JP2009248181A - Laser beam machining apparatus, pitch adjusting method of laser beam, and laser beam machining method - Google Patents

Laser beam machining apparatus, pitch adjusting method of laser beam, and laser beam machining method Download PDF

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JP2009248181A JP2008102941A JP2008102941A JP2009248181A JP 2009248181 A JP2009248181 A JP 2009248181A JP 2008102941 A JP2008102941 A JP 2008102941A JP 2008102941 A JP2008102941 A JP 2008102941A JP 2009248181 A JP2009248181 A JP 2009248181A
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Yoshinori Onishi
芳紀 大西
Yoshiaki Yamamoto
良明 山本
Hitoshi Ikeda
均 池田
Koichi Tamagawa
孝一 玉川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining apparatus in which ideal beam branching is possible and in which inter-beam pitch is arbitrarily adjustable, and also to provide a pitch adjusting method of a laser beam and a laser beam machining method. <P>SOLUTION: The laser beam machining apparatus includes a laser beam branching means 21, condensing lenses 22, 23, and an image rotator 24. A single laser beam oscillated from a laser beam oscillator 20 is branched into a plurality of beams, which are emitted to the surface of a workpiece 26 to perform linear machining thereon. In the apparatus, an image rotator is rotated around the optical axis of the beam and, by adjustment of the rotation angle, the pitch spacing of the beam outgoing from the image rotator is adjusted. The invention includes the pitch adjustment of a laser beam by this machining apparatus and the laser beam machining of a workpiece surface using this machining apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザー加工装置、レーザービームのピッチ可変法、及びレーザー加工方法に関し、特にイメージローテーターを備えたレーザー加工装置、イメージローテーターを利用するレーザービームのピッチ可変法、及びこのレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus, a laser beam pitch variable method, and a laser processing method, and more particularly to a laser processing apparatus equipped with an image rotator, a laser beam pitch variable method using the image rotator, and the laser processing apparatus. Related to the laser processing method.

従来、レーザービームにより被加工物表面にライン状加工を行う工程として、例えば、薄膜太陽電池パネル作製に当たり、電極膜形成のためにITO膜、アモルファスシリコン膜等にスクライビング(切り込み)加工を行う加工工程や、アモルファスシリコンをポリシリコンに改質するためにシリコン膜にレーザービームをライン状に施すレーザーアニール工程や、チップ抵抗のセラミック基板に対して、個別チップに分割するためのスクライビングラインを施すスクライビング工程等が知られている。   Conventionally, as a process of performing line-shaped processing on the surface of a workpiece with a laser beam, for example, a processing process of scribing (cutting) into an ITO film, an amorphous silicon film, etc. for forming an electrode film in the production of a thin film solar cell panel In addition, a laser annealing process that applies a laser beam to the silicon film in a line to modify amorphous silicon into polysilicon, and a scribing process that applies a scribing line to divide the chip resistance ceramic substrate into individual chips Etc. are known.

例えば、薄膜太陽電池パネルは、CVD法やスパッタ法で下地層を成膜したガラス基板上に、透明電極膜、シリコン膜、及びメタル膜等を形成してなる積層膜からなる。これらの積層膜が光に対して応答し、電池作用を引き起こす。この電池パネルの生産工程では、レーザービームにより膜面をスクライビングして、電池を直列に接続する工程が必要になる。この工程で使われるレーザー装置を、通常、レーザースクライバーと称している。このスクライビング工程では、通常、波長1μm近傍や0.5μm近傍のレーザービーム発振器が多く使われている。他の波長でもスクライビングは可能であるが、装置のコストや入手難や安定性等に鑑みて、上記した波長のレーザービーム発振器が多く使われているのが現状である。   For example, a thin film solar cell panel is composed of a laminated film in which a transparent electrode film, a silicon film, a metal film, and the like are formed on a glass substrate on which a base layer is formed by CVD or sputtering. These laminated films respond to light and cause battery action. In the battery panel production process, a process of scribing the film surface with a laser beam and connecting the batteries in series is required. The laser device used in this process is usually called a laser scriber. In this scribing process, a laser beam oscillator with a wavelength of about 1 μm or about 0.5 μm is usually used. Although scribing is possible at other wavelengths, in view of the cost of the apparatus, difficulty in acquisition, stability, etc., the laser beam oscillators of the above wavelengths are currently used in many cases.

近年、上記スクライビング工程等において、単一のレーザービームを複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームを用いてライン状の加工を行うことが提案されている。例えば、回折格子を用いて単一のレーザービームを分岐することが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, in the scribing process or the like, it has been proposed to branch a single laser beam into a plurality of beams and perform a line-like processing using the plurality of branched beams. For example, it is known to branch a single laser beam using a diffraction grating (see, for example, Patent Document 1).

スクライビング工程では、通常、レーザービームを分岐するだけではなく、分岐後のビーム間のピッチが可変であると共に、被加工物の加工目的に応じてピッチ間隔を調整できなければならない。しかし、回折格子により分岐されたビームは照射レンズへと向かい、照射レンズでは被加工物に対してなるべく垂直な方向からビームが到達するように設計されるが、外側のビームほど、斜めに照射されるという問題がある。そのため、ビームエネルギーの利用効率は低く、60%程度である。また、回折格子では、理想的なビーム分岐はできず、必ず回折条件の成立しない副次光が発生するという問題もあり、汎用的ではない。   In the scribing process, it is usually necessary not only to split the laser beam, but also to change the pitch between the beams after branching and to adjust the pitch interval according to the processing purpose of the workpiece. However, the beam branched by the diffraction grating is directed to the irradiation lens, and the irradiation lens is designed so that the beam reaches from the direction as perpendicular to the workpiece as possible, but the outer beam is irradiated obliquely. There is a problem that. Therefore, the utilization efficiency of beam energy is low, about 60%. In addition, the diffraction grating cannot be ideally beam-divided, and there is a problem that secondary light that does not always satisfy the diffraction condition is generated.

図1に回折格子を用いたビーム分岐の一例を示す。レーザービーム発振器1から発振される単一レーザービームは、エキスパンダー2を透過し、反射ミラー3で反射された後に回折格子4を透過して分岐される。この分岐されたビームは、0次から高次までの回折光となり、広がりながら照射レンズ5へと向かう。照射レンズ5を透過したビームは、遮光マスク6を経て被加工物7に対してなるべく垂直な方向から到達するように設計されているが、全てのビームを垂直方向から被加工物7へ照射することはできないという問題がある。回折格子4を使用する場合、ビーム間のピッチは、ビームの光軸を中心にして、回折格子4、照射レンズ5及び遮光マスク6を回転することにより達成可能ではあるが、上記したような問題がある。   FIG. 1 shows an example of beam branching using a diffraction grating. A single laser beam oscillated from the laser beam oscillator 1 is transmitted through the expander 2, reflected by the reflection mirror 3, and then transmitted through the diffraction grating 4 and branched. The branched beam becomes diffracted light from the 0th order to the higher order, and travels toward the irradiation lens 5 while spreading. The beam transmitted through the irradiation lens 5 is designed so as to reach the workpiece 7 through the light shielding mask 6 from the vertical direction as much as possible. However, all the beams are irradiated to the workpiece 7 from the vertical direction. There is a problem that you can't. When the diffraction grating 4 is used, the pitch between the beams can be achieved by rotating the diffraction grating 4, the irradiation lens 5, and the light shielding mask 6 around the optical axis of the beam. There is.

特開2004−268144号公報(特許請求の範囲等)JP 2004-268144 A (claims, etc.)

本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、理想的なビーム分岐ができ、被加工物に対してビームを垂直に照射でき、かつビーム間ピッチを任意に調整することができるレーザー加工装置、レーザービームのピッチ可変法、及びこのレーザー加工装置を用いたレーザー加工方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, ideal beam branching can be performed, a beam can be irradiated perpendicularly to a workpiece, and a pitch between beams can be arbitrarily adjusted. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus, a laser beam pitch variable method, and a laser processing method using the laser processing apparatus.

