point, as shown in FIG. 11A, laser etching is performed by irradiating a region r smaller than the previous irradiation area R with a
[0073]
In this way, the
[0074]
In such a laser processing process, the energy density of the laser on the actual workpiece surface is one of the important parameters. This energy density is determined by the output energy from the laser of the light source and mainly the configuration of the optical path from the laser to the workpiece by the optical system, and the energy density in the process is determined by the output of the laser and the
[0075]
In the case of this two-stage process, for example, in the processing of a hole with a counterbore, laser irradiation is performed on a large area and then on a small area in the first setting. At this time, if light is condensed on the area of the second stage with the same laser output and attenuator setting as in the first stage, the energy density becomes larger than the condition of the first stage, but the energy density necessary for etching is Since they are almost the same, the adjustment is performed by the
[0076]
In this embodiment, the
[0077]
(Other embodiments)
The laser processing apparatus and laser processing method of the present invention may be configured as follows. In the direct pattern etching process, the
[0078]
Further, it can be directly used for pattern film forming processing. For example, the
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
a Various laser processes such as drilling, etching, doping, annealing, and the like, processing / modification / film formation, etc., with increased utilization efficiency of laser energy can be realized.
b The processing accuracy of various laser processes such as drilling can be increased and deterioration on the processing apparatus side can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing processing of a microlens array and a reduction transfer optical system.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a reduction transfer optical system.
FIGS. 4A and 4B show a form of a focal point formed by the reduction transfer optical system, FIG. 4A is a diagram showing a focal point on the virtual processing surface side, and FIG. 4B is a diagram showing a focal point on the processing surface side.
FIGS. 5A and 5B show a condensing form of a microlens, FIG. 5A is a diagram showing a standard condensing state, and FIG. 5B is a diagram showing a condensing form in a state where a focal position is adjusted.
FIG. 6 is a view showing a modification of the laser processing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a laser processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing laser seeding heat treatment by a laser processing method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a laser seeding heat treatment by a laser processing method according to a third embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a counter boring process by a laser processing method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a counter boring process by a laser processing method according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
16 Micro lens array (optical element)
18 Reduction transfer optical system
20 beams
22, 30 focus
26 Workpiece (object to be processed)
27 Microlens (optical element)
28 Surface to be treated
70, 74, 86, 92 Laser beam
Claims (6)
この光学素子で形成された前記ビームの各焦点を被処理面側に転写して結像させる光学系と、
を備えた構成としたことを特徴とするレーザ処理装置。An optical element for forming a plurality of beams and forming a focal point for each beam;
An optical system that forms an image by transferring each focal point of the beam formed by the optical element to the surface to be processed;
The laser processing apparatus characterized by having provided the structure.
前記ビームの各焦点を被処理面側に転写して結像させ、前記被処理面にビーム照射によりレーザ処理を施す工程と、
からなることを特徴とするレーザ処理方法。Forming a plurality of beams and forming a focal point for each beam;
Transferring each focal point of the beam to the surface to be processed to form an image, and performing laser processing on the surface to be processed by beam irradiation; and
A laser processing method comprising:
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