JP3962726B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、１本のレーザ光を複数本のレーザ光に分割する光学装置に関し、特にその分割されて得られた複数本のレーザ光を加工対象物に入射させて、その加工対象物を加工する光学装置に関する。

ビームスプリッタを用いて、１本のレーザ光を複数本のレーザ光に分割する技術が知られている（特許文献１参照）。例えば、光源から出射したレーザ光を、第１のビームスプリッタに入射させて２分割し、そのうちの１本のレーザ光を第２のビームスプリッタに入射させてさらに２分割することにより、合計３本のレーザ光が得られる。このようにして、ｎ−１個のビームスプリッタを用いて、１本のレーザ光をｎ分割することができる。

シリンダアレイを用いて、レーザ光を分割する技術も知られている（特許文献２参照）。シリンダアレイに入射するレーザ光の光軸と平行な方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を考える。シリンダアレイは、光軸をＺ方向と平行にし、かつ円柱面の母線方向をＹ方向と平行にしたシリンドリカルレンズが、Ｘ方向にｎ個配列されて構成される。シリンダアレイの全面に入射したレーザ光が、そのシリンダアレイを構成するシリンドリカルレンズの個数に等しい本数、即ちｎ本に分割される。

特開２００３−１０３３９０号公報 特開２００２−２４４０７８号公報

ビームスプリッタを用いてレーザ光を強度に関して精度よく均等に分割するのは難しい。即ち、理想的には強度比が５０：５０となる条件でレーザ光を分割するように製作されたビームスプリッタ（ハーフミラー）であっても、実際にはそれを用いて分割されたレーザ光の強度比は例えば４８：５２のように５０：５０からずれる。ここで、１本のレーザ光をｎ分割した場合、それらｎ本のレーザ光のうち最も強度が大きいレーザ光の強度から、最も強度が小さいレーザ光の強度を減じた値の、最も強度が大きいレーザ光の強度に対する割合を、ばらつき度と定義する。ハーフミラーを用いる場合、ばらつき度は分割数ｎの増大に伴い増大する。例えば、１個のハーフミラーを用いてレーザ光を２分割する場合のばらつき度は、（５２−４８）／５２×１００＝７％程度であるが、７個のハーフミラーを用いてレーザ光を８分割する場合のばらつき度は、２７％程度になってしまう。

シリンダアレイは、それを構成する各々のシリンドリカルレンズの集光作用により、１本のレーザ光をそのビーム断面内の位置に関して分割する。従って、分割されたレーザ光のばらつき度は、シリンダアレイに入射するレーザ光のビーム断面内における強度分布に依存してしまう。分割されたレーザ光のばらつき度を小さく抑えようとする場合、シリンダアレイの前段に、レーザ光のビーム断面内における強度分布を均一化するホモジナイザを配置する必要がある（特許文献２参照）。そのため、分割光学系全体としての構成が複雑になってしまう。

本発明の目的は、１本のレーザ光から、強度のばらつきが抑えられた複数本のレーザ光を得る技術を提供することにある。また、本発明の目的は、１本のレーザ光から、強度のばらつきが抑えられた複数本のレーザ光を得る光学系を簡素な構成で実現することにある。また、本発明の目的は、複数本のレーザ光を加工対象物に入射させて、その加工対象物を精度よく加工する技術を提供することにある。

本発明の一観点によれば、
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光を複数本のレーザ光に分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割されたレーザ光がそれぞれ入射端から入射する複数本の光ファイバであって、該複数本の光ファイバの出射端から出射する複数本のレーザ光の強度のばらつきの度合いが、前記分割手段によって分割された複数本のレーザ光の強度のばらつきの度合いよりも小さくなるように、該複数本の光ファイバのうち相対的に強度の大きなレーザ光が入射する光ファイバと相対的に強度の小さなレーザ光が入射する光ファイバとでその曲率及び全長の少なくともいずれか一方を異ならせて構成した複数本の光ファイバと、
基板を保持する保持台と、
各々前記光ファイバの出射端を、該出射端から出射したレーザ光が前記基板の表面に入射する位置に保持する複数の第１の加工ヘッドであって、これら第１の加工ヘッド群を通して前記基板の表面に入射するレーザ光のビームスポットが該基板の表面上で第１の方向に離散的に配置される複数の第１の加工ヘッドと、
前記保持台を、前記第１の加工ヘッド群に対して、前記基板の表面と平行な方向であって前記第１の方向と交差する方向に移動させる第１の移動機構と、
各々自己に入射したレーザ光を前記基板の表面へ導く複数の第２の加工ヘッドであって、これら第２の加工ヘッド群によって前記基板の表面に導かれたレーザ光のビームスポットが該基板の表面上で前記第１の方向と交差する第２の方向に離散的に配置される複数の第２の加工ヘッドと、
前記保持台を、前記第２の加工ヘッド群に対して、前記第２の方向と交差する方向に移動させる第２の移動機構と、
前記光ファイバの出射端から出射したレーザ光が、対応する前記第１の加工ヘッドを通して前記基板に入射することを許容する状態と、前記光ファイバの出射端から出射したレーザ光をそれぞれ前記第２の加工ヘッドへ入射させるとともに、前記第１の加工ヘッド群を通して前記基板にレーザ光が入射することを阻止する状態とのいずれかの状態を選択的にとる切り替え光学系と
を備えた光学装置が提供される。

