KR20130107214A - 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법 - Google Patents

레이저 가공장치 및 레이저 가공방법 Download PDF

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Abstract

워크 디스턴스의 변동이 가공품질에 주는 영향을 저감시키는 것이 가능한 레이저 가공장치를 제공한다.
레이저광원으로부터 출사된 레이저빔이 균일화 광학계에 입사된다. 균일화 광학계는, 레이저빔을, 가공대상물 상에 있어서 제1 방향으로 긴 장척형상의 영역에 입사시킨다.
균일화 광학계와 가공대상물 사이의 레이저빔의 경로 상에 경사광학소자가 배치되어 있다. 경사광학소자는, 가공대상물의 표면에 대하여 제1 방향과 직교하는 방향으로 경사진 굴절률계면을 형성한다.

Description

레이저 가공장치 및 레이저 가공방법{Laser processing apparatus and laser processing method}
본 출원은, 2012년 3월 21일에 출원된 일본 특허출원 제2012-063134호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 단면이 장척(長尺)(길이가 긴 상태)인 레이저빔을 가공대상물에 입사시키면서, 가공대상물을 장척방향과 교차하는 방향으로 이동시켜 가공을 행하는 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법에 관한 것이다.
레이저빔의 빔 단면을 장척화하여 레이저 어닐을 행하는 레이저 가공장치가 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 레이저 가공장치에서는, 빔 단면의 장축(長軸)방향 및 단축(短軸)방향의 양 방향에 관하여, 광강도 분포가 균일화된다. 특허문헌 2에, 균일화 광학계의 초점위치로부터 디포커스한 위치에 가공대상물을 배치하여, 레이저 어닐을 행하는 기술이 개시되어 있다. 디포커스시킴으로써, 단조(單調)증가와 단조감소를 주기적으로 반복하는 광강도 분포가 얻어진다. 이 광강도 분포를 가지는 레이저빔으로 비정질(非晶質)막을 결정화 어닐함으로써, 결정립(結晶粒)을 크게 할 수 있다.
일본 특허공개공보 2006-195325호 일본 특허공개공보 2010-263240호
고품질의 다결정막을 형성하기 위해서는, 단축방향에 관하여 광강도 분포의 양단의 경사를 완만하게 하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 균일화 광학계에 의하여 광강도 분포를 균일화하면, 광강도 분포의 양단의 경사가 급격해진다. 균일화 광학계의 초점위치로부터 디포커스한 위치에 가공대상물을 배치하면, 광강도 분포의 양단의 경사가 완만해진다. 하지만, 균일화 광학계로부터 가공대상물까지의 거리(워크 디스턴스)가 변동되면, 광강도 분포의 양단의 경사가 크게 변동되어 버린다. 이로 인하여, 가공대상물의 표면에 굴곡 등이 있으면, 가공품질이 면내에서 불균일해져 버린다.
본 발명의 목적은, 워크 디스턴스의 변동이 가공품질에 주는 영향을 저감시키는 것이 가능한 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 의하면,
레이저광원과,
상기 레이저광원으로부터 출사된 레이저빔을, 가공대상물 상에 있어서 제1 방향으로 긴 장척형상의 영역에 입사시키는 균일화 광학계와,
상기 균일화 광학계와 상기 가공대상물 사이의 레이저빔의 경로 상에 배치되어, 상기 가공대상물의 표면에 대하여 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 경사진 굴절률계면을 형성하는 경사광학소자를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면,
펄스레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
상기 레이저광원으로부터 출사된 레이저빔을, 가공대상물 상에 있어서 제1 방향으로 긴 장척형상의 영역에 입사시키는 균일화 광학계와,
상기 균일화 광학계와 상기 가공대상물 사이의 레이저빔의 광로 상에 배치되어, 상기 가공대상물의 표면에 대하여 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 경사진 굴절률계면을 형성하는 경사광학소자를 가지는 레이저 가공장치를 이용하여, 상기 가공대상물을 가공하는 방법으로서,
상기 가공대상물을 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 이동시키면서, 상기 레이저광원으로부터 펄스레이저빔을 출사시켜 가공을 행하는 제1 가공공정과,
상기 제1 가공공정 후, 상기 가공대상물을 상기 제1 방향으로 비켜놓는 공정과,
상기 가공대상물을 상기 제1 방향으로 비켜놓은 후, 상기 제1 가공공정에 있어서의 상기 가공대상물의 이동방향과는 반대방향으로, 상기 가공대상물을 이동시키면서, 상기 레이저광원으로부터 펄스레이저빔을 출사시켜 가공을 행하는 제2 가공공정을 가지며,
상기 제1 가공공정과 상기 제2 가공공정 사이에, 상기 굴절률계면의 경사방향을 반전시키는 공정을 더욱 가지는 레이저 가공방법이 제공된다.
