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JP2003080389A - Device and method for laser beam machining and method for manufacturing product having laser beam machined work - Google Patents

Device and method for laser beam machining and method for manufacturing product having laser beam machined work

Info

Publication number
JP2003080389A
JP2003080389A JP2001269225A JP2001269225A JP2003080389A JP 2003080389 A JP2003080389 A JP 2003080389A JP 2001269225 A JP2001269225 A JP 2001269225A JP 2001269225 A JP2001269225 A JP 2001269225A JP 2003080389 A JP2003080389 A JP 2003080389A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
laser beam
linear
linearly
light intensity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001269225A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuya Sawai
卓哉 澤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LASERX KK
Original Assignee
LASERX KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LASERX KK filed Critical LASERX KK
Priority to JP2001269225A priority Critical patent/JP2003080389A/en
Publication of JP2003080389A publication Critical patent/JP2003080389A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a laser beam machining by homogenizing the distribution of light intensity when a work which is a semiconductor substrate on which a thin film is vapor deposited is heat treated via the thin film with a laser beam. SOLUTION: A laser beam 14 is made incident on a cylindrical face lens 11, condensed into a linear form with the cylindrical face lens 11 to be formed as a linearly condensed beam 15. Further, a lens holder 12 is rotated with a rotational power mechanism 13 and the linearly condensed beam 15 is rotated. Thus, the distribution of light intensity is homogenized by rotating the linearly condensed beam 15.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工装置、
レーザ加工方法、およびレーザ加工された被加工物を有
する物品の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser processing apparatus,
The present invention relates to a laser processing method and a method for manufacturing an article having a laser-processed workpiece.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、レーザを用いた表面処理加工とし
て、例えば、酸化物や金属等の薄膜が表面に形成された
シリコンなどの半導体基板をその薄膜を介して熱処理す
ることが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a surface treatment using a laser, for example, a semiconductor substrate such as silicon having a thin film of oxide or metal formed on its surface is heat-treated through the thin film. .

【0003】このような表面加工では、対象となる半導
体基板が大面積であるため、図5に示すように、レーザ
ビームを円筒面レンズ等により線状に集光して線状集光
ビーム100とし、この線状集光ビーム100を移動テ
ーブルの上に置かれた半導体基板101に照射し、半導
体基板101を移動させて表面加工を行うようにしてい
る。
In such surface processing, since the target semiconductor substrate has a large area, as shown in FIG. 5, the laser beam is linearly condensed by a cylindrical lens or the like to form the linear condensed beam 100. The linear condensed beam 100 is applied to the semiconductor substrate 101 placed on the moving table, and the semiconductor substrate 101 is moved to perform surface processing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような表面加工に
用いるレーザビームは、光強度の強い箇所がビーム中心
より外周部に存在する光強度分布(すなわちマルチモー
ド)のレーザビームであったり、あるいは光強度の強い
箇所が外周部よりビーム中心に存在するガウシアン分布
の光強度分布(すなわちシングルモード)のレーザビー
ムであったりするため、それを線状に集光した線状集光
ビームにおいては、線状集光ビームの線上の光強度分布
が均一とならず、このため加工品質に優劣が生じるとい
う問題がある。
The laser beam used for such surface processing is a laser beam having a light intensity distribution (that is, multimode) in which a portion having a high light intensity exists in the outer peripheral portion from the beam center, or Since a portion having a high light intensity may be a laser beam having a Gaussian distribution light intensity distribution (that is, a single mode) that exists in the beam center from the outer peripheral portion, in a linear focused beam obtained by linearly focusing it, There is a problem in that the light intensity distribution on the line of the linearly focused beam is not uniform, resulting in inferior processing quality.

【0005】本発明は上記問題に鑑みたもので、光強度
分布を均一化してレーザ加工を行えるようにすることを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to make the light intensity distribution uniform and enable laser processing.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、レーザビームを線状に
集光して線状集光ビームとし、この線状集光ビームをそ
の伝搬方向に平行な回転軸を中心に回転させ、この回転
によって光強度分布が均一化されたビームを被加工物に
照射するように構成されたレーザ加工装置を特徴として
いる。
In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, the laser beam is linearly condensed to form a linear condensed beam, and the linear condensed beam is The laser processing apparatus is characterized in that the laser processing apparatus is configured to rotate about a rotation axis parallel to the propagation direction and to irradiate the workpiece with a beam having a uniform light intensity distribution by the rotation.