本発明のレーザー加工装置は、レーザービーム分岐手段と集光レンズとイメージローテーターとイメージローテーター回転手段とを有し、レーザービーム発振器から発振される単一のレーザービームを、レーザービーム分岐手段により複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームを被加工物表面に照射して、被加工物表面でライン状の加工を行うレーザー加工装置であって、イメージローテーター回転手段により、ビームの光軸を中心にイメージローテーターを回転させ、回転角度の調整によりイメージローテーターから射出される複数のビームのピッチ間隔を調整するように構成したことを特徴とする。   The laser processing apparatus of the present invention includes a laser beam branching unit, a condenser lens, an image rotator, and an image rotator rotating unit. A single laser beam oscillated from a laser beam oscillator is converted into a plurality of laser beams by the laser beam branching unit. A laser processing apparatus for branching into a beam and irradiating the workpiece surface with the plurality of branched beams to perform a line-like processing on the workpiece surface, wherein the optical axis of the beam is rotated by an image rotator rotating means. The image rotator is rotated around the center, and the pitch interval of the plurality of beams emitted from the image rotator is adjusted by adjusting the rotation angle.

前記レーザービーム分岐手段が、分岐したいビームの数だけプリズムを組み合わせてなる偏光ビームスプリッターであって、分岐したいビームの数より1つ少ない数のプリズムのそれぞれに、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成された光半透膜が設けられており、残りの1つのプリズムには全反射の膜が設けられている偏向ビームスプリッターであることが好ましい。   The laser beam branching means is a polarization beam splitter in which prisms are combined by the number of beams to be branched, and reflectivity that reflects beams of the same intensity to each of a number of prisms that is one less than the number of beams to be branched. A deflecting beam splitter provided with a semi-transmissive film having a transmittance that allows the remaining beam to pass therethrough, and a total reflection film is provided on the remaining one prism. Preferably there is.

前記レーザービーム分岐手段はまた、分岐したいビームの数より少なくとも一つ少ない部分反射ミラーと、少なくとも一つの全反射ミラーとを組み合わせて構成され、この部分反射ミラーが、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成されているビームスプリッターであっても良い。   The laser beam branching means is also composed of a combination of at least one partial reflection mirror less than the number of beams to be branched and at least one total reflection mirror, and the partial reflection mirror reflects a beam having the same intensity. It may be a beam splitter configured to have a transmittance and to transmit the remaining beam.

前記集光レンズは、レーザービームの光路上で、イメージローテーターの上流側又は下流側に設置されていればよい。   The said condensing lens should just be installed in the upstream or downstream of the image rotator on the optical path of a laser beam.

前期のように構成したレーザー加工装置によれば、理想的なビーム分岐ができ、被加工物に対してビームを垂直に照射できると共に、ビーム間ピッチを任意に調整することができるようになる。   According to the laser processing apparatus configured as in the previous period, ideal beam branching can be performed, the beam can be irradiated perpendicularly to the workpiece, and the pitch between the beams can be arbitrarily adjusted.

本発明のレーザービームのピッチ可変法は、レーザービーム分岐手段と集光レンズとイメージローテーターとイメージローテーター回転手段とを有するレーザー加工装置を用い、レーザービーム発振器から発振される単一のレーザービームを、レーザービーム分岐手段により、複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームをイメージローテーターに入射せしめ、イメージローテーター回転手段により、ビームの光軸を中心にイメージローテーターを回転させ、回転角度の調整により、イメージローテーターから射出される複数のビームのピッチ間隔を調整することを特徴とする。   The laser beam pitch variable method of the present invention uses a laser processing apparatus having a laser beam branching means, a condensing lens, an image rotator, and an image rotator rotating means, and a single laser beam oscillated from a laser beam oscillator, The laser beam is split into multiple beams by the laser beam splitting means, the split multiple beams are incident on the image rotator, and the image rotator is rotated by the image rotator rotating means to adjust the rotation angle. Thus, the pitch interval of the plurality of beams emitted from the image rotator is adjusted.

前記レーザービームのピッチ可変法において、レーザービームの分岐が、分岐したいビームの数だけプリズムを組み合わせてなる偏光ビームスプリッターであって、分岐したいビームの数より1つ少ない数のプリズムのそれぞれに、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成された光半透膜が設けられており、残りの1つのプリズムには全反射の膜が設けられている偏光ビームスプリッターであるレーザービーム分岐手段を用いて、又は分岐したいビームの数より少なくとも一つ少ない部分反射ミラーと、少なくとも一つの全反射ミラーとを組み合わせて構成され、この部分反射ミラーが同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成されているレーザービーム分岐手段を用いて行われることが好ましい。   In the laser beam pitch variable method, the laser beam branching is a polarization beam splitter formed by combining prisms by the number of beams to be branched, and is the same for each of the number of prisms that is one less than the number of beams to be branched. An optical semi-transmissive film having a reflectivity for reflecting an intense beam and a transmittance for transmitting the remaining beam is provided, and the remaining one prism has a total reflection film. The partial reflection mirror is configured by using a laser beam branching means, which is a polarizing beam splitter, or a combination of at least one partial reflection mirror less than the number of beams to be branched and at least one total reflection mirror. Has a reflectivity that reflects the beam of the same intensity and a transmission that transmits the remaining beam Is preferably carried out using a laser beam splitting means is configured to have a.

前記レーザービームのピッチ可変法において、分岐された複数のビームを、集光レンズを透過させてイメージローテーターに入射せしめても、あるいはまた、イメージローテーターから射出されるビームを、集光レンズを透過させても良い。   In the laser beam pitch variable method, a plurality of branched beams are transmitted through a condenser lens and incident on an image rotator, or alternatively, a beam emitted from the image rotator is transmitted through a condenser lens. May be.

このピッチ可変法においては、ビームを分岐した後、イメージローテーターを所定の角度回転することにより、被加工物に照射するビームを理想的な分岐ビームとすることできると共に、ビーム間ピッチを任意に調整し、可変することができる。また、理想的なビーム分岐ができ、被加工物に対してビームを垂直に照射できる。   In this pitch variable method, after the beam is branched, the image rotator is rotated by a predetermined angle, so that the beam irradiated to the workpiece can be an ideal branched beam, and the pitch between the beams can be arbitrarily adjusted. And can be varied. Further, ideal beam branching can be performed, and the beam can be irradiated perpendicularly to the workpiece.

本発明のレーザー加工方法は、レーザービームを用いて被加工物の表面をライン状に加工する方法において、レーザービーム発振器から発振される単一のレーザービームを、レーザービーム分岐手段により複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームをイメージローテーターに入射せしめ、イメージローテーター回転手段により、ビームの光軸を中心にイメージローテーターを回転させ、回転角度の調整により、イメージローテーターから、ピッチ間隔が調整された複数のビームを射出させ、かくして得られたピッチ間隔の調整されたビームを被加工物表面に照射してライン状に加工することを特徴とする。   The laser processing method of the present invention is a method of processing the surface of a workpiece into a line shape using a laser beam, wherein a single laser beam oscillated from a laser beam oscillator is converted into a plurality of beams by a laser beam branching means. Divide the beam, make the branched beams incident on the image rotator, rotate the image rotator around the optical axis of the beam by the image rotator rotation means, and adjust the rotation angle to adjust the pitch interval from the image rotator The plurality of beams thus emitted are emitted, and the surface of the workpiece is irradiated with the thus-adjusted pitch-adjusted beams so as to be processed into a line shape.

本発明のレーザー加工方法において、レーザービームの分岐が、分岐したいビームの数だけプリズムを組み合わせてなる偏光ビームスプリッターであって、分岐したいビームの数より1つ少ない数のプリズムのそれぞれに、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成された光半透膜が設けられており、残りの1つのプリズムには全反射の膜が設けられている偏光ビームスプリッターであるレーザービーム分岐手段を用いて、又は分岐したいビームの数より少なくとも一つ少ない部分反射ミラーと、少なくとも一つの全反射ミラーとを組み合わせて構成され、この部分反射ミラーが同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成されているレーザービーム分岐手段を用いて行われることが好ましい。   In the laser processing method of the present invention, a laser beam is a polarization beam splitter in which prisms are combined by the number of beams to be branched, and each of the number of prisms one less than the number of beams to be branched has the same intensity. Is provided with a semi-transparent film having a reflectivity that reflects the beam of the light and a transmittance that allows the remaining beam to be transmitted, and the remaining one prism is provided with a total reflection film. The polarization beam splitter is a combination of at least one partial reflection mirror and at least one total reflection mirror using the laser beam branching means, or the number of beams to be branched. Has reflectivity to reflect the same intensity beam, and has the transmittance to transmit the remaining beam It is preferably carried out using a laser beam branching means configured to.

