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JP4721293B2 - Laser processing method - Google Patents

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JP4721293B2 JP2008130794A JP2008130794A JP4721293B2 JP 4721293 B2 JP4721293 B2 JP 4721293B2 JP 2008130794 A JP2008130794 A JP 2008130794A JP 2008130794 A JP2008130794 A JP 2008130794A JP 4721293 B2 JP4721293 B2 JP 4721293B2
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Description

本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して加工を行うレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing method for performing processing by irradiating a workpiece with a laser beam.

図9は、溝を形成する従来のレーザ加工装置を示す概略図である。   FIG. 9 is a schematic view showing a conventional laser processing apparatus for forming grooves.

レーザ光源51から、たとえば周波数1kHzでパルスレーザビームが出射する。レーザビームは、ホモジナイザ52でビーム断面のパルスエネルギ密度を均一(トップフラット)にされた後、たとえば円形の貫通孔を有するマスク53で断面形状を円形に整形される。反射ミラー54で反射され、集光レンズ55を経て、基板56に入射する。基板56は、たとえばガラス基材の上にITO膜が形成された基板である。レーザビームは、基板56のITO膜に入射する。ITO膜表面におけるレーザビームのビームスポットは、たとえば直径が0.2mmの円形である。基板56は、XYステージ57上に載置されている。XYステージ57は、基板56を2次元平面内で移動させることによって、基板56上の表面内においてパルスレーザビームの入射位置を移動させることができる。   For example, a pulse laser beam is emitted from the laser light source 51 at a frequency of 1 kHz. The laser beam is made uniform (top flat) by the homogenizer 52 and the pulse energy density of the beam cross section is made uniform (top flat), and then the cross section is shaped into a circle by a mask 53 having a circular through hole, for example. The light is reflected by the reflection mirror 54 and enters the substrate 56 through the condenser lens 55. The substrate 56 is, for example, a substrate in which an ITO film is formed on a glass base material. The laser beam is incident on the ITO film of the substrate 56. The beam spot of the laser beam on the ITO film surface is, for example, a circle having a diameter of 0.2 mm. The substrate 56 is placed on the XY stage 57. The XY stage 57 can move the incident position of the pulse laser beam in the surface on the substrate 56 by moving the substrate 56 in a two-dimensional plane.

まず、基板56に、50%の重複率でパルスレーザビームが照射されるようにXYステージ57を動かし、基板56のITO膜に溝を形成する。ここで重複率とは、円の直径に対するパルスレーザビーム1ショット当たりの、円の半径方向への移動距離の割合を意味する。   First, the XY stage 57 is moved so that the pulsed laser beam is irradiated onto the substrate 56 at a 50% overlap rate, and a groove is formed in the ITO film of the substrate 56. Here, the overlapping rate means the ratio of the moving distance in the radial direction of the circle per shot of the laser beam with respect to the diameter of the circle.

図10Aは、50%の重複率で照射されたレーザビームによって連続的な穴を開けられ、ITO膜に溝が形成された基板56の概略的な平面図である。溝の開口を太線で示した。ITO膜に入射するレーザビームのビームスポットに依存する形状の穴が連続的に穿たれた結果、溝が形成されている。このため、溝の長さ方向に沿う開口の縁は、円形ビームスポットの外周の一部による凹凸を有する。また、照射されるレーザビームの周波数が1kHz、基板56のITO膜上におけるレーザビームのビームスポットが直径0.2mmの円形である場合、加工速度は100mm/sとなる。主に、XYステージ57の動作速度に律速され、加工速度をこれ以上速くするのは、加工形状の均一性を考えると採用できない。   FIG. 10A is a schematic plan view of a substrate 56 in which continuous holes are formed by a laser beam irradiated at a 50% overlap rate and grooves are formed in the ITO film. The opening of the groove is indicated by a bold line. Grooves are formed as a result of continuously drilling holes having a shape depending on the beam spot of the laser beam incident on the ITO film. For this reason, the edge of the opening along the length direction of the groove has irregularities due to a part of the outer periphery of the circular beam spot. When the frequency of the irradiated laser beam is 1 kHz and the beam spot of the laser beam on the ITO film of the substrate 56 is a circle having a diameter of 0.2 mm, the processing speed is 100 mm / s. Mainly determined by the operating speed of the XY stage 57 and making the machining speed higher than this cannot be adopted in view of the uniformity of the machining shape.