【0007】このように、線状集光ビームをその伝搬方
向に平行な回転軸を中心に回転させて、光強度分布が均
一化されたビームを被加工物に照射するようにすれば、
レーザ加工の加工品質を良好にすることができる。
As described above, if the linearly focused beam is rotated about the rotation axis parallel to the propagation direction of the linearly focused beam to irradiate the workpiece with a beam having a uniform light intensity distribution,
The processing quality of laser processing can be improved.

【0008】この場合、請求項2に記載の発明のよう
に、前記レーザビームを線状に集光する円筒面レンズを
有し、この円筒面レンズを回転させることにより、前記
線状集光ビームの線長の中心点が回転中心となって前記
線状集光ビームを回転させるようにすれば、光強度の強
い箇所がビーム中心より外周部に存在しているマルチモ
ードのレーザビームを用いても、その光強度分布を均一
化することができる。
In this case, as in the invention described in claim 2, it has a cylindrical lens for linearly focusing the laser beam, and by rotating the cylindrical lens, the linear focused beam is obtained. If the central point of the line length of is the center of rotation and the linear condensed beam is rotated, using a multi-mode laser beam in which a portion with a high light intensity exists in the outer peripheral portion from the beam center Also, the light intensity distribution can be made uniform.

【0009】また、請求項3に記載の発明のように、前
記レーザビームを線状に集光する円筒面レンズを有し、
この円筒面レンズの入射側に前記レーザビームを屈折さ
せて前記円筒面レンズに入射する屈折部材を配置し、前
記円筒面レンズと前記屈折部材を回転させることによ
り、前記線状集光ビームの線長の中心点から偏心した位
置が回転中心となって前記線状集光ビームを回転させる
ようにすれば、光強度の強い箇所が外周部よりビーム中
心に存在しているシングルモードのレーザビームを用い
ても、光強度分布を均一化することができる。
According to the invention described in claim 3, there is provided a cylindrical lens for linearly focusing the laser beam,
By disposing a refracting member for refracting the laser beam to enter the cylindrical surface lens on the incident side of the cylindrical surface lens and rotating the cylindrical surface lens and the refracting member, the line of the linear condensed beam is obtained. If the linearly focused beam is rotated with a position eccentric from the center point of the length as the center of rotation, a single-mode laser beam in which a portion having a high light intensity exists in the beam center from the outer peripheral portion Even if used, the light intensity distribution can be made uniform.

【0010】請求項4に記載の発明では、レーザビーム
を、断面において半円型で互いに逆向きに対向するよう
に2分割して、2分割レーザビームを生成し、この2分
割レーザビームが重畳するように前記2分割レーザビー
ムを偏向し、この偏向した2分割レーザビームを線状に
集光して被加工物に照射する線状集光ビームを得るよう
に構成されたレーザ加工装置を特徴としている。
According to the invention described in claim 4, the laser beam is divided into two so as to face each other in a semicircular shape in a cross section in opposite directions, and a two-divided laser beam is generated. A laser processing apparatus configured to deflect the two-divided laser beam so as to linearly condense the deflected two-divided laser beam and irradiate a workpiece with a linear condensed beam. I am trying.

【0011】この発明によれば、光強度の強い箇所が外
周部よりビーム中心に存在しているシングルモードのレ
ーザビームを用いても、光強度分布を均一化することが
できる。
According to the present invention, the light intensity distribution can be made uniform even by using a single mode laser beam in which a portion having a high light intensity exists in the beam center from the outer peripheral portion.

【0012】請求項5ないし9に記載の発明では、上記
したレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法を提供する
ことができ、請求項10に記載の発明では、そのような
レーザ加工方法により被加工物を加工するレーザ加工工
程を有して、レーザ加工された被加工物を有する物品の
製造方法を提供することができる。
According to the invention described in claims 5 to 9, it is possible to provide a laser processing method using the above-mentioned laser processing apparatus, and in the invention described in claim 10, the object to be processed by such a laser processing method is provided. It is possible to provide a method for manufacturing an article having a laser-processed object, which includes a laser processing step of processing the object.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1に本発明の
第1実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す。この
レーザ加工装置は、円筒面レンズ11と、この円筒面レ
ンズ11を保持する保持部材としてのレンズホルダー1
2と、このレンズホルダー12を回転させる手段として
の回転動力機構13を備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 shows the configuration of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. This laser processing apparatus includes a cylindrical lens 11 and a lens holder 1 as a holding member for holding the cylindrical lens 11.
2 and a rotary power mechanism 13 as a means for rotating the lens holder 12.