本発明のレーザー加工方法において、分岐された複数のレーザービームを、集光レンズを透過させた後にイメージローテーターに入射せしめるか、又はイメージローテーターから射出されるビームを、集光レンズを透過させた後に被加工物表面に照射すればよい。   In the laser processing method of the present invention, a plurality of branched laser beams are allowed to enter the image rotator after passing through the condenser lens, or the beam emitted from the image rotator is allowed to pass through the condenser lens. What is necessary is just to irradiate the surface of a workpiece.

上記のように構成したプロセスにより、イメージローテーターを所定の角度回転することにより、被加工物に照射するビームを理想的な分岐ビームとして、被加工物に対して垂直に照射できると共に、ビーム間ピッチを任意に調整し、可変することができるので、被加工物を目的に応じて任意にライン状に加工することができる。   By rotating the image rotator by a predetermined angle by the process configured as described above, the beam irradiated to the workpiece can be irradiated as an ideal branch beam perpendicularly to the workpiece, and the pitch between the beams Can be arbitrarily adjusted and varied, so that the workpiece can be arbitrarily processed into a line according to the purpose.

本発明によれば、レーザービームの理想的な分岐ができ、加工物に対してビームを垂直に照射できると共に、ビーム間ピッチを任意に調整することができ、被加工物を目的に応じて任意にライン状に加工できるという効果を奏する。   According to the present invention, an ideal branch of a laser beam can be performed, the beam can be irradiated perpendicularly to the workpiece, the pitch between the beams can be arbitrarily adjusted, and the workpiece can be arbitrarily selected according to the purpose. There is an effect that it can be processed into a line shape.

本発明に係るレーザー加工装置の好ましい実施の形態によれば、レーザービーム分岐手段と集光レンズと回転自在に構成されたイメージローテーターとイメージローテーター回転手段とを有し、このレーザービーム分岐手段が、分岐したいビームの数だけプリズムを組み合わせてなる偏光ビームスプリッターであって、分岐したいビームの数より1つ少ない数のプリズムのそれぞれに、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成された光半透膜が設けられており、残りの1つのプリズムには全反射の膜が設けられている偏向ビームスプリッターであるか、又は分岐したいビームの数より少なくとも一つ少ない部分反射ミラーと、少なくとも一つの全反射ミラーとを組み合わせて構成され、この部分反射ミラーが、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成されているビームスプリッターであり、レーザービーム発振器から発振される単一のレーザービームを、レーザービーム分岐手段により複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームをイメージローテーターに入射せしめ、イメージローテーター回転手段により、イメージローテーターをビームの光軸の周りに所定の角度回転せしめ、ピッチ間隔の調整されたビームをイメージローテーターから射出せしめ、このピッチの調整されたビームを被加工物表面に垂直に照射して、被加工物表面でライン状の加工を行うことができるレーザー加工装置が提供される。   According to a preferred embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention, it has a laser beam branching means, a condenser lens, an image rotator configured to be rotatable, and an image rotator rotating means. A polarization beam splitter formed by combining prisms by the number of beams to be branched, and having a reflectivity for reflecting the same intensity beam to each of the number of prisms one less than the number of beams to be branched, and the remaining A beam that is provided with a translucent film configured to transmit the beam and a remaining beam is provided with a total reflection film, or a beam to be branched A combination of at least one partial reflection mirror and at least one total reflection mirror This partially reflecting mirror is a beam splitter that has a reflectivity that reflects a beam of the same intensity and a transmittance that transmits the remaining beam, and is oscillated from a laser beam oscillator. A single laser beam is split into a plurality of beams by the laser beam splitting means, the split multiple beams are made incident on the image rotator, and the image rotator is rotated around the optical axis of the beam by the image rotator rotating means. The beam is rotated by a predetermined angle, and a beam with an adjusted pitch interval is emitted from the image rotator, and the beam with the adjusted pitch is irradiated perpendicularly to the surface of the workpiece to perform a line-like processing on the surface of the workpiece. A laser processing apparatus is provided.

上記集光レンズが、レーザービームの光路上で、イメージローテーターの上流側であってレーザービーム分岐手段の下流側に設置されている場合には、ビーム分岐手段により分岐された複数のビームを集光レンズを透過せしめてイメージローテーターへ入射させ、ビームの光軸を中心にイメージローテーターを所望の角度だけ回転させ、その回転角度の調整によりイメージローテーターから射出されるビームのピッチ間隔を調整するように構成されている。   When the condensing lens is installed on the upstream side of the image rotator and the downstream side of the laser beam branching means on the optical path of the laser beam, the plurality of beams branched by the beam branching means are condensed. It is configured to transmit the lens and enter the image rotator, rotate the image rotator by a desired angle around the optical axis of the beam, and adjust the pitch angle of the beam emitted from the image rotator by adjusting the rotation angle Has been.

また、上記集光レンズが、レーザービームの光路上で、イメージローテーターの下流側であって被加工物の前に設置されている場合には、レーザービーム分岐手段により分岐された複数のビームをイメージローテーターへ入射させ、イメージローテーター回転手段により、ビームの光軸を中心にイメージローテーターを所望の角度だけ回転させ、その回転角度の調整によりイメージローテーターから射出されるビームのピッチ間隔を調整し、このピッチ間隔の調整されたビームが集光レンズを透過するように構成されている。   In addition, when the condenser lens is installed on the optical path of the laser beam, downstream of the image rotator and in front of the workpiece, the plurality of beams branched by the laser beam branching means are imaged. Incident light enters the rotator, and the image rotator rotating means rotates the image rotator by a desired angle around the optical axis of the beam, and adjusts the rotation angle to adjust the pitch interval of the beam emitted from the image rotator. The beam with the adjusted spacing is configured to pass through the condenser lens.

上記のように構成したレーザー加工装置によれば、理想的なビーム分岐ができ、被加工物に対して垂直に照射できると共に、ビーム間ピッチを任意に調整することができるようになる。   According to the laser processing apparatus configured as described above, ideal beam branching can be performed, the workpiece can be irradiated vertically, and the pitch between the beams can be arbitrarily adjusted.

レーザービーム分岐手段としては、特に制限はなく、以下詳細に説明するプリズムを用いた偏光ビームスプリッター又は全反射ミラーと部分反射ミラーとを組み合わせてなるビームスプリッターを用いることができる。   The laser beam branching means is not particularly limited, and a polarizing beam splitter using a prism described in detail below or a beam splitter formed by combining a total reflection mirror and a partial reflection mirror can be used.

例えば、偏光ビームスプリッターとしては、上記したように、分岐したいビームの数より1つ少ない数のプリズムのそれぞれに、同じ強度のビームを反射せしめるような反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成された光半透膜が設けられており、残りの1つのプリズムには全反射の膜が設けられているビームスプリッターを用いることができる。   For example, as described above, as a polarizing beam splitter, each of the number of prisms, which is one less than the number of beams to be branched, has a reflectivity that reflects the same intensity beam, and transmits the remaining beams. It is possible to use a beam splitter in which a light semi-transmissive film configured to have a transmissivity is provided, and the remaining one prism is provided with a total reflection film.