경사광학소자를 배치함으로써, 저스트(just)포커스 상태에서도, 제1 방향과 직교하는 방향에 관한 광강도 분포의 양단의 경사를 완만하게 할 수 있다. 저스트포커스 상태에서 레이저 가공을 행하면, 워크 디스턴스의 변동에 기인하는 가공품질의 변동이 적어진다.
도 1에 있어서, 도 1a 및 도 1b는, 각각 실시예 1에 의한 레이저 가공장치의 장축면 및 단축면의 개략도를 나타낸다.
도 2는, 실시예 1에 의한 레이저 가공장치의 단축면에 관한 레이저빔의 거동에 영향을 주는 광학소자의 배치를 나타내는 도면이다.
도 3에 있어서, 도 3a 및 도 3b는, 가공대상물의 표면에 있어서의 단축방향의 광강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 펄스에너지의 변동과, 결정화 후의 막의 명도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5에 있어서, 도 5a 및 도 5b는, 각각 저스트포커스 상태 및 디포커스 상태에서의 광강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 가공대상물의 z방향의 위치와, 광강도 분포의 양단의 경사의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 실시예 2에 의한 레이저 가공장치의 콘덴서렌즈 및 경사광학소자의 장착부분의 단면도이다.
도 8에 있어서, 도 8a 및 도 8b는, 각각 가공대상물을 y축의 양의 방향 및 음의 방향으로 이동시키면서 레이저조사를 행할 때의 경사광학소자의 자세를 나타내는 단면도이다.
도 9는, 실시예 3에 의한 레이저 가공장치의 단축면에 관한 레이저빔의 거동에 영향을 주는 광학소자의 배치를 나타내는 도면이다.
도 10에 있어서, 도 10a 내지 도 10c는, 실시예 3에 의한 레이저 가공장치를 이용했을 때의 가공대상물의 표면에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 실시예 3에 의한 레이저 가공장치의 경사광학소자 및 그 지지프레임의 사시도이다.
[실시예 1]
도 1a 및 도 1b에, 실시예 1에 의한 레이저 가공장치의 개략도를 나타낸다. 실시예 1에 의한 레이저 가공장치는, 가공대상물의 표면에 있어서 일방향으로 긴 장척의 빔 단면을 형성한다. 빔 단면의 장축방향을 x방향, 단축방향을 y방향, 레이저빔의 진행방향을 z방향으로 하는 xyz 직교좌표계를 정의한다. 도 1a는, zx면(장축면) 내에 있어서의 레이저빔의 거동을 나타내고, 도 1b는 yz면(단축면) 내에 있어서의 레이저빔의 거동을 나타낸다.
레이저광원(20)이 펄스레이저빔을 출사한다. 빔 익스팬더(21)가, 레이저광원(20)으로부터 출사된 레이저빔의 빔 직경을 확대한다. 빔 직경이 확대된 레이저빔이 균일화 광학계(22)에 입사된다. 가공대상물(30)이 스테이지(23)에 지지되어 있다. 스테이지(23)는, 가공대상물(30)을 x방향 및 y방향으로 이동시킬 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서는, 레이저빔의 경로가 절곡이 없는 직선을 따르는 예를 나타내고 있지만, 필요에 따라서 벤딩미러를 배치하여, 레이저빔의 경로를 절곡해도 된다. 예컨대, 가공대상물(30)의 지지면이 상방을 향하는 자세로 스테이지(23)를 고정하는 경우, 레이저광원(20)으로부터 수평방향으로 출사된 레이저빔의 경로가, 하방을 향해 절곡된다.