分割手段によって分割された複数本のレーザ光のうちの相対的に強度の大きなレーザ光が入射する光ファイバの曲率を、その複数本のレーザ光のうちの相対的に強度の小さなレーザ光が入射する光ファイバの曲率よりも大きくすることにより、その複数本のレーザ光の強度のばらつきを抑制できる。また、その複数本のレーザ光のうちの相対的に強度の大きなレーザ光が入射する光ファイバの全長を、その複数本のレーザ光のうちの相対的に強度の小さなレーザ光が入射する光ファイバの全長よりも長くすることにより、その複数本のレーザ光の強度のばらつきを抑制できる。

これにより、分割手段の前段にホモジナイザ等を配置することなく、強度のばらつきが抑えられた複数本のレーザ光を得ることができる。また、レーザ光を所望の箇所、例えば加工箇所へ伝送する光ファイバ群が、分割手段によって分割された複数本のレーザ光の強度のばらつきを低減させる機能を兼ねるので、分割されたレーザ光のばらつきを低減させるための光学フィルタその他の専用の光学系が不要となる。その結果、強度のばらつきが抑えられた複数本のレーザ光を得る光学系を簡素な構成で実現できる。

図１に、実施例によるレーザ加工装置の一部の構成を示す。エキシマレーザ発振器である光源１が、レーザ光を出射する。シャッタ２が、制御部４０から与えられる制御信号ｓｉｇ_１に従って、光源１から出射されたレーザ光の通過を許容する許容状態、及び通過を阻止する阻止状態のいずれかの状態を選択的にとる。シャッタ２によって通過を許容されたレーザ光は、アッテネータ３によってその強度を減衰され、エキスパンダ４によってそのビーム径を拡大された後、マスク５に入射する。マスク５には、レーザ光の通過を許容する貫通孔５ａが形成されていて、マスク５を通過したレーザ光のビーム断面形状は、貫通孔５ａの形状に整合したものとなる。

回折光学素子（ＤＯＥ；DiffractiveOptical Element）６が、マスク５を通過したレーザ光が入射する位置に配置されている。ＤＯＥ６は、自己に入射したレーザ光を１３本のレーザ光に分割する。ＤＯＥ６によれば、ばらつき度が１％以下となるようにレーザ光を１３分割することが可能である。但し、ばらつき度をゼロとすることは困難であり、ＤＯＥ６によって１３分割されたレーザ光の中には、相対的に強度の大きいレーザ光と相対的に強度の小さいレーザ光とが存在する。

フォーカスレンズ７が、ＤＯＥ６によって１３分割されたレーザ光の全てが入射する位置に配置されている。ＤＯＥ６の配置位置が、このフォーカスレンズ７の前側焦点の位置と一致する。そのため、フォーカスレンズ７が、ＤＯＥ６によって１３分割されたレーザ光の光軸を相互に平行に近づける。フォーカスレンズ７によって光軸を平行に近づけられた１３本のレーザ光の各々のビーム断面のサイズは、共通の仮想平面Ｓ上で最小となる。

光ファイバ群８が、フォーカスレンズ７によって光軸を平行に近づけられた１３本のレーザ光が入射する位置に配置されている。光ファイバ群８は、ＤＯＥ６によって分割されたレーザ光がそれぞれ入射する第１〜第１３の光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３によって構成されている。第１〜第１３の光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の各々は、中空管状体の内壁に反射コーティングが施されたファイバである。なお、第１〜第１３の光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の各々として、耐エキシマレーザ用の石英ファイバ等を用いてもよい。