【0014】円筒面レンズ11は、半円筒状のレンズを
上から見て円形状になるようにその外周をカットして作
製されたもので、レンズホルダー12の円形状開口部に
収納されている。レンズホルダー12には、その円周方
向外側に歯車が設けられており、回転動力機構13によ
って円周方向に回転するようになっている。
The cylindrical lens 11 is made by cutting the outer periphery of a semi-cylindrical lens so as to have a circular shape when viewed from above, and is housed in the circular opening of the lens holder 12. . The lens holder 12 is provided with a gear on its outer side in the circumferential direction, and is rotated in the circumferential direction by the rotary power mechanism 13.

【0015】このようなレーザ加工装置を用いてレーザ
加工を行う場合、まず図示しないレーザ発振器から出射
したレーザビーム14を円筒面レンズ11に入射する。
この実施形態では、レーザビーム14として、光強度の
強い箇所がビーム中心より外周部に存在しているマルチ
モードのレーザビームとしている。円筒面レンズ11に
入射したレーザビーム14は、線状に集光した線状集光
ビーム15となる。
When performing laser processing using such a laser processing apparatus, first, a laser beam 14 emitted from a laser oscillator (not shown) is made incident on the cylindrical lens 11.
In this embodiment, the laser beam 14 is a multi-mode laser beam in which a portion having a high light intensity exists in the outer peripheral portion with respect to the beam center. The laser beam 14 incident on the cylindrical lens 11 becomes a linear focused beam 15 that is linearly focused.

【0016】また、回転動力機構13によりレンズホル
ダー12を回転させる。レンズホルダー12は、レーザ
ビーム14の伝搬方向と同一の回転軸を有しているた
め、レンズホルダー12の回転により、その回転軸を中
心に線状集光ビーム15を回転させることができる。そ
して、線状集光ビーム15を回転させて、被加工物1に
照射する。このことにより、被加工物1上において、線
状集光ビーム15は、その線長の中心点16が回転中心
となって回転する。図2に、図1に対してレンズホルダ
ー12を90度回転させた状態を示す。
Further, the lens holder 12 is rotated by the rotary power mechanism 13. Since the lens holder 12 has the same rotation axis as the propagation direction of the laser beam 14, the rotation of the lens holder 12 can rotate the linear focused beam 15 about the rotation axis. Then, the linear condensed beam 15 is rotated to irradiate the workpiece 1. As a result, the linear condensed beam 15 rotates on the workpiece 1 with the center point 16 of the line length as the center of rotation. FIG. 2 shows a state in which the lens holder 12 is rotated 90 degrees with respect to FIG.

【0017】このように、線状集光ビーム15を、その
線長の中心点16を回転中心として回転させることによ
り、光強度の強い箇所がビーム中心より外周部に存在し
ているマルチモードのレーザビームを用いても、その光
強度分布を均一化することができる。
In this way, by rotating the linear condensed beam 15 with the center point 16 of the line length as the center of rotation, the multi-mode of the multi-mode in which a portion having a high light intensity exists in the outer peripheral portion from the beam center. Even if a laser beam is used, the light intensity distribution can be made uniform.

【0018】被加工物1として、薄膜蒸着された半導体
基板を用い、薄膜を介して熱処理する場合には、半導体
基板を移動させる速度よりも十分速い速度で線状集光ビ
ーム15を回転させれば、薄膜裏面(透過側)での熱分
布を平坦な特性にすることができる。さらに、レンズホ
ルダー12の回転速度と薄膜の熱伝達を膜厚などで制御
すれば、より平滑化された熱分布を得ることができる。 (第2実施形態)上記した第1実施形態では、レーザビ
ームとして、光強度の強い箇所がビーム中心より外周部
に存在しているマルチモードのレーザビームを用いるも
のを示したが、この実施形態では、光強度の強い箇所が
外周部よりビーム中心に存在しているシングルモードの
レーザビームを用いて、光強度分布を均一化した構成と
している。
When a thin film-deposited semiconductor substrate is used as the work piece 1 and heat treatment is performed through the thin film, the linear focused beam 15 is rotated at a speed sufficiently higher than the speed at which the semiconductor substrate is moved. For example, the heat distribution on the back surface (transmission side) of the thin film can be made flat. Furthermore, if the rotational speed of the lens holder 12 and the heat transfer of the thin film are controlled by the film thickness and the like, a smoother heat distribution can be obtained. (Second Embodiment) In the above-described first embodiment, a laser beam of a multi-mode in which a portion having a high light intensity exists in the outer peripheral portion from the beam center is shown as the laser beam, but this embodiment is not limited to this embodiment. In the configuration, a single-mode laser beam in which a portion having a high light intensity exists in the beam center from the outer peripheral portion is used to make the light intensity distribution uniform.