すなわち、図2(a)に示すように、レーザービーム発振器20から発振された単一のビームに対して、所望の寸法を有するプリズムをビーム分岐したい数だけ組み合わせた偏向ビームスプリッターであるレーザービーム分岐手段21を用いてビーム分岐することができる。この場合、各プリズムとしては、所望の割合の反射率及び透過率を有する光半透膜を備えたものを使用すればよい。図2(a)に示すように、第1のプリズムPで部分反射させてラインAを形成し、第1のプリズムPを透過したビームを第2のプリズムPで部分反射させてラインBを形成し、第2のプリズムPを透過したビームを第3のプリズムPで部分反射させてラインCを形成し、第3のプリズムPを透過したビームを第4のプリズムPで部分反射させてラインDを形成し、第4のプリズムPを透過したビームを第5のプリズムPで部分反射させてラインEを形成し、そして第5のプリズムPを透過したビームを第6のプリズムPで全反射させてラインFを形成するというように、所望の数だけ分岐せしめることができる。図2(a)では、6本に分岐する場合について例示してあるが、プリズムの寸法や、レンズの径を適宜選択することにより、目的とする本数に分岐することができる。各プリズムの反射率及び透過率に関しては、分岐されて形成される各ビームの強度が等しくなるように、適宜設計すればよい。 That is, as shown in FIG. 2A, the laser beam branching is a deflecting beam splitter in which a single beam oscillated from the laser beam oscillator 20 is combined with the number of prisms having desired dimensions as many as desired. The beam can be branched using the means 21. In this case, as each prism, a prism provided with a semi-transmissive film having a desired ratio of reflectance and transmittance may be used. As shown in FIG. 2 (a), is partially reflected by the first prism P 1 to form a line A 1, and the beam transmitted through the first prism P 1 is partially reflected by the second prism P 2 The line B 1 is formed, the beam transmitted through the second prism P 2 is partially reflected by the third prism P 3 to form the line C 1 , and the beam transmitted through the third prism P 3 is the fourth beam by partially reflected by the prism P 4 form a line D 1, the beam passing through the fourth prism P 4 by partially reflective to form a line E 1 a prism P 5 of the fifth, and fifth prism P The beam transmitted through 5 is totally reflected by the sixth prism P 6 to form the line F 1, and can be branched by a desired number. In FIG. 2A, the case of branching to 6 is illustrated, but it is possible to branch to the target number by appropriately selecting the size of the prism and the diameter of the lens. What is necessary is just to design suitably about the reflectance and the transmittance | permeability of each prism so that the intensity | strength of each beam formed by branching may become equal.

本発明ではまた、レーザービーム分岐手段として、上記したように、分岐したいビームの数より少なくとも一つ少ない部分反射ミラーと、少なくとも一つの全反射ミラーとを組み合わせて構成され、この部分反射ミラーが同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成されている分岐手段を使用することができる。例えば、図3(a)及び図4(a)に示すように、所定の数の全反射ミラーと部分反射ミラーとを、所定の順番で、等間隔に、所定の角度で配置したビームスプリッターを用いて、ビームを分岐しても良い。   In the present invention, as described above, the laser beam branching means is configured by combining at least one partial reflection mirror less than the number of beams to be branched and at least one total reflection mirror, and the partial reflection mirrors are the same. Bifurcation means can be used that have a reflectivity that reflects the beam of intensity and that has a transmittance that transmits the remaining beam. For example, as shown in FIGS. 3 (a) and 4 (a), a beam splitter in which a predetermined number of total reflection mirrors and partial reflection mirrors are arranged at predetermined intervals in a predetermined order at a predetermined angle. It may be used to split the beam.

図3(a)に示すように、レーザービーム発振器から発振された単一のビームを、レーザービームの光路に沿って配置した第1の部分反射ミラーMで部分透過させてラインAを形成し、部分反射ミラーMで反射したビームを第2の部分反射ミラーMで部分反射させてラインBを形成し、第2の部分反射ミラーMを透過させたビームを部分反射ミラーMで部分反射させてラインCを形成し、第3の部分反射ミラーMを透過させたビームを第4の部分反射ミラーMで部分反射させてラインDを形成し、第4の部分反射ミラーMを透過させたビームを全反射ミラーMで反射させてラインEを形成するというようにして、所望の数だけ分岐せしめることができる。図3(a)では、5本に分岐する場合について例示してあるが、部分反射ミラーの寸法や数、配置の角度を適宜選択することにより、目的とする加工ビームの本数に分岐できる。各反射ミラーの反射率及び透過率に関しては、分岐されて形成される各ビームの強度が等しくなるように、適宜設計すればよい。 As shown in FIG. 3A, a single beam oscillated from a laser beam oscillator is partially transmitted by a first partial reflection mirror M 1 disposed along the optical path of the laser beam to form a line A 2 . Then, the beam reflected by the partial reflection mirror M 1 is partially reflected by the second partial reflection mirror M 2 to form a line B 2 , and the beam transmitted through the second partial reflection mirror M 2 is partially reflected by the partial reflection mirror M. 3 is partially reflected to form a line C 2 , and the beam transmitted through the third partial reflection mirror M 3 is partially reflected by the fourth partial reflection mirror M 4 to form a line D 2 . The beam transmitted through the partial reflection mirror M 4 is reflected by the total reflection mirror M 5 to form a line E 2, and can be branched by a desired number. In FIG. 3A, the case of branching to 5 is illustrated, but it is possible to branch to the desired number of processing beams by appropriately selecting the size and number of partial reflection mirrors and the angle of arrangement. What is necessary is just to design suitably about the reflectance and the transmittance | permeability of each reflection mirror so that the intensity | strength of each beam formed by branching may become equal.

また、図4(a)に示すように、所定の数の全反射ミラーと部分反射ミラーとを、所定の順番で、等間隔に、所定の角度で配置したものを1セットとし、これをレーザービームの光軸に対して軸対称に離隔して配置したビームスプリッターを用いて、ビームを分岐しても良い。   Further, as shown in FIG. 4A, a predetermined number of total reflection mirrors and partial reflection mirrors arranged in a predetermined order at equal intervals and at a predetermined angle are set as a set. The beam may be branched using a beam splitter that is arranged symmetrically with respect to the optical axis of the beam.

図4(a)に示すように、まず、レーザービーム発振器から発振された単一のビームを、レーザービームの光路に沿って配置した第1の部分反射ミラーRで部分反射させると共に部分透過させる。次いで、透過させたビームを第2の部分反射ミラーRを部分透過させてラインAを形成し、第2の部分反射ミラーRで反射させたビームを第3の部分反射ミラーRで部分反射させてラインBを形成し、第3の部分反射ミラーRを透過させたビームを第4の部分反射ミラーRで部分反射させてラインCを形成し、第4の部分反射ミラーRを透過させたビームを第5の全反射ミラーRで反射させてラインDを形成するというように、所望の数だけ分岐せしめることができる。また、第1の部分反射ミラーRで部分反射させたビームを第6の部分反射ミラーRで部分反射させてラインEを形成し、第6の部分反射ミラーRを透過させたビームを第7の部分反射ミラーRで部分反射させてラインFを形成し、第7の部分反射ミラーRを透過させたビームを第8の全反射ミラーRで反射させてラインGを形成するというように、所望の数だけ分岐せしめることができる。 As shown in FIG. 4A, first, a single beam oscillated from a laser beam oscillator is partially reflected and partially transmitted by a first partially reflecting mirror R 1 arranged along the optical path of the laser beam. . Next, the transmitted beam is partially transmitted through the second partially reflecting mirror R 2 to form a line A 3 , and the beam reflected by the second partially reflecting mirror R 2 is reflected by the third partially reflecting mirror R 3 . A line B 3 is formed by partial reflection, and a beam transmitted through the third partial reflection mirror R 3 is partially reflected by the fourth partial reflection mirror R 4 to form a line C 3, thereby forming a fourth partial reflection. and so form a line D 3 by reflecting beam is transmitted through the mirror R 4 by the total reflection mirror R 5 of the fifth, it can be allowed to branch desired number. Further, the beam partially reflected by the first partial reflection mirror R 1 is partially reflected by the sixth partial reflection mirror R 6 to form a line E 3 , and the beam transmitted through the sixth partial reflection mirror R 6. Is partially reflected by the seventh partial reflection mirror R 7 to form a line F 3 , and the beam transmitted through the seventh partial reflection mirror R 7 is reflected by the eighth total reflection mirror R 8 to produce a line G 3. The desired number of branches can be branched.

図4(a)では、合計7本に分岐する場合について例示してあるが、全反射ミラー及び部分反射ミラーの寸法や数、配置の角度や、セットの数を適宜選択することにより、目的とする加工ビームの本数に分岐できる。各反射ミラーの反射率及び透過率に関しては、分岐されて形成される各ビームの強度が等しくなるように、適宜設計すればよい。   In FIG. 4 (a), the case of branching into a total of seven is illustrated, but by selecting the dimensions and number of total reflection mirrors and partial reflection mirrors, the angle of arrangement, and the number of sets as appropriate, The number of processing beams can be branched. What is necessary is just to design suitably about the reflectance and the transmittance | permeability of each reflection mirror so that the intensity | strength of each beam formed by branching may become equal.

