JP2013022617A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ発振器2と、複数の光学ユニット41〜44と、各光学ユニット41〜44に設けられた回転用モータM1及び移動用モータM2と、を備えている。各光学ユニット41〜44は、それぞれ、レーザ発振器2からのレーザ光を複数のレーザ光に分岐する回折光学素子52と、回折光学素子52からの複数のレーザ光を基板上の1つの直線に沿って並ぶように集光させるレンズ53と、を有する。各回転用モータM1は、対応する光学ユニット41〜44の回折光学素子52を、レーザ光の光軸の回りに回転させる。移動用モータM2は、対応する光学ユニット41〜44を加工予定ラインと直交する方向に移動させる。
【選択図】図1
Description
図1に本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の模式図を示す。レーザ加工装置1は、レーザ光を出射するレーザ発振器2と、レンズ・ミラー機構3と、第1〜第4光学ユニット41〜44と、太陽電池パネル用の基板Gが載置されるXYステージ5と、を備えている。ここでは、基板Gの複数の加工予定ラインに沿ってレーザ光のビームスポットを走査し、基板G上に複数のサブセルを形成する場合の加工を例にとって説明する。
レンズ・ミラー機構3は、レーザ光を平行光にするためのコリメートレンズ3aと、反射ミラー3bと、ビームスプリッタ3cと、を有している。
第1光学ユニット41は、反射ミラー51と、回折光学素子52と、f-sinθレンズ53と、を有している。反射ミラー51は、第2光学ユニット42からのレーザ光を回折光学素子52に反射する。回折光学素子52はレーザ光を複数のレーザ光に分岐する。f-sinθレンズ53は複数のレーザ光のそれぞれをXYステージ5上の基板Gに集光する。この第1光学ユニット41によって、図2に示すように、基板G上に、分岐された複数のビームスポットが第1直線L1上に並んで照射される。
XYステージ5は、基板Gを載置するテーブルであり、互いに直交するX方向及びY方向に移動可能である。このXYステージ5をX方向及びY方向に所定の速度で移動させることにより、XYステージ5に載置された基板Gとレーザ光との相対位置を自在に変更することができる。通常は、XYステージ5を移動させて、基板Gの加工予定ラインに沿ってレーザ光が走査される。この実施形態では、基板Gを第1直線L1及び第2直線L2に垂直な方向に移動させることにより、光学ユニット41〜44によって形成される多数のビームスポットによって加工されたラインは、等間隔になる。
このレーザ加工装置では、レーザ発振器2から発射されたレーザ光は、コリメートレンズ3aによって平行光にされ、反射ミラー3bによって下方に反射される。反射ミラー3bからのレーザ光は、ビームスプリッタ3cによって、第2光学ユニット42と第3光学ユニット43とに分岐される。第2光学ユニット42に入射したレーザ光は、ビームスプリッタ55によって下方と第1光学ユニット41とに分岐される。第1光学ユニット41に入射したレーザ光は、反射ミラー51によって下方に反射される。一方、第3光学ユニット43に入射したレーザ光は、ビームスプリッタ55によって下方と第4光学ユニット44とに分岐される。第4光学ユニット44に入射したレーザ光は、反射ミラー51によって下方に反射される。
ビームスポットのピッチを調整する場合は、まず、回折光学素子52を回転用モータM1によって例えば反時計回りに角度θだけ回転する。回転前のピッチd1と回転後のピッチd2との関係は、図3に示すように、
d2=d1・cosθ
である。一方、各光学ユニット41〜44の回折光学素子52が回転されると、隣接する光学ユニット間のビームスポットのピッチが広くなる。例えば、図2において、第1光学ユニット41の右端のビームスポットは反時計回りに回転することによって左方に移動し、第1直線L1及び第2直線L2に垂直な方向から見て第2光学ユニット42から離れる。同様に、第2光学ユニット42の左端のビームスポットは反時計回りに回転することによって右方に移動し、第1直線L1及び第2直線L2に垂直な方向から見て第1光学ユニット41から離れる。したがって、各光学ユニット41〜44を回転させた後に、隣接する光学ユニット間のピッチを調整する必要がある。この光学ユニット間のピッチ調整のための各光学ユニット41〜44のX方向の移動量を以下に示す。