균일화 광학계(22)는, 가공대상물(30)의 표면에 있어서, 레이저빔의 빔 단면을 x방향으로 긴 장척형상으로 한다. 또한, 가공대상물(30)의 표면에 있어서의 광강도를, x방향 및 y방향에 관하여 균일화한다.
균일화 광학계(22)와 가공대상물(30) 사이의 레이저빔의 경로 상에, 경사광학소자(25)가 배치되어 있다. 경사광학소자(25)에는, 예컨대, 레이저빔을 투과시키는 평행평판이 이용된다. 경사광학소자(25)는, 가공대상물(30)의 표면에 대하여 단축방향(y방향)으로 경사져 있다. 이로 인하여, 가공대상물(30)의 표면에 대하여 단축방향(y방향)으로 경사진 굴절률계면이 형성된다.
도 2에, yz면내에 관한 레이저빔의 거동에 관여하는 광학소자의 배치를 나타낸다. 레이저빔의 경로 상에, 광원측으로부터 차례로, 제1 실린드리컬렌즈어레이(40), 제2 실린드리컬렌즈어레이(41), 및 콘덴서렌즈(42)를 포함한다. 제1 실린드리컬렌즈어레이(40) 및 제2 실린드리컬렌즈어레이(41)의 각각은, 복수의 볼록 실린드리컬렌즈를 포함한다. 볼록 실린드리컬렌즈는, y방향으로 파워를 가지고, y방향으로 배열되어 있다. 제1 실린드리컬렌즈어레이(40)의 볼록 실린드리컬렌즈와, 제2 실린드리컬렌즈어레이(41)의 볼록 실린드리컬렌즈가, 일대일로 대응한다. 도 2에서는, 제1 실린드리컬렌즈어레이(40) 및 제2 실린드리컬렌즈어레이(41)의 각각이, 5개의 볼록 실린드리컬렌즈를 포함한 예를 나타내고 있다.
제1 실린드리컬렌즈어레이(40)는, 균일화 광학계(22)에 입사된 레이저빔을, 단축방향(y방향)에 관하여 복수(도 2에 있어서는 5개)의 레이저빔으로 분할한다. 제1 실린드리컬렌즈어레이(40)의 볼록 실린드리컬렌즈에서, yz면내에 관하여 집속광선속이 된 레이저빔이, 제2 실린드리컬렌즈어레이(41)의 대응하는 볼록 실린드리컬렌즈에 입사된다. 도 2에서는, 분할된 레이저빔의 각각의 중심광선만을 나타내고 있다.
제2 실린드리컬렌즈어레이(41)를 투과한 레이저빔이 콘덴서렌즈(42)에 입사된다. 콘덴서렌즈(42)는, 단축방향(y방향)으로 파워를 가지며, yz면내에 관하여, 입사된 레이저빔을 가공대상물(30)의 표면에 집광한다. yz면내에 관하여, 콘덴서렌즈(42)의 광축과 가공대상물(30)의 표면이 직교한다. 즉, 제1 실린드리컬렌즈어레 이에서 분할된 레이저빔 중 중앙의 레이저빔이 가공대상물(30)에 수직 입사된다.
제1 실린드리컬렌즈어레이(40)의 볼록 실린드리컬렌즈의 각각은, 제2 실린드리컬렌즈어레이(41)의 대응하는 볼록 실린드리컬렌즈의 전측(前側) 초점위치에 배치되어 있다. 가공대상물(30)의 표면이, 콘덴서렌즈(42)의 후측(後側) 초점위치에 배치되어 있다. 이로 인하여, 제2 실린드리컬렌즈어레이(41)와 콘덴서렌즈(42)는, 제1 실린드리컬렌즈어레이(40)의 위치의 빔 단면 형상을, 가공대상물(30)의 표면에 결상시킨다. 즉, 제1 실린드리컬렌즈어레이(40)가 배치된 위치를 물점(物点)으로 하고, 가공대상물(30)의 표면을 상점(像点)으로 하는 결상광학계가 구성된다.