ITO膜に形成される溝の開口の縁を直線状に近づけるために、重複率を大きくする方法が用いられる。たとえば、基板56のITO膜上に、90%の重複率でパルスレーザビームが照射されるようにXYステージ57を動かし、溝を形成する。   In order to bring the edge of the opening of the groove formed in the ITO film close to a straight line, a method of increasing the overlapping rate is used. For example, the XY stage 57 is moved on the ITO film of the substrate 56 so that the pulse laser beam is irradiated at a 90% overlap rate, thereby forming a groove.

図10Bは、90%の重複率で照射されたレーザビームによって連続的な穴を開けられ、ITO膜に溝が形成された基板56の概略的な平面図である。図10Aと同様に、溝の開口を太線で示した。溝の長さ方向に沿う開口の縁は、直線状に近づく。しかし、90%の重複率でレーザビームを照射しているため、加工速度は重複率50%の場合の5分の1、すなわち20mm/sである。開口の形状を改善することはできるが、加工の時間効率は悪化する。   FIG. 10B is a schematic plan view of the substrate 56 in which continuous holes are formed by a laser beam irradiated at a 90% overlap rate and grooves are formed in the ITO film. Similar to FIG. 10A, the opening of the groove is indicated by a bold line. The edge of the opening along the length direction of the groove approaches a straight line. However, since the laser beam is irradiated at an overlap rate of 90%, the processing speed is one fifth of that when the overlap rate is 50%, that is, 20 mm / s. Although the shape of the opening can be improved, the time efficiency of processing deteriorates.

図11は、図10AのPQ線に沿って切断した、基板56の概略的な断面図である。ガラス基材の上に形成されているITO膜に、溝が形成されている。溝の側面は、基板56の表面に対して傾いている。溝は、より切り立った側面形状を有することが望ましい。   FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the substrate 56 taken along the line PQ in FIG. 10A. Grooves are formed in the ITO film formed on the glass substrate. The side surface of the groove is inclined with respect to the surface of the substrate 56. It is desirable that the groove has a more side face shape.

本発明の目的は、時間効率よく、良質の加工を行うことのできるレーザ加工方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a laser processing method capable of performing high-quality processing in a time-efficient manner.