【0019】このため、この第2実施形態に係るレーザ
加工装置では、図3に示すように、円筒面レンズ11の
レーザビーム入射側に、屈折部材としてのウインドー1
7を傾斜して配置している。このウインドー17は、レ
ンズホルダー12により保持されている。その他の構成
は、第1実施形態と同様である。
Therefore, in the laser processing apparatus according to the second embodiment, as shown in FIG. 3, the window 1 as a refracting member is provided on the laser beam incident side of the cylindrical surface lens 11.
7 is arranged to be inclined. The window 17 is held by the lens holder 12. Other configurations are similar to those of the first embodiment.

【0020】このようなレーザ加工装置を用いてレーザ
加工を行う場合、まず図示しないレーザ発振器から出射
したシングルモードのレーザビーム14をウインドー1
7に入射する。ウインドー17に入射したレーザビーム
14は、ウインドー17で屈折する。ウインドー17に
よりレーザビームが屈折する方向と、円筒面レンズ11
の曲率中心線が同一平面内にあるため、第1実施形態と
同様に、回転動力機構13によりレンズホルダー12を
伝搬方向で回転させると、線状集光ビーム15が回転す
る。この場合、被加工物1上において、線状集光ビーム
15は、その線長の中心点16から偏心した位置17が
回転中心となって回転する。
When laser processing is performed using such a laser processing apparatus, first, a window 1 for a single mode laser beam 14 emitted from a laser oscillator (not shown) is used.
It is incident on 7. The laser beam 14 incident on the window 17 is refracted by the window 17. The direction in which the laser beam is refracted by the window 17 and the cylindrical lens 11
Since the center line of curvature is in the same plane, when the lens holder 12 is rotated in the propagation direction by the rotary power mechanism 13 as in the first embodiment, the linear condensed beam 15 rotates. In this case, on the workpiece 1, the linear condensed beam 15 rotates with a position 17 decentered from the center point 16 of the line length serving as a rotation center.

【0021】このように、線状集光ビーム15の回転中
心を線長の中心点から偏心させることにより、光強度の
強い箇所が外周部よりビーム中心に存在しているシング
ルモードのレーザビームを用いても、光強度の強い部分
の回転する周長が増し、結局その部分の照射面積が増え
ることによって、光強度分布を均一化することができ
る。
By thus decentering the rotation center of the linear focused beam 15 from the center point of the line length, a single-mode laser beam in which a portion having a high light intensity exists in the beam center rather than in the outer peripheral portion is obtained. Even if it is used, the rotating circumference of the portion having a high light intensity increases, and the irradiation area of that portion eventually increases, so that the light intensity distribution can be made uniform.

【0022】従って、被加工物1として、薄膜蒸着され
た半導体基板を用い、薄膜を介して熱処理する場合に、
第1実施形態と同様、より平滑化された熱分布を得るこ
とができる。 (第3実施形態)この第3実施形態は、第2実施形態と
同様、シングルモードのレーザビームを用いて、光強度
分布を均一化したものである。
Therefore, when a semiconductor substrate on which a thin film is vapor-deposited is used as the workpiece 1 and heat treatment is performed through the thin film,
Similar to the first embodiment, a smoother heat distribution can be obtained. (Third Embodiment) In the third embodiment, as in the second embodiment, the light intensity distribution is made uniform by using a single mode laser beam.

【0023】図4に、この第3実施形態に係るレーザ加
工装置の構成を示す。このレーザ加工装置は、およそ中
心に円形状の穴21aが施された穴付きミラー21と、
楔形外面ミラー22と、楔形内面ミラー23と、楔形外
面ミラー22および楔形内面ミラー23を固定し円周方
向外側に歯車が設けられた保持部材としてのミラーホル
ダー24と、ミラーホルダー24を回転させる手段とし
ての回転動力機構25と、プリズム26と、プリズム2
6の透過側に配置された円筒面レンズ27と、プリズム
26および円筒面レンズ27を固定し円周方向外側に歯
車が設けられたレンズホルダー28と、レンズホルダー
28を回転させる手段としての回転動力機構29とを備
えている。
FIG. 4 shows the configuration of the laser processing apparatus according to the third embodiment. This laser processing apparatus is provided with a holed mirror 21 having a circular hole 21a at its center,
A wedge-shaped outer surface mirror 22, a wedge-shaped inner surface mirror 23, a mirror holder 24 as a holding member that fixes the wedge-shaped outer surface mirror 22 and the wedge-shaped inner surface mirror 23 and is provided with gears on the outer side in the circumferential direction, and a means for rotating the mirror holder 24. Rotation power mechanism 25, prism 26, and prism 2
6, a cylindrical surface lens 27 arranged on the transmission side of the lens 6, a lens holder 28 having the prism 26 and the cylindrical surface lens 27 fixed, and provided with gears on the outside in the circumferential direction, and rotational power as means for rotating the lens holder 28. And a mechanism 29.