콘덴서렌즈(42)와 가공대상물(30) 사이에, 경사광학소자(25)가 배치되어 있다. 경사광학소자(25)는, 가공대상물(30)의 표면에 대하여, 단축방향(y방향)으로 경사져 있다. 경사광학소자(25)의 경사각도를 θ로 나타낸다. 경사광학소자(25)는 평행평판이기 때문에, 결상조건에는 영향을 주지 않는다.
도 3a 및 도 3b에, 가공대상물(30)의 표면에 있어서의 단축방향(y방향)의 광강도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 가로축은, 콘덴서렌즈(42)(도 2)의 초점위치를 기준으로 한 y방향의 위치를, 단위 "μm"로 나타낸다. 세로축은, 광강도를, 그 최대치를 1로 한 상대치로 나타낸다. 도 3a는, 경사각(θ)이 3°인 경우, 도 3b는, 경사각(θ)이 5°인 경우를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b의 어느 경우도, 대략 탑플랫(top flat)의 광강도 분포가 얻어지고 있다. 경사각(θ)을 3°에서 5°로 크게 하면, 광강도 분포의 양단의 경사가 완만해진다. 이와 같이, 경사각(θ)을 크게 하면, 광강도 분포의 양단의 경사를 완만하게 할 수 있다.
광강도 분포의 형상은, 중심에 관하여 좌우 비대칭이다. 가공대상물(30)의 표면에 형성된 비정질 실리콘막의 다결정화 어닐을 행하는 경우에는, 가공대상물(30)을, 빔 단면의 단축방향(y방향)으로 이동시키면서, 펄스레이저빔의 조사를 행한다. 전회(前回)의 샷(shot)의 조사영역과, 새로운 샷의 조사영역이, 부분적으로 겹치도록, 가공대상물(30)의 이동속도가 설정된다.
실시예 1에서는, 광강도 분포의 양단의 경사를 완만하게 할 수 있기 때문에, 가공품질을 높일 수 있다. 경사광학소자(25)의 경사각(θ)의 적합한 범위는, 경사각(θ)을 바꾸어 복수의 평가실험을 행함으로써, 결정할 수 있다.
실시예 1에 있어서는, 단축방향의 광강도 분포가 좌우 비대칭이기 때문에, 가공대상물(30)의 이동방향이 가공품질에 영향을 미친다고 생각된다. 따라서, 가공품질의 면내 편차를 저감시키기 위하여, 가공대상물(30)의 이동방향을 y축의 양의 방향 및 음의 방향 중 어느 것으로 고정하는 것이 바람직하다. 어느 방향으로 고정할지는, 실제로 평가실험을 행하여 결정하면 된다.
도 4에, 광강도 분포의 양단의 경사를 상이하게 하여 결정화 어닐을 행했을 때의, 결정화막의 명도의 측정결과를 나타낸다. 이 평가실험에서는, 비정질 실리콘막에 1샷의 레이저펄스를 조사하여, 결정화된 영역의 명도를 측정했다. 가로축은, 비정질 실리콘막에 입사시킨 레이저펄스의 펄스에너지를 상대치로 나타내고, 세로축은, 조사 후의 결정화 실리콘막의 명도를 상대치로 나타낸다. 세로축의 하향으로 갈수록, 투명도가 높아진다. 도 4 중의 사각기호 및 원기호는, 각각 광강도 분포의 양단의 경사부분의 폭을 100μm 및 0μm로 하여 어닐을 행한 결과를 나타낸다. 여기에서, "경사부분의 폭"은, 피크파워의 10%의 위치로부터 90%의 위치까지의 폭으로 정의된다.
경사광학소자(25)(도 2)를 경사시키면, 펄스에너지의 변동에 대하여, 명도의 변화가 작아진다. 레이저발진기 자체의 펄스에너지 변동이나, 포인팅 스터빌리티에 기인하는 전송효율의 변동에 의하여, 가공대상물(30)의 표면에 있어서의 펄스에너지가 변동된다. 경사광학소자(25)를 경사시키면, 펄스에너지가 변동되어도, 명도의 면내 편차를 억제할 수 있다.