図3(a)及び図4(a)では、ビームスプリッターを構成する全反射ミラー及び部分反射ミラーの好ましい配置を例示したが、レーザービームを均等に分岐するという目的に沿っていれば、他の配置でも良いのは当然である。   FIGS. 3A and 4A exemplify preferable arrangements of the total reflection mirror and the partial reflection mirror constituting the beam splitter. However, other arrangements may be used as long as the laser beam is equally branched. Of course, it may be arranged.

集光レンズは、レーザービームの光路に沿って、以下に述べるイメージローテーターの上流側(図2(a))又は下流側に配置され、前記したように分岐されたビームの各ビームを集光してイメージローテーターに入射せしめるか、又は分岐されたビームの各ビームをイメージローテーターに入射した後、イメージローテーターから射出したピッチ間隔の調整された各ビームを集光して被加工物表面上にビームスポットを所定の形状に形成するように構成されている。イメージローテーターから射出されるビームは、照射レンズバーを透過して被加工物表面上に到達し、表面をライン状に加工する。   The condensing lens is arranged on the upstream side (FIG. 2A) or the downstream side of the image rotator described below along the optical path of the laser beam, and condenses each beam of the branched beam as described above. The beam is made incident on the image rotator, or each beam of the branched beam is made incident on the image rotator, and then the beam with the adjusted pitch interval emitted from the image rotator is condensed to be a beam spot on the work surface. Are formed in a predetermined shape. The beam emitted from the image rotator passes through the irradiation lens bar and reaches the surface of the workpiece, and processes the surface into a line shape.

イメージローテーター(像回転器)としては、本発明ではポロ式及びダハ式の正立プリズムを使用することができ、ダハ式プリズムが好ましい。このダハ式プリズムは、呼び面角90度で交わる一対の反射面を有するプリズムであり、像を逆転できる。このイメージローテーターをレーザービームの光軸の周りでφ度だけ回転すると、イメージローテーターから射出されるビームは2φ度だけ回転する。これに対して回折格子は、光の回折と干渉により分光して干渉縞を形成するものであり、格子とスクリーンとの間の距離を変えることにより、干渉縞のパターンを変化させることができる。   As the image rotator (image rotator), polo type and roof type upright prisms can be used in the present invention, and a roof type prism is preferable. This roof prism is a prism having a pair of reflecting surfaces that intersect at a nominal surface angle of 90 degrees, and can reverse the image. When this image rotator is rotated by φ degrees around the optical axis of the laser beam, the beam emitted from the image rotator is rotated by 2 φ degrees. On the other hand, the diffraction grating forms an interference fringe by splitting light by diffraction and interference, and the interference fringe pattern can be changed by changing the distance between the grating and the screen.

被加工物としては、特に制限されず、例えば、薄膜太陽電池パネルを作製する場合のITO膜等の透明電極膜、シリコン膜、メタル膜等や、レーザーアニールによりアモルファスシリコンをポリシリコンに改質する場合のシリコン薄膜や、個別チップに分割する場合のチップ抵抗のセラミック基板等を用いることができる。これらの被加工物に対して、ピッチ間隔の調整されたレーザービームを照射して、スクライビング処理を行い、ライン状の加工を行う。   The workpiece is not particularly limited. For example, a transparent electrode film such as an ITO film, a silicon film, a metal film, or the like when a thin film solar cell panel is manufactured, or amorphous silicon is modified into polysilicon by laser annealing. In this case, a silicon thin film or a ceramic substrate having a chip resistance when divided into individual chips can be used. These workpieces are irradiated with a laser beam whose pitch interval is adjusted, and a scribing process is performed to perform line-shaped processing.

上記集光レンズを、イメージローテーターの上流側であって、レーザービーム分岐手段の下流側に設置した場合のレーザービーム発振器から被加工物までのレーザービームの光路ついて、図2(a)〜(d)を参照して説明する。   FIGS. 2A to 2D show the optical path of the laser beam from the laser beam oscillator to the workpiece when the condenser lens is installed upstream of the image rotator and downstream of the laser beam branching means. ) Will be described.

図2(a)に示したように、レーザービーム発振器20から発振された単一のレーザービームは、上記したようにレーザービーム分岐手段21により目的とする本数のビームに分岐され(図2(a)では、6本を例示してある)、次いでレンズ22及びレンズ23を透過してイメージローテーター24としてのダハ式プリズムへ入射される。   As shown in FIG. 2A, the single laser beam oscillated from the laser beam oscillator 20 is branched into the target number of beams by the laser beam branching means 21 as described above (FIG. 2A). 6), the lens 22 and the lens 23 are then transmitted and incident on the roof prism as the image rotator 24.

上記のようにして分岐されたビームをイメージローテーター24に入射せしめると共に、イメージローテーター回転手段により、イメージローテーター24をビームの光軸の周りに所望の角度φ度だけ回転させると、イメージローテーター24から2φ度だけ回転されたイメージ(ビーム)が射出される。この回転角度の調整により、後述するように、ビームのピッチ間隔を変えることができる。イメージローテーター24から射出されるビームは、互いに平行な状態を保ちつつ、照射レンズバー25を透過し、そのまま被加工物26の加工面へ到達する(図2(a)及び(b))。照射レンズバー25をスクライビング方向に対して垂直に配置すれば、一つのビームの中心から隣接するビームの中心までの距離であるビーム中心間ピッチは最大となり(図2(c))、また、照射レンズバー25をスクライビング方向に対して所定の傾きをもって配置すれば、ビーム中心間ピッチは変化する(図2(d))。ビーム中心間ピッチはθ=60度で最小ピッチになる。この場合、イメージローテーター24の回転角度φは30度でよい。   When the beam branched as described above is incident on the image rotator 24 and the image rotator 24 is rotated around the optical axis of the beam by a desired angle φ degree by the image rotator rotating means, the image rotator 24 rotates 2φ. An image (beam) rotated by a certain degree is emitted. By adjusting the rotation angle, the pitch interval of the beams can be changed as will be described later. The beams emitted from the image rotator 24 pass through the irradiation lens bar 25 while maintaining a state parallel to each other, and reach the processing surface of the workpiece 26 as they are (FIGS. 2A and 2B). If the irradiation lens bar 25 is arranged perpendicular to the scribing direction, the pitch between the beam centers, which is the distance from the center of one beam to the center of the adjacent beam, is maximized (FIG. 2 (c)). If the lens bar 25 is arranged with a predetermined inclination with respect to the scribing direction, the pitch between the beam centers changes (FIG. 2D). The pitch between the beam centers is θ = 60 degrees and becomes the minimum pitch. In this case, the rotation angle φ of the image rotator 24 may be 30 degrees.

上記のようにして被加工物の加工面へ到達したレーザービームのスポット位置について、図3(a)に示すビームスプリッターについては図3(b)に示し、図4(a)に示すビームスプリッターについては図4(b)に示す。また、一般的なレーザービームのスポット位置について、図5(a)〜(c)に示す。各図において横軸はX軸であり、縦軸はY軸(長手スクライビング方向)である。   As for the spot position of the laser beam that has reached the processing surface of the workpiece as described above, the beam splitter shown in FIG. 3A is shown in FIG. 3B, and the beam splitter shown in FIG. Is shown in FIG. Moreover, the spot position of a general laser beam is shown to Fig.5 (a)-(c). In each figure, the horizontal axis is the X axis, and the vertical axis is the Y axis (longitudinal scribing direction).

図3(b)及び図4(b)において、○は加工面におけるレーザービームのスポット位置(θ度回転後)を表し、仮想線の○は回転前のスポット位置を表し、D’はビーム間ピッチを表し、Oは回転中心を表す。回転前のスポット位置を示す図5(a)において、Oは回転中心を表し、○は回転前の加工面におけるレーザービームのスポット位置を表し、Dはビーム間ピッチを表す。回転後のスポット位置を示す図5(b)において、Oは回転中心を表し、○はθ回転後の加工面におけるレーザービームのスポット位置を表し、仮想線の○は回転前のスポット位置を表し、Dはビーム間ピッチを表し、D’はθ回転後のビームスポット位置を表し、D’=Dcosθなる関係が成り立つ。そして、回転後のスポット位置を示す図5(c)において、Oは回転中心を表し、○はほぼ90度回転後のスポット位置を表す。   3 (b) and 4 (b), ◯ represents the spot position of the laser beam (after θ-degree rotation) on the processed surface, ◯ of the phantom line represents the spot position before the rotation, and D ′ represents the distance between the beams. P represents the pitch, and O represents the center of rotation. In FIG. 5A showing the spot position before rotation, O represents the center of rotation, ○ represents the spot position of the laser beam on the processed surface before rotation, and D represents the inter-beam pitch. In FIG. 5B showing the spot position after rotation, O represents the center of rotation, ◯ represents the spot position of the laser beam on the processed surface after θ rotation, and ◯ of the imaginary line represents the spot position before rotation. , D represents the inter-beam pitch, D ′ represents the beam spot position after θ rotation, and the relationship D ′ = D cos θ holds. In FIG. 5C showing the spot position after rotation, O represents the center of rotation, and ◯ represents the spot position after being rotated by approximately 90 degrees.