仮想平面Ｓ上に、第１〜第１３の光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の入射端が配置されている。レーザ光のビーム断面のサイズが最小となる位置に、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の入射端を配置することにより、１３分割されたレーザ光をもらすことなく光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３に入射させることができる。また、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の入射端を共通の仮想平面Ｓ上にそろえて配置するので、光ファイバ群８の入射端部の設計が容易となる。

第１〜第１３の光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の各々の伝送効率、即ちその光ファイバに入射するレーザ光の強度に対するその光ファイバから出射するレーザ光の強度の比率は、その光ファイバの曲率及び全長に依存する。即ち、光ファイバの全長が長い程、その光ファイバの伝送効率が低下する。また、光ファイバの曲率が大きい程、その光ファイバの伝送効率が低下する。なお、ここでいう曲率とは、光ファイバの入射端から出射端までの間の少なくとも一部を湾曲させて引き回す場合の当該湾曲部の曲がりの程度を表す値であって、具体的にはその湾曲部の曲率半径の逆数のことである。

そこで、ＤＯＥ６によって１３分割されたレーザ光のうちの相対的に強度の大きなレーザ光が入射する光ファイバの全長を、その１３分割されたレーザ光のうちの相対的に強度の小さなレーザ光が入射する光ファイバの全長よりも長く設計している。また、その１３分割されたレーザ光のうちの相対的に強度の大きなレーザ光が入射する光ファイバの曲率を、その１３分割されたレーザ光のうちの相対的に強度の小さなレーザ光が入射する光ファイバの曲率よりも大きく設計している。

これにより、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の出射端から出射するレーザ光のばらつき度を、ＤＯＥ６によって１３分割されたレーザ光のばらつき度（約１％）よりも小さくすることができる。１％程度のばらつき度であれば、光ファイバの曲率及び長さの少なくともいずれか一方によって容易に補正できる。そのため、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の出射端からは、ばらつき度がゼロに近づけられたレーザ光を出射させることができる。

図２に、上記レーザ加工装置の光ファイバ群８以降の構成を示す。ＸＹテーブル１０が、加工対象物としての基板１１を保持している。基板１１の厚さ方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を考える。ＸＹテーブル１０が、図１の制御部４０から与えられる制御信号ｓｉｇ_２に従って、基板１１をＸＹ平面内で移動させる。

Ｘ支持レール１２及びＹ支持レール１３が、基板１１の表面よりも高い位置においてそれぞれＸ方向及びＹ方向に延在している。これらＸ支持レール１２及びＹ支持レール１３は、ＸＹテーブル１０とは独立に構成されており、共に不動のものとなっている。

コーナミラー１４が、Ｘ支持レール１２とＹ支持レール１３とが交差する位置に、配置されている。コーナミラー１４は、Ｘ支持レール１２に沿って伝搬するレーザ光を、Ｙ支持レール１３に沿って伝搬するように反射させる。

第１〜第１３のＸ加工ヘッドＨＸ_１〜ＨＸ_１３が、Ｘ支持レール１２上に相互にＸ方向に間隔をあけて配置されている。なお、図２には、第１〜第５のＸ加工ヘッドＨＸ_１〜ＨＸ_５のみを示す。第ｉ（ｉは１から１３までの自然数とする。）のＸ加工ヘッドＨＸ_ｉが、第ｉの光ファイバＦ_ｉの出射端を、その出射端から出射したレーザ光が基板１１の表面に入射する位置に保持している。第１〜第１３のＸ加工ヘッドＨＸ_１〜ＨＸ_１３を通して基板１１の表面に入射するレーザ光のビームスポットは、基板１１の表面上においてＸ方向に関して離散的に配置される。

第１〜第１３の光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３を用いることにより、図１のＤＯＥ６によって１３分割されたレーザ光の、第１〜第１３のＸ加工ヘッドＨＸ_１〜ＨＸ_１３への分配を容易に実現できる。また、その１３分割されたレーザ光をＸ加工ヘッドＨＸ_１〜ＨＸ_１３へ導く第１〜第１３の光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３が、その１３分割されたレーザ光の強度のばらつきを低減させる機能を兼ねるので、分割されたレーザ光の強度のばらつきを低減させるための光学フィルタその他の専用の光学系が不要となる。