다음으로, 도 5a, 도 5b, 도 6을 참조하여, 실시예 1에 의한 레이저 가공장치를 이용하는 것의 효과에 대해 설명한다.
도 5a에, 경사광학소자(25)(도 2)의 경사각(θ)을 0°로 했을 때의, 단축방향의 광강도 분포를 나타낸다. 도 5b에, 디포커스시의 광강도 분포를 나타낸다. 도 2에 있어서, 가공대상물(30)을 z방향으로 비켜놓음으로써, 디포커스 상태를 얻을 수 있다. 디포커스 상태로 하면, 광강도 분포의 양단의 경사가 완만해진다. 즉, 경사광학소자(25)(도 2)를 삽입한 상태와 동일한 효과가 얻어진다.
도 6에, 가공대상물(30)의 z방향의 위치와, 단축방향의 광강도 분포의 양단의 경사의 관계를 나타낸다. 가로축은 z방향의 위치를 나타내고, 세로축은 광강도 분포의 양단의 경사를 나타낸다. 도 6 중의 가는 실선은, 경사광학소자(25)의 경사각(θ)을 0°로 했을 경우, 굵은 실선은, 경사광학소자(25)를 경사시켰을 경우의, 광강도 분포의 양단의 경사를 나타낸다.
가공대상물(30)의 위치가 z0일 때, 저스트포커스 상태가 얻어진다. 저스트포커스 상태일 때, 경사광학소자(25)를 경사시키면, 경사각(θ)이 0°인 경우에 비해, 광강도 분포의 양단의 경사가 커진다. 가공대상물(30)의 위치를 z1까지 비켜놓아 디포커스 상태로 하면, 경사각(θ)이 0°인 경우에도, 광강도 분포의 양단의 경사를, 경사광학소자(25)를 경사시켰을 경우와 마찬가지로, 완만하게 할 수 있다.
저스트포커스 상태의 경우에는, 가공대상물(30)의 z방향의 위치의 변동에 대하여, 광강도 분포의 양단의 경사의 변동량은 작다. 하지만, 디포커스 상태의 경우에는, 가공대상물(30)의 z방향의 위치의 변동에 대하여, 광강도 분포의 양단의 경사의 변동이 크다. 이로 인하여, 디포커스 상태에서 레이저조사를 행하면, 가공대상물(30)의 표면의 굴곡의 영향을 받기 쉽다. 실시예 1과 같이, 저스트포커스 상태에서 레이저조사를 행함으로써, 가공대상물(30)의 표면의 굴곡의 영향을 받기 어렵게 할 수 있다.
[실시예 2]
도 7에, 실시예 2에 의한 레이저 가공장치의 콘덴서렌즈(42) 및 경사광학소자(25)의 장착부분의 단면도를 나타낸다. 콘덴서렌즈(42)가 경통(45) 내에 지지되어 있다. 경사광학소자(25)가 지지프레임(46)에 지지되어 있다. 지지프레임(46)은, 벨로우즈(47)를 통해 경통(45)에 연결되어 있다. 벨로우즈(47)는, 경통(45)에 대한 지지프레임(46)의 자세의 변동을 허용한다.
지지프레임(46)은, x방향과 평행한 회전축(48)에 의하여 지지되어 있다. 회전구동기구(49)가, 회전축(48)을, 소정 각도 범위 내에서 회전시킨다. 회전축(48)이 회전함으로써, 가공대상물(30)에 대한 경사광학소자(25)의 경사방향을 반전시킬 수 있다.
경사광학소자(25)는, 레이저빔의 입사위치로부터의 비산물이 콘덴서렌즈(42)에 부착되는 것을 방지하는 보호윈도우로서의 기능을 겸비한다. 벨로우즈(47)는, 비산물이 레이저빔의 경로의 측방으로부터 들어와 콘덴서렌즈(42)에 부착되는 것을 방지한다.