図3(b)は、図3(a)の光学系において、イメージローテーターをθ度回転させた場合、加工面での隣接するビームスポット間の距離が、回転前の距離と比べて可変していることを示している。また、図4(b)の場合も、図4(a)の光学系において、イメージローテーターをθ度回転させた場合、加工面での隣接するビームスポット間の距離が、回転前の距離と比べて可変していることを示している。   FIG. 3 (b) shows that when the image rotator is rotated by θ degrees in the optical system of FIG. 3 (a), the distance between adjacent beam spots on the processing surface is variable compared to the distance before rotation. It shows that. Also in the case of FIG. 4B, when the image rotator is rotated by θ degrees in the optical system of FIG. 4A, the distance between adjacent beam spots on the processing surface is compared with the distance before the rotation. It shows that it is variable.

図5(a)は、予め光学的に分岐された多数本のビームがイメージローテーター及び照射レンズを介してスポット状に集光されて、直列状に配列している様子を模式的に表している。図5(a)から明らかなように、X軸方向に等間隔でビームスポットが並んでいる状態で、Y軸方向に平行移動すれば、等間隔のケガキ線をY軸に平行に描くことができる。次に、X軸方向の各ビーム間ピッチを可変したい場合、図5(a)に示す回転中心Oにおいてビームの光軸の周りに所定の角度だけ回転操作をすると、図5(b)に模式的に示す状態になる。図5(b)に示すように、θ度だけ回転させて固定し、その回転角度を保持して、Y軸方向に平行移動すれば、ビームスポット間の距離(D’)とビーム間距離(D)とは、上記したように、次式を満足する関係にある。   FIG. 5A schematically shows a state in which a large number of beams optically branched in advance are collected in a spot shape via an image rotator and an irradiation lens and arranged in series. . As is clear from FIG. 5A, if the beam spots are aligned at equal intervals in the X-axis direction, parallel markings can be drawn parallel to the Y-axis by moving in parallel in the Y-axis direction. it can. Next, when it is desired to change the pitch between the beams in the X-axis direction, if a rotation operation is performed by a predetermined angle around the optical axis of the beam at the rotation center O shown in FIG. It will be in the state shown automatically. As shown in FIG. 5 (b), if the rotation angle is fixed by θ, the rotation angle is maintained, and the translation is performed in the Y-axis direction, the distance between the beam spots (D ′) and the distance between the beams ( D) has a relationship satisfying the following expression as described above.

D’=D・cosθ
上式において、Dはθ=0度の時のビーム間ピッチ(最大ピッチ)であり、θは回転角度である(回転方向は、左回りでも右回りのいずれでも良い)。図5(c)から明らかなように、ビームピッチは、θ=〜90度の時に最小になる。
D ′ = D · cos θ
In the above equation, D is the beam pitch (maximum pitch) when θ = 0 degrees, and θ is the rotation angle (the rotation direction may be either counterclockwise or clockwise). As is clear from FIG. 5C, the beam pitch is minimized when θ = ˜90 degrees.

また、分岐されたビームの本数は、偶数本でも奇数本でも良く、回転対象を軸とすればよい。   Further, the number of branched beams may be an even number or an odd number, and the rotation target may be an axis.

本発明に係るレーザービームのピッチ可変法の好ましい実施に形態によれば、レーザービーム分岐手段と集光レンズとイメージローテーターとイメージローテーター回転手段とを有するレーザー加工装置を用い、レーザービーム発振器から発振される単一のレーザービームを、レーザービーム分岐手段により、複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームを、イメージローテーターに入射せしめ、イメージローテーター回転手段により、ビームの光軸を中心にイメージローテーターを回転させ、この回転角度の調整により、イメージローテーターから射出される複数のビームのピッチ間隔を調整するピッチ可変法が提供され、この場合、レーザービーム分岐手段として、上記したような偏光ビームスプリッターや、全反射ミラーと部分反射ミラーとを任意に組み合わせてなるビームスプリッターを用いて所望の数のビームに分岐した後に、分岐された複数のビームを、集光レンズを透過させてイメージローテーターに入射せしめるか、又は分岐された複数のビームをイメージローテーターへ入射せしめ、このイメージローテーターから射出される複数のビームを、集光レンズを透過させればよい。   According to a preferred embodiment of the laser beam pitch variable method according to the present invention, a laser beam processing device having a laser beam branching unit, a condenser lens, an image rotator, and an image rotator rotating unit is used and is oscillated from a laser beam oscillator. A single laser beam is split into a plurality of beams by a laser beam splitting means, and the split multiple beams are incident on an image rotator, and an image is rotated around the optical axis of the beam by an image rotator rotating means. By rotating the rotator and adjusting the rotation angle, a pitch variable method for adjusting the pitch interval of a plurality of beams emitted from the image rotator is provided. In this case, the polarization beam splitter as described above is used as a laser beam branching unit. And total reflection mirror and part After splitting into a desired number of beams by using a beam splitter which is arbitrarily combined with a reflecting mirror, a plurality of branched beams are transmitted through a condenser lens and incident on an image rotator or branched. A plurality of beams may be incident on the image rotator, and the plurality of beams emitted from the image rotator may be transmitted through the condenser lens.

かくして、イメージローテーターを所定の角度回転することにより、被加工物に照射するビームを理想的な分岐ビームとすることでき、分岐ビームを被加工物に対して垂直に照射できると共に、ビーム間ピッチを任意に調整し、可変することができる。   Thus, by rotating the image rotator by a predetermined angle, the beam irradiated to the workpiece can be made an ideal branch beam, the branch beam can be irradiated perpendicularly to the workpiece, and the pitch between the beams can be increased. It can be arbitrarily adjusted and varied.

このレーザービームのピッチ可変法におけるレーザービーム分岐手段、集光レンズ、イメージローテーター等については、上記したレーザー加工装置で説明した通りである。   The laser beam branching means, the condensing lens, the image rotator, and the like in this laser beam pitch variable method are as described in the above laser processing apparatus.

本発明に係るレーザー加工方法の好ましい実施の形態によれば、レーザービームを用いて被加工物の表面をライン状に加工する方法において、レーザービーム発振器から発振される単一のレーザービームを、レーザービーム分岐手段として上記したような偏光ビームスプリッターや、全反射ミラーと部分反射ミラーとを任意に組み合わせてなるビームスプリッターを用いて、複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームをイメージローテーターに入射せしめ、ビームの光軸を中心にイメージローテーターを回転させ、回転角度の調整により、イメージローテーターからピッチ間隔が調整された複数のビームを射出させ、かくして得られたピッチ間隔の調整された複数のビームを被加工物表面に照射してライン状に加工する方法が提供され、この場合、分岐された複数のビームを、集光レンズを透過させてイメージローテーターに入射せしめ、次いでイメージローテーターから射出されるピッチ間隔が調整されたビームを被加工物表面に照射してライン状に加工するか、又は分岐された複数のビームをイメージローテーターへ入射させ、イメージローテーターから射出されるビームを、集光レンズを透過させた後に被加工物表面に照射すればよい。   According to a preferred embodiment of the laser processing method of the present invention, in a method of processing the surface of a workpiece into a line shape using a laser beam, a single laser beam oscillated from a laser beam oscillator is converted into a laser. Using the polarization beam splitter as described above as a beam branching unit or a beam splitter formed by arbitrarily combining a total reflection mirror and a partial reflection mirror, the beam is branched into a plurality of beams, and the plurality of the branched beams are image rotators. The image rotator is rotated around the optical axis of the beam, and a plurality of beams with adjusted pitch intervals are emitted from the image rotator by adjusting the rotation angle, and the pitch intervals thus obtained are adjusted. Provides a method to irradiate the surface of the workpiece with the beam of the workpiece and process it into a line In this case, a plurality of branched beams are transmitted through the condensing lens and incident on the image rotator, and then the surface of the workpiece is irradiated with the beam with the adjusted pitch interval emitted from the image rotator. A plurality of branched beams may be incident on the image rotator, and the beam emitted from the image rotator may be irradiated to the surface of the workpiece after passing through the condenser lens.