第１〜第１３のＹ加工ヘッドＨＹ_１〜ＨＹ_１３が、Ｙ支持レール１３上に相互にＹ方向に間隔をあけて配置されている。なお、図２には、第１〜第７のＹ加工ヘッドＨＹ_１〜ＨＹ_７のみを示す。第ｉのＹ加工ヘッドＨＹ_ｉは、コーナミラー１４で反射してＹ支持レール１３に沿って伝搬し自己に入射するレーザ光を、基板１１の表面に導く。第１〜第１３のＹ加工ヘッドＨＹ_１〜ＨＹ_１３によって基板１１の表面に導かれたレーザ光のビームスポットは、基板１１の表面上においてＹ方向に関して離散的に配置される。

図３に、図２に示したＸ加工ヘッドＨＸ_ｉ、Ｙ加工ヘッドＨＹ_ｉ、及びコーナミラー１４を含む光学系のより詳細な構成を示す。第ｉのＸ加工ヘッドＨＸ_ｉは、第ｉのＸミラーＭＸ_ｉ、マスク２０、及び集光レンズ２１を含んで構成されている。

ミラー移動機構３０が、図１の制御部４０から与えられる制御信号ｓｉｇ_３に従って、第ｉの光ファイバＦ_ｉの出射端から第ｉのＸ加工ヘッドＨＸ_ｉを構成するマスク２０までの光路内に第ｉのＸミラーＭＸ_ｉを移動させ、又はその光路から第ｉのＸミラーＭＸ_ｉを退避させる。

第ｉのＸミラーＭＸ_ｉが、第ｉの光ファイバＦ_ｉの出射端からマスク２０までの光路から退避しているときに、第ｉのＸ加工ヘッドＨＸ_ｉを通して基板１１にレーザ光が入射する。即ち、第ｉの光ファイバＦ_ｉの出射端から出射したレーザ光は、まずマスク２０に入射する。マスク２０には貫通孔が形成されていて、その貫通孔が形成された部分だけがレーザ光の通過を許容する。マスク２０を通過したレーザ光は集光レンズ２１を通して基板１１に入射する。集光レンズ２１は、マスク２０の貫通孔を基板１１の表面に結像させる。

第ｉのＸミラーＭＸ_ｉが、第ｉの光ファイバＦ_ｉの出射端からマスク２０までの光路上に配置されているときには、第ｉの光ファイバＦ_ｉから出射したレーザ光は、マスク２０に到達することなく第ｉのＸミラーＭＸ_ｉによって反射される。反射されたレーザ光Ｌｉは、Ｘ軸に平行な方向に伝搬し、コーナミラー１４に入射する。このとき、第ｉのＸ加工ヘッドＨＸ_ｉを通した基板１１へのレーザ光の入射が阻止される。

第１〜第１３のＸミラーＭＸ_１〜ＭＸ_１３のＹ方向の位置は揃っているが、これらのＺ方向の位置は相互に異ならせている。これにより、第１〜第１３のＸミラーＭＸ_１〜ＭＸ_１３によって反射されてコーナミラー１４へ向うレーザ光Ｌ_１〜Ｌ_１３の光軸の空間的位置をＺ方向に関して相互に異ならせることができる。そのため、或るＸミラーＭＸ_ｉによって反射されたレーザ光Ｌ_ｉが、そのＸミラーＭＸ_ｉよりもコーナミラー１４寄りに配置された他のＸミラーＭＸ_ｊによって遮られることなくコーナミラー１４へ到達する。

コーナミラー１４が、Ｘ軸に沿って自己に入射したレーザ光Ｌ_１〜Ｌ_１３を、Ｙ軸に沿う方向に反射する。コーナミラー１４によって反射されたレーザ光Ｌ_１〜Ｌ_１３の光軸の空間的位置は、Ｘ方向に関しては揃っているが、Ｚ方向に関しては相互に異なっている。