도 8a 및 도 8b에, 각각 가공대상물(30)을 y축의 양의 방향 및 음의 방향으로 이동시키면서 레이저조사를 행하고 있을 때의 경사광학소자(25)의 자세를 나타낸다. 가공대상물(30)이 y축의 음의 방향으로 이동하고 있을 때의 경사광학소자(25)의 경사방향은, 가공대상물(30)이 y축의 양의 방향으로 이동하고 있을 때의 경사광학소자(25)의 경사방향과 역방향이다. 이로 인하여, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 광강도 분포의 형상이 좌우 비대칭이어도, 가공대상물(30)의 이동방향을 반전시켰을 때에, 동일한 조건으로 어닐을 행할 수 있다.
다음으로, 레이저 가공을 행할 때의 구체적인 순서에 대해 설명한다. 먼저, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 가공대상물(30)을 y축의 양의 방향으로 이동시키면서, 레이저광원(20)(도 1a, 도 1b)으로부터 펄스레이저빔을 출사시켜 가공을 행한다. 그 후, 가공대상물(30)을 x방향으로 비켜놓는다. 가공대상물(30)을 x방향으로 비켜놓은 후, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 가공대상물(30)을 y축의 음의 방향으로 이동시키면서, 레이저광원(20)으로부터 펄스레이저빔을 출사시켜 가공을 행한다.
가공대상물(30)을 y축의 양의 방향으로 이동시키면서 레이저조사를 행하는 공정과, 가공대상물(30)을 y축의 음의 방향으로 이동시키면서 레이저조사를 행하는 공정 사이에, 회전구동기구(49)(도 7)를 동작시켜, 경사광학소자(25)의 경사방향을 반전시킨다.
실시예 2에 의한 레이저 가공장치에서는, 가공대상물(30)의 이동방향을 반전시켜도, 반전 전과 동일한 조건으로 레이저 가공을 행할 수 있다. 가공대상물(30)의 왕로와 귀로의 양방에서 레이저 가공을 행할 수 있기 때문에, 레이저 가공시간을 단축할 수 있다.
[실시예 3]
도 9에, 실시예 3에 의한 레이저 가공장치의 균일화 광학계(22)로부터 스테이지(23)까지 배치된 광학소자의 단면도를 나타낸다. 이하, 도 2에 나타낸 실시예 1과의 상위점에 대해 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
실시예 1에서는, 경사광학소자(25)에 평행평판이 이용되고 있었지만, 실시예 3에서는, 웨지기판이 이용되고 있다. 웨지기판의 일방의 표면은 가공대상물(30)의 표면과 평행이며, 타방의 표면은, 가공대상물(30)의 표면에 대하여 단축방향(y방향)으로 경사져 있다. 이 경사각을 θ로 나타낸다. 실시예 3에 있어서는, 웨지기판(26)의 하나의 굴절률계면이, 가공대상물(30)의 표면에 대하여 단축방향(y방향)으로 경사져 있다. 다만, 웨지기판의 양방의 굴절률계면을, 가공대상물(30)의 표면에 대하여 경사시켜도 된다.
도 10a 내지 도 10c에, 실시예 3에 의한 레이저 가공장치의 스테이지(23)에 지지된 가공대상물(30)의 표면에 있어서의 단축방향의 광강도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 가로축은, 콘덴서렌즈(42)(도 2)의 초점위치를 기준으로 한 y방향의 위치를, 단위 "μm"로 나타낸다. 도 10a, 도 10b, 및 도 10c는, 각각 경사각(θ) 이 1°, 3°, 및 5°일 때의 광강도 분포를 나타낸다. 경사각(θ)이 커짐에 따라, 광강도 분포의 양단의 경사가 완만해지는 것을 알 수 있다. 이로 인하여, 실시예 1 의 경우와 마찬가지로, 다결정화된 막의 명도의 면내 불균일을 억제할 수 있다. 또한, 실시예 3에 있어서도, 저스트포커스 상태에서 레이저조사를 행하기 때문에, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 가공대상물(30)의 표면의 굴곡의 영향을 쉽게 받지 않는다.