かくして、イメージローテーターを所定の角度回転することにより、被加工物に照射するビームを理想的な分岐ビームとすることでき、分岐ビームを被加工物に対して垂直に照射できると共に、ビーム間ピッチを任意に調整し、可変することができるので、被加工物を目的に応じて任意にライン状に加工することができる。   Thus, by rotating the image rotator by a predetermined angle, the beam irradiated to the workpiece can be made an ideal branch beam, the branch beam can be irradiated perpendicularly to the workpiece, and the pitch between the beams can be increased. Since it can be arbitrarily adjusted and varied, the workpiece can be arbitrarily processed into a line according to the purpose.

このレーザー加工方法におけるレーザービーム分岐手段、集光レンズ、イメージローテーター等については、上記したレーザー加工装置で説明した通りである。   The laser beam branching means, the condensing lens, the image rotator and the like in this laser processing method are as described in the above laser processing apparatus.

上記したレーザー加工装置をレーザービーム発振器の先端側に設置して、レーザー加工を行う。   The laser processing apparatus described above is installed on the tip side of the laser beam oscillator to perform laser processing.

本発明では、イメージローテーター回転手段によりビームの光軸を中心にイメージローテーターを回転させ、回転角度の調整によりイメージローテーターから射出される複数のビームのピッチ間隔を調整するように構成したが、照射レンズバーやレーザービーム分岐手段等のレーザー加工装置の構成要素を回転させ、回転角度の調整によっても、同じように複数のビームのピッチ間隔を調整することができる。レーザービーム分岐手段の回転の
場合には、イメージローテーターなしでよい。
In the present invention, the image rotator is rotated about the optical axis of the beam by the image rotator rotating means, and the pitch interval of the plurality of beams emitted from the image rotator is adjusted by adjusting the rotation angle. The pitch interval of the plurality of beams can be adjusted in the same manner by rotating the components of the laser processing apparatus such as the bar and the laser beam branching means and adjusting the rotation angle. In the case of rotation of the laser beam branching means, there is no need for an image rotator.

本発明によれば、理想的なビーム分岐ができ、分岐ビームを被加工物に対して垂直に照射できると共に、ビーム間ピッチを任意に調整することができるので、例えば、薄膜太陽電池パネル作製に当たり、電極膜形成のためのスクライビング工程、アモルファスシリコンをポリシリコンに改質するためにシリコン膜にレーザービームをライン状に施すレーザーアニール工程や、チップ抵抗のセラミック基板に対して、個別チップに分割するためのスクライビングラインを施すスクライビング工程等を初めとして、レーザービームによる加工を行う技術分野で利用可能である。   According to the present invention, ideal beam branching can be performed, the branch beam can be irradiated perpendicularly to the workpiece, and the pitch between the beams can be arbitrarily adjusted. , A scribing process for electrode film formation, a laser annealing process in which a laser beam is applied to the silicon film in a line to modify amorphous silicon into polysilicon, and a chip resistor ceramic substrate is divided into individual chips. For example, a scribing process for applying a scribing line can be used in the technical field of processing with a laser beam.

回折格子を用いた従来技術のビーム分岐を説明するための模式的説明図。Schematic explanatory drawing for demonstrating the beam branch of the prior art using a diffraction grating. 本発明のレーザー加工装置におけるビームの光路を説明するための模式的説明図。The typical explanatory view for explaining the optical path of the beam in the laser processing device of the present invention. 本発明で用いるビームスプリッターの一実施の形態を示す模式的構成図。The typical block diagram which shows one Embodiment of the beam splitter used by this invention. 本発明で用いるビームスプリッターの別の実施の形態を示す模式的構成図。The typical block diagram which shows another embodiment of the beam splitter used by this invention. 本発明におけるレーザービームのスポット位置について説明するための模式的説明図。The typical explanatory view for explaining the spot position of the laser beam in the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザービーム発振器 2 エキスパンダー
3 反射ミラー 4 回折格子
5 照射レンズ 6 遮光マスク
7 被加工物
20 レーザービーム発振器 21 レーザービーム分岐手段
22、23 集光レンズ 24 イメージローテーター
25 照射レンズバー 26 被加工物
〜P 第1〜6のプリズム A〜F ライン
〜M 第1〜4の部分反射ミラー M 全反射ミラー
〜E ライン A〜G ライン
〜R、R、R 部分反射ミラー R、R 全反射ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser beam oscillator 2 Expander 3 Reflection mirror 4 Diffraction grating 5 Irradiation lens 6 Shading mask 7 Work piece 20 Laser beam oscillator 21 Laser beam branch means 22, 23 Condensing lens 24 Image rotator 25 Irradiation lens bar 26 Work piece P 1 to P 6 first through sixth prism a 1 to F 1 line M 1 ~M 4 first to fourth partial reflection mirror M 5 a total reflection mirror a 2 to E 2 line a 3 ~G 3 lines R 1 to R 4 , R 6 , R 7 partial reflection mirror R 5 , R 8 total reflection mirror

Claims (12)