本発明の一観点によれば、定の拡がり角を有するように調整されたレーザビームの進行方向を振りながら、加工対象物の表面と平行に該表面から所定の距離だけ離れた位置に配置され、貫通孔を有する近接マスクに、該レーザビームを照射し、該貫通孔を通過したレーザビームを該加工対象物の表面に入射させて、該貫通孔の形状を該加工対象物の表面に転写する工程と、前記所定の拡がり角及び前記所定の距離を、前記所定の距離が0.5mm以下で前記所定の拡がり角が0.5mrad以下の範囲内、または、前記所定の距離が0.5mmより大きく2.0mm以下で前記所定の拡がり角が0.1mrad以下の範囲内で設定する工程とを含むレーザ加工方法が提供される。
本発明の他の観点によれば、所定の拡がり角を有するように調整されたレーザビームの進行方向を振りながら、加工対象物の表面と平行に該表面から所定の距離だけ離れた位置に配置され、貫通孔を有する近接マスクに、該レーザビームを照射し、該貫通孔を通過したレーザビームを該加工対象物の表面に入射させて、該貫通孔の形状を該加工対象物の表面に転写する工程と、前記所定の拡がり角と前記所定の距離の少なくとも一方を、該貫通孔の形状が該加工対象物の表面に転写される精度と、レーザビームの拡がり角と、前記近接マスクと前記加工対象物の表面との間の距離とに関して予め求められた関係に基づいて設定する工程とを含むレーザ加工方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, waving the traveling direction of the adjusted laser beam to have a spread angle of Jo Tokoro, disposed in a position parallel spaced from the surface by a predetermined distance and the workpiece surface The proximity mask having a through hole is irradiated with the laser beam, and the laser beam that has passed through the through hole is incident on the surface of the object to be processed, so that the shape of the through hole is formed on the surface of the object to be processed. A step of transferring, the predetermined spread angle and the predetermined distance within a range in which the predetermined distance is 0.5 mm or less and the predetermined spread angle is 0.5 mrad or less; And a step of setting the predetermined divergence angle within a range of 0.1 mrad or less and greater than 5 mm and 2.0 mm or less .
According to another aspect of the present invention, the laser beam adjusted to have a predetermined divergence angle is moved in a direction parallel to the surface of the workpiece and separated from the surface by a predetermined distance. The proximity mask having a through hole is irradiated with the laser beam, and the laser beam that has passed through the through hole is incident on the surface of the object to be processed, so that the shape of the through hole is formed on the surface of the object to be processed. Transferring, at least one of the predetermined divergence angle and the predetermined distance, the accuracy with which the shape of the through hole is transferred to the surface of the workpiece, the divergence angle of the laser beam, and the proximity mask And a step of setting based on a relationship obtained in advance with respect to the distance to the surface of the workpiece.

レーザビームの進行方向を振るビーム走査器を用いて、近接マスクを用いるレーザ加工を行うことにより、高精度の加工を高速に行うことができる。さらに、予め求められた、転写精度とレーザビームの拡がり角と近接ギャップとが満たさなければならない数値的関係に基づいて、所望の転写精度で加工を行おうとするとき、近接ギャップと拡がり角とを簡便に選定することができる。   High-precision processing can be performed at high speed by performing laser processing using a proximity mask using a beam scanner that changes the traveling direction of the laser beam. Further, based on the numerical relationship that the transfer accuracy, the laser beam divergence angle and the proximity gap must satisfy, the proximity gap and the divergence angle are determined when processing is performed with the desired transfer accuracy. It can be easily selected.

図1は、本発明の第1の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図である。   FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus for performing a laser processing method according to a first embodiment of the present invention.

レーザ光源1、たとえば波長変換ユニットを含むNd:YAGレーザ発振器から、Nd:YAGレーザの3倍高調波(波長355nm)が、パルスエネルギ1mJ/パルス、パルス幅50nsで出射する。レーザビームは、パルスエネルギを調節するバリアブルアッテネータ2、ビーム径を拡大し、平行光として出射するエキスパンダ3を経て、円錐光学系4に入射する。円錐光学系4は、一対の円錐レンズ4a、4bを含んで構成される。一対の円錐レンズ4a、4bは、たとえば同型で、底面同士が対向するように配置されている。レーザビームは、円錐レンズ4aに、直円錐の軸方向から、ビーム断面の中心が直円錐部分の頂点に重なるように入射し、円錐レンズ4bから出射する。円錐光学系4は、入射するレーザビームのビームプロファイルを、ビーム断面の中央部で強度が弱く、周辺部で強くなるように、変換する。これについては、後に詳述する。なお、円錐光学系4については、レーザビームの出射する側の円錐レンズ4bのかわりに、凸レンズを用いることもできる。   A third harmonic (wavelength 355 nm) of an Nd: YAG laser is emitted from a laser light source 1, for example, an Nd: YAG laser oscillator including a wavelength conversion unit, with a pulse energy of 1 mJ / pulse and a pulse width of 50 ns. The laser beam is incident on the conical optical system 4 through a variable attenuator 2 that adjusts the pulse energy and an expander 3 that expands the beam diameter and emits it as parallel light. The conical optical system 4 includes a pair of conical lenses 4a and 4b. The pair of conical lenses 4a and 4b are of the same type, for example, and are arranged so that the bottom surfaces face each other. The laser beam is incident on the conical lens 4a from the axial direction of the right cone so that the center of the beam section overlaps the apex of the right cone portion, and is emitted from the conical lens 4b. The conical optical system 4 converts the beam profile of the incident laser beam so that the intensity is weak at the center of the beam cross section and strong at the periphery. This will be described in detail later. For the conical optical system 4, a convex lens can be used instead of the conical lens 4b on the laser beam emission side.