第ｉのＹ加工ヘッドＨＹ_ｉは、第ｉのＹミラーＭＹ_ｉ、マスク２２、及び集光レンズ２３を含んで構成されている。第１〜第１３のＹミラーＭＹ_１〜ＭＹ_１３のＸ方向の位置は相互に揃っているが、これらのＺ方向の位置を異ならせている。即ち、第ｉのＹミラーＭＹｉのＺ方向の位置を、コーナミラー１４によって反射されたレーザ光Ｌ_ｉの光軸のＺ方向の位置と対応させている。これにより、コーナミラー１４によって反射されたレーザ光Ｌ_ｉを、第ｉのＹミラーＭＹ_ｉに入射させることができる。第ｉのＹミラーＭＹ_ｉが、自己に入射したレーザ光をマスク２２に入射させる。マスク２２には貫通孔が形成されていて、その貫通孔が形成された部分だけがレーザ光の通過を許容する。マスク２２を通過したレーザ光は集光レンズ２３を通して基板１１に入射する。集光レンズ２３は、マスク２２の貫通孔を基板１１の表面に結像させる。

図４(ａ)に、基板１１の概略図を示す。基板１１は、透明な下地基板１１３上に、カラーフィルタ１１２とインジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）膜１１１とがこの順に積層されて構成されている。なお、基板１１のサイズは、平面視において７３０ｍｍ×９２０ｍｍである。図４(ａ)中、破線で示すように、ＩＴＯ膜１１１の表面上でレーザ光のビームスポットを格子縞状の軌跡を描くように縦横に走査させて、ＩＴＯ膜１１１に溝形成加工（スクライビング加工）を施す。以下、この具体的な手順について説明する。

まず、図２の第１〜第１３のＸ加工ヘッドＨＸ_１〜ＨＸ_１３を通して基板１１の表面にレーザ光を入射させる。これにより、レーザ光が入射した位置のＩＴＯ膜１１１が除去される。図１の光源１から出射されるレーザ光は、紫外域の波長をもつパルスレーザ光である。ＩＴＯ膜１１１の表面に、照射面におけるパルスエネルギ密度が約１０ｍＪ／ｃｍ^２となる条件で紫外域の波長をもつパルスレーザ光を入射させることにより、カラーフィルタ１１２に損傷を与えることなく、ＩＴＯ膜１１１だけを選択的に除去できる。光源１を構成するエキシマレーザ発振器によれば、他のレーザ発振器に比べて強度の大きな紫外パルスレーザ光を出射することが可能であるため、そのパルスレーザ光を１３分割しても、分割された各々のパルスレーザ光のＩＴＯ膜１１１表面におけるパルスエネルギ密度を約１０ｍＪ／ｃｍ^２とすることが充分に可能である。

次に、上記のようにして第１〜第１３のＸ加工ヘッドＨＸ_１〜ＨＸ_１３を通して基板１１の表面に１３本のパルスレーザ光を入射させながら、ＸＹテーブル１０によって基板１１を基準位置からＹ方向に移動させる。これにより、基板１１の表面に、Ｙ方向に平行な１３本の溝を一括して形成できる。溝の各々は、ＩＴＯ膜１１１が除去されて形成されるものであり、その底面にはカラーフィルタ１１２が露出している。ここで、溝の幅はその溝を形成するパルスレーザ光のパルスエネルギ密度に依存する。図１のＤＯＥ６が、ばらつき度が１％以下となるようにパルスレーザ光を１３分割するとともに、光ファイバ群８が、その１％のばらつき度をゼロに近づけるので、第１〜第１３のＸ加工ヘッドＨＸ_１〜ＨＸ_１３を通して基板１１に入射するパルスレーザ光の照射面におけるパルスエネルギ密度は相互に略等しいものとなる。このため、溝の幅を相互に略等しくすることができ、溝形成加工の加工精度を向上できる。

次に、図１の制御部４０がシャッタ２の状態を阻止状態に切替える。これにより、基板１１にレーザ光が入射しない状態となる。シャッタ２が阻止状態になっている間に、ＸＹテーブル１０が基板１１の位置を基準位置に復帰させる。基板１１を基準位置に復帰させる間に、図３のミラー移動機構３０が、退避していた第１〜第１３のＸミラーＭＸ_１〜ＭＸ_１３を、それぞれ第１〜第１３の光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の出射端からマスク２０までの光路内に移動させておく。

次に、図１の制御部４０がシャッタ２の状態を許容状態に切替える。すると、このとき第１〜第１３のＸミラーＭＸ_１〜ＭＸ_１３が上記光路内に配置されているので、今度は第１〜第１３のＹ加工ヘッドＨＹ_１〜ＨＹ_１３を通して基板１１にパルスレーザ光が入射し、パルスレーザ光が入射した位置のＩＴＯ膜１１１が除去される。