【0024】楔形外面ミラー22と楔形内面ミラー23
は、それぞれ2つのミラー面が楔状に配置され、楔形外
面ミラー22と楔形内面ミラー23の双方の入射面(入
射ビームと反射ビームを含む面)が精度良く同一平面と
なるように設置されており、入射したレーザビーム30
を垂直方向に反射するように構成されている。
Wedge-shaped outer surface mirror 22 and wedge-shaped inner surface mirror 23
Each has two mirror surfaces arranged in a wedge shape, and is installed so that the incident surfaces (surfaces including the incident beam and the reflected beam) of both the wedge-shaped outer surface mirror 22 and the wedge-shaped inner surface mirror 23 are precisely in the same plane. , Incident laser beam 30
Is configured to reflect in the vertical direction.

【0025】このように構成されたレーザ加工装置にお
いて、図示しないレーザ発振器から出射したシングルモ
ードのレーザビームは、穴付きミラー21の裏面より穴
21aを通過して、楔形外面ミラー22に入射し、この
楔形外面ミラー22で2分割されて伝搬方向と垂直な方
向に反射される。そして、楔形内面ミラー23により伝
搬方向と反対の方向に折り返され、穴付きミラー21の
表面で反射して、2分割レーザビーム31a、31bと
なる。この2分割レーザビーム31a、31bは、図中
のハッチングを付した半円形で示すように、ビームの断
面において半円型で互いに逆向きに対向したものとな
る。なお、上記した構成において、穴付きミラー21
と、楔形外面ミラー22と、楔形内面ミラー23とが、
2分割レーザビームを生成する2分割レーザビーム生成
手段を構成している。
In the laser processing apparatus thus constructed, the single-mode laser beam emitted from the laser oscillator (not shown) passes through the hole 21a from the rear surface of the holed mirror 21 and enters the wedge-shaped outer surface mirror 22, This wedge-shaped outer surface mirror 22 divides it into two and reflects it in a direction perpendicular to the propagation direction. Then, it is folded back by the wedge-shaped inner surface mirror 23 in the direction opposite to the propagation direction, and reflected by the surface of the holed mirror 21 to become the two-divided laser beams 31a and 31b. The two-divided laser beams 31a and 31b are semicircular in cross section of the beams and face each other in opposite directions, as shown by hatched semicircles in the figure. In addition, in the above-mentioned structure, the mirror 21 with a hole is provided.
And the wedge-shaped outer surface mirror 22 and the wedge-shaped inner surface mirror 23,
A two-divided laser beam generation means for generating a two-divided laser beam is configured.

【0026】2分割レーザビーム31a、31bは、中
心光軸でプリズム26の頂点に入射する。この場合、プ
リズム26の頂点で形成される直線に垂直な面と平行に
2分割レーザビーム31a、31bが入射するのが望ま
しい。そして、プリズム26により屈折の作用を受け、
透過した偏向レーザビームは中心光軸上の点で重畳する
ことになる。このとき、2本の2分割レーザビーム31
a、31bは、光強度の弱い部分から重畳するため、合
成された強度分布は任意の中心光軸上で逐一変化するこ
とになる。
The two-divided laser beams 31a and 31b are incident on the apex of the prism 26 at the central optical axis. In this case, it is desirable that the two-divided laser beams 31a and 31b be incident in parallel to the surface perpendicular to the straight line formed at the apex of the prism 26. Then, due to refraction by the prism 26,
The transmitted polarized laser beams are superposed at a point on the central optical axis. At this time, the two split laser beams 31
Since a and 31b are superposed from the portion where the light intensity is weak, the combined intensity distribution changes one by one on an arbitrary central optical axis.