円錐光学系4から出射したレーザビームは、たとえば矩形の貫通孔を有するマスク5、マスク5の矩形の貫通孔を基板12上に結像させる対物レンズ6を通過する。マスク5及び対物レンズ6は、それぞれボイスコイル機構9及び10(ピエゾ駆動機構等の駆動機構に置き換えることもできる。)により、レーザビームの進行方向と平行な方向に、移動することができる。ボイスコイル機構9及び10による移動は、コントローラ11から送信される信号によって行われる。なお、基板12は、保持台8上に据えられている。   The laser beam emitted from the conical optical system 4 passes through, for example, a mask 5 having a rectangular through hole and an objective lens 6 that forms an image of the rectangular through hole of the mask 5 on the substrate 12. The mask 5 and the objective lens 6 can be moved in a direction parallel to the traveling direction of the laser beam by voice coil mechanisms 9 and 10 (which can be replaced by a driving mechanism such as a piezo driving mechanism), respectively. The movement by the voice coil mechanisms 9 and 10 is performed by a signal transmitted from the controller 11. The substrate 12 is placed on the holding table 8.

対物レンズ6により集光されたレーザビームは、ガルバノスキャナ7に入射する。ガルバノスキャナ7は、X用スキャナ7a及びY用スキャナ7bを含んで構成され、レーザビームを2次元方向に高速で走査する。X用スキャナ7a、Y用スキャナ7bは、ともに揺動可能な反射鏡を含んで構成される。保持台8に保持される基板12上に、互いに直交するX方向とY方向とを画定するとき、X用スキャナ7a、Y用スキャナ7bは、それぞれ、対物レンズ6で集光されたレーザビームの入射点が、基板12の表面上を、X方向、Y方向に移動するようにレーザビームを走査する。ガルバノスキャナ7は、X用スキャナ7a、Y用スキャナ7bを組み合わせて、レーザビームを2次元方向に走査することができる。   The laser beam condensed by the objective lens 6 enters the galvano scanner 7. The galvano scanner 7 includes an X scanner 7a and a Y scanner 7b, and scans a laser beam in a two-dimensional direction at high speed. The X scanner 7a and the Y scanner 7b are both configured to include a swingable reflecting mirror. When the X direction and the Y direction orthogonal to each other are defined on the substrate 12 held by the holding table 8, the X scanner 7a and the Y scanner 7b each of the laser beams condensed by the objective lens 6 are used. The laser beam is scanned so that the incident point moves on the surface of the substrate 12 in the X direction and the Y direction. The galvano scanner 7 can scan the laser beam in a two-dimensional direction by combining the X scanner 7a and the Y scanner 7b.

加工対象物である基板12は、たとえばガラス基材の上にITO膜が形成された基板であり、レーザビームは基板12のITO膜に、加工エネルギ約1J/cm2で入射する。 The substrate 12 that is the object to be processed is, for example, a substrate in which an ITO film is formed on a glass base, and the laser beam is incident on the ITO film of the substrate 12 at a processing energy of about 1 J / cm 2 .