次に、上記のようにして第１〜第１３のＹ加工ヘッドＨＹ_１〜ＨＹ_１３を通して基板１１の表面に１３本のパルスレーザ光を入射させながら、ＸＹテーブル１０によって基板１１を基準位置からＸ方向に移動させる。これにより、基板１１の表面に、Ｘ方向に平行な１３本の溝を一括して形成できる。この溝の各々も、ＩＴＯ膜１１１が除去されて形成されるものであり、その底面にはカラーフィルタ１１２が露出している。第１〜第１３のＹ加工ヘッドＨＹ_１〜ＨＹ_１３を通して基板１１に入射するパルスレーザ光の照射面におけるパルスエネルギ密度は相互に略等しいので、溝の幅を相互に略等しくすることができ、溝形成加工の加工精度を向上できる。

図４(ｂ)に、上記のようにして溝形成加工された基板１１の概略図を示す。ＩＴＯ膜１１１の表面上で、パルスレーザ光のビームスポットを１３行１３列の格子縞状の軌跡を描くように走査させた結果、基板１１の表面に行列状に配置された複数の画素電極１１１ａが形成されている。

以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図１においてフォーカスレンズ７を省略してもよい。この場合、ＤＯＥ６から出射した１３本のレーザ光のビームサイズが最小となる位置が必ずしも同一平面上に揃わない。しかし、１３分割されたレーザ光の各々のビームサイズが最小となる位置にそれぞれ光ファイバの入射端を配置することにより、それら１３分割されたレーザ光をもらすことなく光ファイバに入射させることができる。

また、ＤＯＥ６の前段、例えばマスク５とＤＯＥ６との間、又はビームエキスパンダ４とマスク５との間に、１本のレーザ光の拡がり角を抑えるフィールドレンズを配置してもよい。また、図１には、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の入射端が仮想平面Ｓ上で一列に配列されている様子を示したが、仮想平面Ｓ上における光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３の入射端の配列は２次元的であってもよい。これら光ファイバの入射端の配列を１次元的とするか２次元的とするかは、ＤＯＥ６の設計による。

また、Ｘ加工ヘッドＨＸ_１〜ＨＸ_１３及びＹ加工ヘッドＨＹ_１〜ＨＹ_１３は、それぞれ光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３から出射したレーザ光を、マスク投影法を用いて基板１１に入射させることとしたが、必ずしもマスク投影法を用いなくてよい。例えば、図３において集光レンズ２１及び２３を省略し、マスク２０及び２２を通過したレーザ光をそのまま基板１１に入射させてもよい。

また、図２において、隣り合うＸ加工ヘッド同士の間隔、及び隣り合うＹ加工ヘッド同士の間隔が可変となるような構成としてもよい。これにより、図４(ｂ)の電極パネル１１１ａのサイズを可変とすることができる。また、基板１１のサイズの変更に柔軟に対応できる。

また、実施例では、ＩＴＯ膜１１１の溝形成加工を行うこととしたが、他の除去加工に本発明を適用することもできる。例えば、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３から出射した複数本のレーザ光を銅箔に入射させ、銅箔に一括して多点の穴あけ加工を行うことができる。この場合、光源１をＣＯ_２レーザ発振器等の他のレーザ発振器によって構成してもよい。

さらに、下地基板の表面に密着した被転写層にレーザ光を入射させ、レーザ光が入射した位置の被転写層を下地基板に接着させる（転写する）パターン転写加工に本発明を適用することもできる。具体的には、光ファイバＦ_１〜Ｆ_１３から出射した複数本のレーザ光のビームスポットを、被転写層上で例えば格子縞状の軌跡を描くように縦横に走査させて被転写層の一部を転写した後、転写していない部分の被転写層を剥離することにより、下地基板上に、被転写層からなる格子縞状のパターンを残すことができる。この他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

実施例によるレーザ加工装置の一部の構成を示す概略図である。 実施例によるレーザ加工装置の残余の構成を示す概略図である。 Ｘ加工ヘッド及びＹ加工ヘッドを含む光学系の構成を示す概略図である。 (ａ)は溝形成加工される前の基板を示す斜視概略図であり、(ｂ)は溝形成加工された後の基板を示す斜視概略図である。