回折光学素子52によってレーザ光が偶数のレーザ光の分岐される場合、各光学ユニット41〜44のX方向の移動量は、以下の通りである。なお、図1において、右側への移動を+方向とし、逆を−方向とする。
→固定
第1光学ユニット41:
→ {(d1−d2)×(分岐数)/2−(d1−d2)/2}×2+(d1−d2)}
第3光学ユニット43:
→ −{(d1−d2)×(分岐数)/2−(d1−d2)/2}×2+(d1−d2)}
第4光学ユニット44:
→ −{(d1−d2)×(分岐数)/2−(d1−d2)/2}×4+(d1−d2)×2}
<奇数分岐の場合>
回折光学素子52によってレーザ光が奇数のレーザ光の分岐される場合、各光学ユニット41〜44のX方向の移動量は、以下の通りである。
→ 固定
第1光学ユニット41:
→ {(d1−d2)×((分岐数)−1)/2}×2+(d1−d2)}
第3光学ユニット43:
→ −{(d1−d2)×((分岐数)−1)/2}×2+(d1−d2)}
第4光学ユニット44:
→ −{(d1−d2)×((分岐数)−1)/2}×4+(d1−d2)×2}
第1光学ユニット41の移動量は+2.6mm
第3光学ユニット43の移動量は−2.6mm
第4光学ユニット44の移動量は−5.2mm
この実施形態では、回折光学素子52を含む各光学ユニット41〜44の回折光学素子52を回転用モータM1により回転させることによって、各光学ユニット41〜44によって基板G上に形成される複数のビームスポットのピッチを精度良く調整することが可能になる。
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
2 レーザ発振器
3 レンズ・ミラー機構
41〜44 光学ユニット
41a〜44a 鏡筒
52 回折光学素子
53 f-sinθレンズ
M1 回転用モータ
M2 移動用モータ
Claims (5)
- 基板上の複数の加工予定ラインに沿ってレーザ光を照射するレーザ加工装置であって、
レーザ光を出射するレーザ光出射装置と、
それぞれ、前記レーザ光出射装置からのレーザ光を複数のレーザ光に分岐する回折光学素子と、前記回折光学素子からの複数のレーザ光を基板上の1つの直線に沿って並ぶように集光させるレンズと、を有する第1光学ユニット及び第2光学ユニットと、
前記第1光学ユニットの回折光学素子及び前記第2光学ユニットの回折光学素子のそれぞれを、前記レーザ光の光軸の回りに回転させるための第1回転駆動機構及び第2回転駆動機構と、
前記第1光学ユニット及び前記第2光学ユニットの少なくとも一方を、前記加工予定ラインと直交する方向に移動させるための移動機構と、
を備えたレーザ加工装置。 - 前記第1光学ユニット及び前記第2光学ユニットは、前記第1光学ユニットによって基板上に集光させられる複数のビームスポットを結んだ第1直線と、前記第2光学ユニットによって基板上に集光させられる複数のビームスポットを結んだ第2直線とがずれるように配置されている、請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 前記第1光学ユニットのレンズの中心と前記第2光学ユニットのレンズの中心とを結んだ直線は、前記加工予定ラインに直交する直線に対して傾斜している、
請求項2に記載のレーザ加工装置。 - 前記第1光学ユニット及び前記第2光学ユニットの中心間距離は、前記加工予定ラインと直交する直線に沿った前記第1光学ユニットの中心と前記第2光学ユニットの中心との間の距離より長い、
請求項2又は3に記載のレーザ加工装置。 - 前記第1光学ユニットは、前記レーザ光出射装置からのレーザ光を分岐するビームスプリッタをさらに有し、
前記第2光学ユニットは、前記ビームスプリッタからのレーザ光を反射して前記第2光学系の回折光学素子に導く反射ミラーをさらに有している、
請求項1から4のいずれかに記載のレーザ加工装置。
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