【0027】さらに、プリズム26の透過側に配置され
た円筒面レンズ27により、加工に適した平坦な光強度
分布を有する合成線状集光ビーム15を得る。この場
合、円筒面レンズ27の焦点距離により被加工物1の位
置が不動であるとすると、楔形内面ミラー23に対して
楔形外面ミラー22の頂点の位置を伝搬方向に沿って位
置調整すれば、2本のレーザビームの重なり度合いを制
御することができる。
Further, by the cylindrical lens 27 arranged on the transmission side of the prism 26, a synthetic linear focused beam 15 having a flat light intensity distribution suitable for processing is obtained. In this case, assuming that the position of the workpiece 1 is immovable due to the focal length of the cylindrical surface lens 27, if the position of the apex of the wedge-shaped outer surface mirror 22 is adjusted with respect to the wedge-shaped inner surface mirror 23 along the propagation direction, The degree of overlap between the two laser beams can be controlled.

【0028】このように、レーザビーム30を、断面に
おいて半円型で互いに逆向きに対向するように2分割し
て、2分割レーザビームを生成し、この2分割レーザビ
ームが重畳するように2分割レーザビームを偏向し、こ
の偏向した2分割レーザビームを線状に集光することに
よって、光強度の強い箇所が外周部よりビーム中心に存
在しているシングルモードのレーザビームを用いても、
光強度分布を均一化することができる。
As described above, the laser beam 30 is divided into two so that the laser beam 30 has a semicircular cross section and faces each other in opposite directions to generate a two-divided laser beam. By deflecting the divided laser beam and converging the deflected two-divided laser beam into a linear shape, even if a single mode laser beam in which a portion having a high light intensity exists in the beam center from the outer peripheral portion,
The light intensity distribution can be made uniform.

【0029】従って、被加工物1として、薄膜蒸着され
た半導体基板を用い、薄膜を介して熱処理する場合に、
第1実施形態と同様、より平滑化された熱分布を得るこ
とができる。
Therefore, when a semiconductor substrate having a thin film deposited thereon is used as the workpiece 1 and heat treatment is performed through the thin film,
Similar to the first embodiment, a smoother heat distribution can be obtained.

【0030】さらに、この実施形態において、上記した
方法により得られた合成線状集光ビームを回転させる場
合には、楔形外面ミラー22と楔形内面ミラー23を固
定しているミラーホルダー24と、プリズム26と円筒
面レンズ27を固定しているレンズホルダー28を回転
動力機構25、29により、回転速度を同期して回転さ
せる。このとき、ミラーホルダー24とレンズホルダー
28を、1つの回転動力機構を用いて同時に回転させる
ようにしてもよい。 (その他の実施形態)上記した第1〜第3実施形態にお
いて、円筒面レンズ27を円形状にカットしてレンズホ
ルダー28の円形状開口部に収納するものを示したが、
半円筒状の円筒面レンズ27を円形状にカットせずに、
そのままレンズホルダー28の円形状開口部に隙間を有
して収納するようにしてもよい。
Further, in this embodiment, when the synthetic linear focused beam obtained by the above method is rotated, the wedge-shaped outer surface mirror 22 and the wedge-shaped inner surface mirror 23 are fixed, and the prism. The lens holder 28 fixing the lens 26 and the cylindrical lens 27 is rotated by the rotation power mechanisms 25 and 29 in synchronization with the rotation speed. At this time, the mirror holder 24 and the lens holder 28 may be simultaneously rotated by using one rotation power mechanism. (Other Embodiments) In the above-described first to third embodiments, the cylindrical lens 27 is cut into a circular shape and housed in the circular opening of the lens holder 28.
Without cutting the semi-cylindrical cylindrical lens 27 into a circular shape,
The lens holder 28 may be stored as it is with a gap in the circular opening.