符号の説明

１…光源、２…シャッタ、３…アッテネータ、４…エキスパンダ、５…マスク、６…ＤＯＥ（回折光学素子）、７…フォーカスレンズ（レンズ）、Ｆ_１〜Ｆ_１３…光ファイバ、ＨＸ_１〜ＨＸ_１３…Ｘ加工ヘッド（第１の加工ヘッド）、ＨＹ_１〜ＨＹ_１３…Ｙ加工ヘッド（第２の加工ヘッド）、ＭＸ_１〜ＭＸ_１３…Ｘミラー（第１のミラー）、ＭＹ_１〜ＭＹ_１３…Ｙミラー（第２のミラー）、１０…ＸＹテーブル、１１…基板、１４…コーナミラー、３０…ミラー移動機構、４０…制御部。

Claims (5)

1. レーザ光を出射する光源と、
   前記光源から出射されたレーザ光を複数本のレーザ光に分割する分割手段と、
   前記分割手段によって分割されたレーザ光がそれぞれ入射端から入射する複数本の光ファイバであって、該複数本の光ファイバの出射端から出射する複数本のレーザ光の強度のばらつきの度合いが、前記分割手段によって分割された複数本のレーザ光の強度のばらつきの度合いよりも小さくなるように、該複数本の光ファイバのうち相対的に強度の大きなレーザ光が入射する光ファイバと相対的に強度の小さなレーザ光が入射する光ファイバとでその曲率及び全長の少なくともいずれか一方を異ならせて構成した複数本の光ファイバと、
   基板を保持する保持台と、
   各々前記光ファイバの出射端を、該出射端から出射したレーザ光が前記基板の表面に入射する位置に保持する複数の第１の加工ヘッドであって、これら第１の加工ヘッド群を通して前記基板の表面に入射するレーザ光のビームスポットが該基板の表面上で第１の方向に離散的に配置される複数の第１の加工ヘッドと、
   前記保持台を、前記第１の加工ヘッド群に対して、前記基板の表面と平行な方向であって前記第１の方向と交差する方向に移動させる第１の移動機構と、
   各々自己に入射したレーザ光を前記基板の表面へ導く複数の第２の加工ヘッドであって、これら第２の加工ヘッド群によって前記基板の表面に導かれたレーザ光のビームスポットが該基板の表面上で前記第１の方向と交差する第２の方向に離散的に配置される複数の第２の加工ヘッドと、
   前記保持台を、前記第２の加工ヘッド群に対して、前記第２の方向と交差する方向に移動させる第２の移動機構と、
   前記光ファイバの出射端から出射したレーザ光が、対応する前記第１の加工ヘッドを通して前記基板に入射することを許容する状態と、前記光ファイバの出射端から出射したレーザ光をそれぞれ前記第２の加工ヘッドへ入射させるとともに、前記第１の加工ヘッド群を通して前記基板にレーザ光が入射することを阻止する状態とのいずれかの状態を選択的にとる切り替え光学系と
   を備えた光学装置。
2. 前記分割手段が、回折光学素子によって構成されている請求項１に記載の光学装置。
3. さらに、前記回折光学素子と前記光ファイバの入射端との間に配置され、前記回折光学素子によって分割された複数本のレーザ光の光軸を相互に平行に近づけるレンズを備えた請求項２に記載の光学装置。
4. 前記レンズが、前記回折光学素子によって分割された複数本のレーザ光のビーム断面が共通の仮想平面上で最小になるように該複数本のレーザ光を集光させ、
   前記複数本の光ファイバの入射端が、前記仮想平面上に配置されている請求項３に記載の光学装置。
5. 前記切り替え光学系が、
   それぞれ前記第１の加工ヘッドに対応して配置された複数の第１のミラーと、
   前記第１のミラーの各々を、対応する前記第１の加工ヘッドによって保持された前記光ファイバの出射端から出射したレーザ光の光路内に移動させ、又は該光路から退避させる切り替え機構と、
   前記複数の第１のミラーが前記光路内に移動されているときに該複数の第１のミラーによって反射された複数本のレーザ光が入射する位置に配置され、自己に入射したこれら複数本のレーザ光を前記第２の方向に沿って反射させるコーナミラーとを有し、
   前記第２の加工ヘッドの各々が、前記コーナミラーによって前記第２の方向に沿って反射されたレーザ光を前記基板に向けて反射する第２のミラーを有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。

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