図2は、マスク5、対物レンズ6、ガルバノスキャナ7を経て、基板12上を走査するレーザビームの光路を示す概略図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical path of a laser beam that scans the substrate 12 through the mask 5, the objective lens 6, and the galvano scanner 7.

レーザビームが基板12上の入射位置Mに入射しているとき、Mにはマスク5の貫通孔が結像されている。また、マスク5から対物レンズ6までの光路長をa、対物レンズ6から基板12上の入射位置までの光路長をb、対物レンズ6の焦点距離をfとすると、マスクの貫通孔が基板12上に結像するためには、関係式
(1/a)+(1/b)=1/f ・・・(1)
を満たさなくてはならない。
When the laser beam is incident on the incident position M on the substrate 12, the through hole of the mask 5 is imaged on M. Further, when the optical path length from the mask 5 to the objective lens 6 is a, the optical path length from the objective lens 6 to the incident position on the substrate 12 is b, and the focal length of the objective lens 6 is f, the through hole of the mask is the substrate 12. In order to form an image above, the relational expression (1 / a) + (1 / b) = 1 / f (1)
Must be met.

ガルバノスキャナ7の動作により、レーザビームの入射位置が、基板12上の入射位置MからNに変化する。入射位置Mへの入射角と入射位置Nへの入射角が異なり、マスク5及び対物レンズ6が固定されたままであるとすれば、対物レンズ6から入射位置Mまでの光路長と、対物レンズ6から入射位置Nまでの光路長とは異なる(これらの差をΔbとする。)ため、マスク5の貫通孔はNに結像しない。   The operation position of the galvano scanner 7 changes the incident position of the laser beam from the incident position M on the substrate 12 to N. If the incident angle to the incident position M is different from the incident angle to the incident position N, and the mask 5 and the objective lens 6 remain fixed, the optical path length from the objective lens 6 to the incident position M and the objective lens 6 Therefore, the through-hole of the mask 5 does not form an image on N.

図1に示すレーザ加工装置において、コントローラ11は、ガルバノスキャナ7の動作に同期させて、マスク5、対物レンズ6を移動させる信号を、それぞれボイスコイル機構9、10に送る。この信号は、たとえば、マスク5から対物レンズ6までの光路長a、対物レンズ6から基板12上の入射位置までの光路長bを、ともに一定に保つように、マスク5及び対物レンズ6を移動させる信号である。ボイスコイル機構9及び10は、コントローラ11からの信号を受けて、それぞれマスク5及び対物レンズ6を、レーザビームの進行方向と平行な方向に移動させる。   In the laser processing apparatus shown in FIG. 1, the controller 11 sends signals for moving the mask 5 and the objective lens 6 to the voice coil mechanisms 9 and 10 in synchronization with the operation of the galvano scanner 7. This signal moves, for example, the mask 5 and the objective lens 6 so that the optical path length a from the mask 5 to the objective lens 6 and the optical path length b from the objective lens 6 to the incident position on the substrate 12 are both kept constant. It is a signal to make. The voice coil mechanisms 9 and 10 receive a signal from the controller 11 and move the mask 5 and the objective lens 6 in directions parallel to the traveling direction of the laser beam, respectively.

図2に示すように、入射位置がMからNに変化するとき、マスク5及び対物レンズ6がボイスコイル機構9及び10により移動される距離は、Δbである。マスク5と対物レンズ6とは、同じ方向に同じ距離Δbだけ変位される。こうすることによって、上記(1)式は満たされ、入射位置Nにマスク5の貫通孔が結像される。   As shown in FIG. 2, when the incident position changes from M to N, the distance that the mask 5 and the objective lens 6 are moved by the voice coil mechanisms 9 and 10 is Δb. The mask 5 and the objective lens 6 are displaced by the same distance Δb in the same direction. By doing so, the above equation (1) is satisfied, and the through hole of the mask 5 is imaged at the incident position N.