【0031】また、上記した第1〜第3実施形態では、
被加工物として薄膜が表面に形成された半導体基板を用
い、レーザ加工を、薄膜を介した熱処理を行うために用
いるものを示したが、その他、プリント基板など微少高
円度が要求される穴開け加工にレーザ加工を用いるよう
にしてもよい。このようなレーザを用いた穴開け加工で
は、従来、レーザビームの伝搬中にアパーチャを設置
し、その開口形状を縮小結像投影して行う、あるいはガ
ルバノミラー装置によるトレパニング方法にて、微少円
形ビームを円周起動または螺旋軌道状にスキャニングさ
せて行うようにしている。前者のアパーチャの結像方式
では、すべてのレーザビームが開口を通過しないため、
エネルギー損失が生じ、さらに縮小倍率を実現するため
に長距離のビーム伝搬距離が必要となる。また、ガルバ
ノミラー装置を使用する方法では、2枚のミラーを直交
する2軸で、単独に高精度で制御し円形または螺旋状に
レーザブームを移動させ、さらに照射レーザビームとも
同期して加工するため制御技術をが複雑になるという問
題がある。これに対し、上記した第1〜第3実施形態の
レーザ加工を用いれば、エネルギー損失を生じることな
く、複雑な制御を必要とすることなく、穴開け加工を行
うことができる。
Further, in the above-mentioned first to third embodiments,
We have shown a semiconductor substrate with a thin film formed on the surface as the work piece, and laser processing for performing heat treatment through the thin film. Laser processing may be used for the opening processing. In the drilling process using such a laser, conventionally, an aperture is set during the propagation of the laser beam, and the aperture shape is reduced and image-projected, or a trepanning method using a galvanometer mirror device is used to form a minute circular beam. Is performed by starting in a circle or scanning in a spiral orbit. In the former method of imaging the aperture, not all laser beams pass through the aperture, so
Energy loss occurs, and a long beam propagation distance is necessary to realize the reduction ratio. Further, in the method using the galvano mirror device, the two mirrors are independently controlled with high accuracy in two axes orthogonal to each other to move the laser boom in a circular or spiral shape, and further the processing is performed in synchronization with the irradiation laser beam. Therefore, there is a problem that the control technology becomes complicated. On the other hand, if the laser processing according to the above-described first to third embodiments is used, it is possible to perform the drilling without causing energy loss and requiring complicated control.

【0032】なお、上記した種々の実施形態で示すレー
ザ加工方法は、レーザ加工された被加工物を有する物品
の製造方法におけるレーザ加工工程として用いることが
できる。
The laser processing methods shown in the above-described various embodiments can be used as a laser processing step in a method for manufacturing an article having a laser-processed workpiece.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係るレーザ加工装置の
構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に対してレンズホルダー12を90度回転
させた状態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which a lens holder 12 is rotated 90 degrees with respect to FIG.