도 11에, 경사광학소자(25), 및 그것을 지지하는 지지프레임(46)의 사시도를 나타낸다. 지지프레임(46)은, z축에 평행한 직선을 중심축으로 하는 원환형의 형상을 가진다. 회전구동기구(49)가, 지지프레임(46)을, 그 중심축을 회전중심으로 하여 회전시킨다. 지지프레임(46)을 180° 회전시킴으로써, 경사광학소자(25)의 굴절률계면의 경사방향을 반전시킬 수 있다. 이로써, 실시예 2의 경우와 마찬가지로, 가공대상물(30)의 이동방향을 반전시켜도, 반전 전과 동일한 조건으로 레이저가공을 행할 수 있다.
이상 실시예를 따라 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이들로 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 각종 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.
20 레이저광원
21 빔 익스팬더
22 균일화 광학계
23 스테이지
25 경사광학소자
26 웨지기판
30 가공대상물
40 제1 실린드리컬렌즈어레이
41 제2 실린드리컬렌즈어레이
42 콘덴서렌즈
45 경통
46 지지프레임
47 벨로우즈
48 회전축
49 회전구동기구

Claims (6)

  1. 레이저광원과,
    상기 레이저광원으로부터 출사된 레이저빔을, 가공대상물 상에 있어서 제1 방향으로 긴 장척형상의 영역에 입사시키는 균일화 광학계와,
    상기 균일화 광학계와 상기 가공대상물 사이의 레이저빔의 경로 상에 배치되어, 상기 가공대상물의 표면에 대하여 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 경사진 굴절률계면을 형성하는 경사광학소자를 가지는 레이저 가공장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사광학소자는, 상기 가공대상물의 표면에 대하여 경사진 평행평판을 포함한 레이저 가공장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사광학소자는, 웨지기판을 포함한 레이저 가공장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 균일화 광학계는,
    상기 제1 방향과 직교하는 단축 단면 내에 있어서, 상기 레이저빔을 단축방향으로 분할하는 제1 실린드리컬렌즈어레이와,
    상기 제1 실린드리컬렌즈어레이의 후방에 배치되어, 상기 제1 실린드리컬렌즈어레이를 구성하는 복수의 실린드리컬렌즈에 각각 대응하는 복수의 실린드리컬렌즈를 가지는 제2 실린드리컬렌즈어레이와,
    상기 제2 실린드리컬렌즈어레이의 후방에 배치되어, 상기 단축방향으로 파워를 가지는 콘덴서렌즈
    를 포함하며,
    상기 제2 실린드리컬렌즈어레이의 각 실린드리컬렌즈와 상기 콘덴서렌즈는, 상기 제1 실린드리컬렌즈어레이가 배치된 위치를 물점(物点)으로 하고, 상기 가공대상물의 표면을 상점(像点)으로 하는 결상광학계를 구성하는 레이저 가공장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴절률계면의 경사방향이 반전하도록 상기 경사광학소자를 회전시키는 회전구동기구를 더욱 가지는 레이저 가공장치.
  6. 펄스레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
    상기 레이저광원으로부터 출사된 레이저빔을, 가공대상물 상에 있어서 제1 방향으로 긴 장척형상의 영역에 입사시키는 균일화 광학계와,
    상기 균일화 광학계와 상기 가공대상물 사이의 레이저빔의 광로 상에 배치되어, 상기 가공대상물의 표면에 대하여 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 경사진 굴절률계면을 형성하는 경사광학소자를 가지는 레이저 가공장치를 이용하여, 상기 가공대상물을 가공하는 방법으로서,
    상기 가공대상물을 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 이동시키면서, 상기 레이저광원으로부터 펄스레이저빔을 출사시켜 가공을 행하는 제1 가공공정과,
    상기 제1 가공공정 후, 상기 가공대상물을 상기 제1 방향으로 비켜놓는 공정과,
    상기 가공대상물을 상기 제1 방향으로 비켜놓은 후, 상기 제1 가공공정에 있어서의 상기 가공대상물의 이동방향과는 반대방향으로, 상기 가공대상물을 이동시키면서, 상기 레이저광원으로부터 펄스레이저빔을 출사시켜 가공을 행하는 제2 가공공정을 가지며,
    상기 제1 가공공정과 상기 제2 가공공정 사이에, 상기 굴절률계면의 경사방향을 반전시키는 공정을 더욱 가지는 레이저 가공방법.
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