レーザービーム分岐手段と集光レンズとイメージローテーターとイメージローテーター回転手段とを有し、レーザービーム発振器から発振される単一のレーザービームを、該レーザービーム分岐手段により複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームを被加工物表面に照射して、該被加工物表面でライン状の加工を行うレーザー加工装置であって、該イメージローテーター回転手段により、ビームの光軸を中心にイメージローテーターを回転させ、回転角度の調整により該イメージローテーターから射出される複数のビームのピッチ間隔を調整するように構成したことを特徴とするレーザー加工装置。 A laser beam branching means, a condenser lens, an image rotator, and an image rotator rotating means. A single laser beam oscillated from a laser beam oscillator is split into a plurality of beams by the laser beam branching means. A laser processing apparatus for irradiating a workpiece surface with a plurality of beams that are processed to form a line on the workpiece surface, wherein the image rotator rotates around the optical axis of the beam by the image rotator rotating means The laser processing apparatus is configured to adjust the pitch interval of the plurality of beams emitted from the image rotator by adjusting the rotation angle. 前記レーザービーム分岐手段が、分岐したいビームの数だけプリズムを組み合わせてなる偏光ビームスプリッターであって、分岐したいビームの数より1つ少ない数のプリズムのそれぞれに、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成された光半透膜が設けられており、残りの1つのプリズムには全反射の膜が設けられている偏向ビームスプリッターであることを特徴とする請求項1記載のレーザー加工装置。 The laser beam branching means is a polarization beam splitter in which prisms are combined by the number of beams to be branched, and reflectivity that reflects beams of the same intensity to each of a number of prisms that is one less than the number of beams to be branched. A deflecting beam splitter provided with a semi-transmissive film having a transmittance that allows the remaining beam to pass therethrough, and a total reflection film is provided on the remaining one prism. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein: 前記レーザービーム分岐手段が、分岐したいビームの数より少なくとも一つ少ない部分反射ミラーと、少なくとも一つの全反射ミラーとを組み合わせて構成され、この部分反射ミラーが、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成されているビームスプリッターであることを特徴とする請求項1記載のレーザー加工装置。 The laser beam branching means is configured by combining at least one partial reflection mirror less than the number of beams to be branched and at least one total reflection mirror, and the partial reflection mirror reflects the beam having the same intensity. 2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the beam processing apparatus is configured to have a transmittance that allows the remaining beam to pass therethrough. 前記集光レンズが、レーザービームの光路上で、該イメージローテーターの上流側又は下流側に設置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザー加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the condensing lens is installed on the upstream side or the downstream side of the image rotator on the optical path of the laser beam. レーザービーム分岐手段と集光レンズとイメージローテーターとイメージローテーター回転手段とを有するレーザー加工装置を用い、レーザービーム発振器から発振される単一のレーザービームを、該レーザービーム分岐手段により、複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームを該イメージローテーターに入射せしめ、該イメージローテーター回転手段により、ビームの光軸を中心に該イメージローテーターを回転させ、回転角度の調整により、該イメージローテーターから射出される複数のビームのピッチ間隔を調整することを特徴とするレーザービームのピッチ可変法。 Using a laser processing apparatus having a laser beam branching means, a condenser lens, an image rotator, and an image rotator rotating means, a single laser beam oscillated from a laser beam oscillator is converted into a plurality of beams by the laser beam branching means. The beam is branched, the branched beams are incident on the image rotator, the image rotator is rotated by the image rotator rotating means around the optical axis of the beam, and the rotation angle is adjusted to be emitted from the image rotator. A method of changing the pitch of a laser beam, characterized by adjusting a pitch interval of a plurality of beams. 前記レーザービームの分岐が、分岐したいビームの数だけプリズムを組み合わせてなる偏光ビームスプリッターであって、分岐したいビームの数より1つ少ない数のプリズムのそれぞれに、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成された光半透膜が設けられており、残りの1つのプリズムには全反射の膜が設けられている偏光ビームスプリッターであるレーザービーム分岐手段を用いて、又は分岐したいビームの数より少なくとも一つ少ない部分反射ミラーと、少なくとも一つの全反射ミラーとを組み合わせて構成され、この部分反射ミラーが同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成されているレーザービーム分岐手段を用いて行われることを特徴とする請求項5記載のレーザービームのピッチ可変法。 The laser beam is a polarization beam splitter in which prisms are combined by the number of beams to be branched, and the reflectivity reflects the same intensity beam to each of the number of prisms that is one less than the number of beams to be branched. And a polarizing beam splitter in which a translucent film configured to transmit the remaining beam is provided, and the remaining one prism is provided with a total reflection film. It is constructed by using a laser beam branching means or a combination of at least one partial reflection mirror less than the number of beams to be branched and at least one total reflection mirror, and this partial reflection mirror reflects a beam having the same intensity. A laser that has reflectivity and is configured to have a transmittance that transmits the remaining beam Variable pitch method of laser beam according to claim 5, wherein the performed using chromatography beam splitting means. 前記分岐された複数のビームを、集光レンズを透過させてイメージローテーターに入射せしめることを特徴とする請求項5又は6記載のレーザービームのピッチ可変法。 7. The laser beam pitch varying method according to claim 5, wherein the plurality of branched beams are transmitted through a condenser lens and incident on an image rotator. 前記イメージローテーターから射出されるビームを、集光レンズを透過させることを特徴とする請求項5又は6記載のレーザービームのピッチ可変法。 7. The laser beam pitch variable method according to claim 5, wherein the beam emitted from the image rotator is transmitted through a condenser lens. レーザービームを用いて被加工物の表面をライン状に加工する方法において、レーザービーム発振器から発振される単一のレーザービームを、レーザービーム分岐手段により複数のビームに分岐し、この分岐された複数のビームをイメージローテーターに入射せしめ、イメージローテーター回転手段により、ビームの光軸を中心に該イメージローテーターを回転させ、回転角度の調整により、該イメージローテーターから、ピッチ間隔が調整された複数のビームを射出させ、かくして得られたピッチ間隔の調整されたビームを被加工物表面に照射してライン状に加工することを特徴とするレーザー加工方法。 In a method of processing a surface of a workpiece into a line shape using a laser beam, a single laser beam oscillated from a laser beam oscillator is branched into a plurality of beams by a laser beam branching means, and the branched plurality The image rotator is caused to enter the image rotator, the image rotator is rotated about the optical axis of the beam by the image rotator rotating means, and the rotation angle is adjusted so that a plurality of beams whose pitch intervals are adjusted are adjusted from the image rotator. A laser processing method characterized by emitting a beam having a pitch interval thus adjusted and irradiating the surface of the workpiece to process it into a line shape. 前記レーザービームの分岐が、分岐したいビームの数だけプリズムを組み合わせてなる偏光ビームスプリッターであって、分岐したいビームの数より1つ少ない数のプリズムのそれぞれに、同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成された光半透膜が設けられており、残りの1つのプリズムには全反射の膜が設けられている偏光ビームスプリッターであるレーザービーム分岐手段を用いて、又は分岐したいビームの数より少なくとも一つ少ない部分反射ミラーと、少なくとも一つの全反射ミラーとを組み合わせて構成され、この部分反射ミラーが同じ強度のビームを反射せしめる反射率を有し、かつ残りのビームを透過せしめる透過率を有するように構成されているレーザービーム分岐手段を用いて行われることを特徴とする請求項9記載のレーザー加工方法。 The laser beam is a polarization beam splitter in which prisms are combined by the number of beams to be branched, and the reflectivity reflects the same intensity beam to each of the number of prisms that is one less than the number of beams to be branched. And a polarizing beam splitter in which a translucent film configured to transmit the remaining beam is provided, and the remaining one prism is provided with a total reflection film. It is constructed by using a laser beam branching means or a combination of at least one partial reflection mirror less than the number of beams to be branched and at least one total reflection mirror, and this partial reflection mirror reflects a beam having the same intensity. A laser that has reflectivity and is configured to have a transmittance that transmits the remaining beam Laser processing method according to claim 9, he characterized in that it is carried out using a chromatography beam splitting means. 前記分岐された複数のレーザービームを、集光レンズを透過させた後にイメージローテーターに入射せしめることを特徴とする請求項9又は10記載のレーザー加工方法。 11. The laser processing method according to claim 9, wherein the plurality of branched laser beams are incident on an image rotator after passing through a condenser lens. 前記イメージローテーターから射出されるビームを、集光レンズを透過させた後に被加工物表面に照射することを特徴とする請求項9又は10記載のレーザー加工方法。 11. The laser processing method according to claim 9, wherein a beam emitted from the image rotator is irradiated on a workpiece surface after passing through a condenser lens.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020193255A1 (en) * 2019-03-25 2020-10-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Apparatus for generating a spatially modulable power density distribution from laser radiation
CN113909698A (en) * 2021-10-26 2022-01-11 之江实验室 Parallel interpenetration high-speed laser direct writing photoetching method and device
CN113960892A (en) * 2021-10-26 2022-01-21 之江实验室 Method and device for high-speed parallel laser direct-writing photoetching capable of continuous image rotation modulation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08224676A (en) * 1994-12-15 1996-09-03 Mitsubishi Chem Corp Texture device and texture machining method
JPH115186A (en) * 1997-06-13 1999-01-12 Minolta Co Ltd Laser processing device
JPH1183753A (en) * 1997-07-09 1999-03-26 Toshiba Corp Optical substrate inspecting device
JP2000263268A (en) * 1999-03-16 2000-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser beam machining device and machining method using same device
JP2001013308A (en) * 1999-06-28 2001-01-19 Minolta Co Ltd Prism type beam splitter
JP2004268144A (en) * 2003-02-21 2004-09-30 Seishin Shoji Kk Laser beam machining device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08224676A (en) * 1994-12-15 1996-09-03 Mitsubishi Chem Corp Texture device and texture machining method
JPH115186A (en) * 1997-06-13 1999-01-12 Minolta Co Ltd Laser processing device
JPH1183753A (en) * 1997-07-09 1999-03-26 Toshiba Corp Optical substrate inspecting device
JP2000263268A (en) * 1999-03-16 2000-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser beam machining device and machining method using same device
JP2001013308A (en) * 1999-06-28 2001-01-19 Minolta Co Ltd Prism type beam splitter
JP2004268144A (en) * 2003-02-21 2004-09-30 Seishin Shoji Kk Laser beam machining device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020193255A1 (en) * 2019-03-25 2020-10-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Apparatus for generating a spatially modulable power density distribution from laser radiation
CN113909698A (en) * 2021-10-26 2022-01-11 之江实验室 Parallel interpenetration high-speed laser direct writing photoetching method and device
CN113960892A (en) * 2021-10-26 2022-01-21 之江实验室 Method and device for high-speed parallel laser direct-writing photoetching capable of continuous image rotation modulation
CN113960892B (en) * 2021-10-26 2024-04-16 之江实验室 Method and device for high-speed parallel laser direct-writing lithography capable of continuously modulating like rotation

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