【図3】本発明の第2実施形態に係るレーザ加工装置の
構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施形態に係るレーザ加工装置の
構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図5】レーザを用い、半導体基板をその薄膜を介して
熱処理する方法を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of heat-treating a semiconductor substrate via a thin film thereof using a laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…円筒面レンズ、12…レンズホルダー、13…回
転動力機構、17…ウインドー、21…穴付きミラー、
22…楔形外面ミラー、23…楔形内面ミラー、24…
ミラーホルダー、25…回転動力機構、26…プリズ
ム、27…円筒面レンズ、28…レンズホルダー、29
…回転動力機構。
11 ... Cylindrical surface lens, 12 ... Lens holder, 13 ... Rotation power mechanism, 17 ... Window, 21 ... Hole mirror,
22 ... Wedge-shaped outer surface mirror, 23 ... Wedge-shaped inner surface mirror, 24 ...
Mirror holder, 25 ... Rotating power mechanism, 26 ... Prism, 27 ... Cylindrical surface lens, 28 ... Lens holder, 29
… Rotation power mechanism.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザビームを線状に集光して線状集光
ビームとし、この線状集光ビームをその伝搬方向に平行
な回転軸を中心に回転させ、この回転によって光強度分
布が均一化されたビームを被加工物に照射するように構
成されたレーザ加工装置。
1. A laser beam is linearly focused to form a linear focused beam, and the linear focused beam is rotated about a rotation axis parallel to its propagation direction, and this rotation causes the light intensity distribution to change. A laser processing apparatus configured to irradiate a workpiece with a uniformized beam.
【請求項2】 前記レーザビームを線状に集光する円筒
面レンズを有し、この円筒面レンズを回転させることに
より、前記線状集光ビームの線長の中心点が回転中心と
なって前記線状集光ビームを回転させるようにしたこと
を特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
2. A cylindrical surface lens for linearly focusing the laser beam is provided, and by rotating the cylindrical surface lens, the center point of the line length of the linear focused beam becomes the center of rotation. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the linear focused beam is rotated.
【請求項3】 前記レーザビームを線状に集光する円筒
面レンズを有し、この円筒面レンズの入射側に前記レー
ザビームを屈折させて前記円筒面レンズに入射する屈折
部材を配置し、前記円筒面レンズと前記屈折部材を回転
させることにより、前記線状集光ビームの線長の中心点
から偏心した位置が回転中心となって前記線状集光ビー
ムを回転させるようにしたことを特徴とする請求項1に
記載のレーザ加工装置。
3. A cylindrical lens that linearly collects the laser beam is provided, and a refracting member that refracts the laser beam and enters the cylindrical lens is disposed on the incident side of the cylindrical lens. By rotating the cylindrical lens and the refracting member, the linear condensed beam is rotated with a position eccentric from the center point of the line length of the linear condensed beam serving as a rotation center. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser processing apparatus is a laser processing apparatus.
【請求項4】 レーザビームを、断面において半円型で
互いに逆向きに対向するように2分割して、2分割レー
ザビームを生成し、この2分割レーザビームが重畳する
ように前記2分割レーザビームを偏向し、この偏向した
2分割レーザビームを線状に集光して被加工物に照射す
る線状集光ビームを得るように構成されたレーザ加工装
置。
4. A laser beam is divided into two so as to face each other in a semicircular shape in a cross section in a direction opposite to each other to generate a two-divided laser beam, and the two-divided laser beam is superposed on the two-divided laser beam. A laser processing apparatus configured to deflect a beam, collect the deflected two-divided laser beam into a linear shape, and obtain a linear focused beam for irradiating a workpiece.
【請求項5】 前記線状集光ビームの線長の中心点を回
転中心として前記線状集光ビームを回転させるようにし
たことを特徴とする請求項4に記載のレーザ加工装置。
5. The laser processing apparatus according to claim 4, wherein the linear condensed beam is rotated with a center point of a line length of the linear condensed beam as a rotation center.
【請求項6】 光強度の強い箇所がビーム中心より外周
部に存在する光強度分布のレーザビームを線状に集光し
て線状集光ビームとするとともに、この状集光ビームの
線長の中心点を回転中心として前記線状集光ビームを回
転させ、この回転した線状集光ビームを被加工物に照射
することを特徴とするレーザ加工方法。
6. A linearly focused beam is formed by linearly focusing a laser beam having a light intensity distribution in which a portion having a high light intensity is present in the outer peripheral portion from the center of the beam, and the line length of the linearly focused beam. A laser processing method, wherein the linearly focused beam is rotated about the center point of, and the rotated linearly focused beam is applied to the workpiece.
【請求項7】 光強度の強い箇所が外周部よりビーム中
心に存在する光強度分布のレーザビームを線状に集光し
て線状集光ビームとするとともに、この状集光ビームの
線長の中心点から偏心した位置を回転中心として前記線
状集光ビームを回転させ、この回転した線状集光ビーム
を被加工物に照射することを特徴とするレーザ加工方
法。
7. A linearly focused beam is formed by linearly focusing a laser beam having a light intensity distribution in which a portion having a high light intensity exists in the beam center from the outer peripheral portion, and the line length of the linear focused beam. A laser processing method characterized in that the linear focused beam is rotated about a position eccentric from the center point of, and the rotated linear focused beam is applied to the workpiece.
【請求項8】 光強度の強い箇所が外周部よりビーム中
心に存在する光強度分布のレーザビームを、断面におい
て半円型で互いに逆向きに対向するように2分割して、
2分割レーザビームを生成し、この2分割レーザビーム
が重畳するように前記2分割レーザビームを偏向し、こ
の偏向した2分割レーザビームを線状に集光して被加工
物に照射することを特徴とするレーザ加工方法。
8. A laser beam having a light intensity distribution in which a portion having a high light intensity is present in the beam center from the outer peripheral portion is divided into two so as to face each other in a semicircular shape in a cross section in opposite directions,
A two-divided laser beam is generated, the two-divided laser beam is deflected so that the two-divided laser beam is superposed, and the deflected two-divided laser beam is condensed linearly and irradiated to a workpiece. Characteristic laser processing method.
【請求項9】 前記線状集光ビームの線長の中心点を回
転中心として前記線状集光ビームを回転させて前記被加
工物に照射することを特徴とする請求項8に記載のレー
ザ加工方法。
9. The laser according to claim 8, wherein the linear condensed beam is rotated around a center point of a line length of the linear condensed beam to irradiate the workpiece. Processing method.
【請求項10】 レーザ加工された被加工物を有する物
品の製造方法であって、請求項6乃至9のいずれか1つ
に記載のレーザ加工方法により前記被加工物を加工する
レーザ加工工程を有することを特徴とする、レーザ加工
された被加工物を有する物品の製造方法。
10. A method of manufacturing an article having a laser-processed workpiece, comprising a laser processing step of processing the workpiece by the laser processing method according to claim 6. A method for manufacturing an article having a laser-processed object, comprising:
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