入射位置MとNの2点においてだけでなく、レーザビームの走査中、常に、たとえば、マスク5から対物レンズ6までの光路長aと、対物レンズ6から基板12上の入射位置までの光路長bとを一定に保てば、基板12の表面上には、常にマスク5の貫通孔が結像されることになる。マスク5及び対物レンズ6は、ガルバノスキャナ7によるレーザビームの走査に同期して、光路長aと光路長bとが常に一定となるように移動される。この場合、マスク5の貫通孔の結像倍率(縮小率)は常に一定となる。   The optical path length a from the mask 5 to the objective lens 6 and the optical path length from the objective lens 6 to the incident position on the substrate 12, for example, always during scanning of the laser beam as well as at the two incident positions M and N. If b is kept constant, the through hole of the mask 5 is always imaged on the surface of the substrate 12. The mask 5 and the objective lens 6 are moved in synchronization with the scanning of the laser beam by the galvano scanner 7 so that the optical path length a and the optical path length b are always constant. In this case, the imaging magnification (reduction ratio) of the through hole of the mask 5 is always constant.

たとえば、対物レンズ6の焦点距離fが833mmであり、マスク5から対物レンズ6までの光路長aを5000mm、対物レンズ6から基板12上の入射位置までの光路長bを1000mmの一定値に保つ場合、マスク5の貫通孔の結像倍率(縮小率)は1/5である。   For example, the focal length f of the objective lens 6 is 833 mm, the optical path length a from the mask 5 to the objective lens 6 is 5000 mm, and the optical path length b from the objective lens 6 to the incident position on the substrate 12 is kept constant at 1000 mm. In this case, the imaging magnification (reduction ratio) of the through hole of the mask 5 is 1/5.

図3Aは、表面上にマスク5の矩形状の貫通孔を結像させるように、パルスレーザビームを1ショット照射し、結像位置に穴を形成した基板12の概略的な平面図である。基板12上には、貫通孔が結像された矩形状のビームスポットが形成され、その位置のITO膜に穴が開く。   FIG. 3A is a schematic plan view of the substrate 12 on which a pulse laser beam is irradiated by one shot so as to form an image of the rectangular through hole of the mask 5 on the surface, and a hole is formed at the image formation position. On the substrate 12, a rectangular beam spot formed with an image of the through hole is formed, and a hole is opened in the ITO film at that position.

図3Bは、マスク5の矩形状の貫通孔を一定の結像倍率(縮小率)で結像させながら、ビームの入射位置を移動し、4ショットのパルスレーザビームを照射することによって、照射位置に溝を形成した基板12の平面図である。ガルバノスキャナ7により、パルスレーザビームを、矩形状に結像されたビームスポットの長辺方向に走査する。また、50%の重複率でビームを照射し、各ショットで開けた穴を連続させて、溝を形成する。   FIG. 3B shows the irradiation position by moving the incident position of the beam while irradiating with a 4-shot pulse laser beam while forming an image of the rectangular through-hole of the mask 5 at a constant imaging magnification (reduction ratio). It is a top view of the board | substrate 12 which formed the groove | channel in FIG. The galvano scanner 7 scans the pulse laser beam in the long side direction of the beam spot formed in a rectangular shape. Further, a beam is irradiated at an overlap rate of 50%, and a hole is formed in each shot to form a groove.

一定の大きさの矩形状のビームスポットを形成し、一対の平行な辺(図3Bにおいては長辺)に平行な方向に、レーザビームを走査することによって、一定幅の溝を形成することができる。本実施例のように、パルスレーザビームを用いる場合は、ビームスポットの平行な一対の辺(図3Bにおいては長辺)の一部が、前回のショットのビームスポットの平行な一対の辺の一部に重なるように、レーザビームを走査する。溝の開口の縁は、矩形状のビームスポットの直線部によって形成されるため、凹凸を有しない直線状になる。   By forming a rectangular beam spot of a certain size and scanning the laser beam in a direction parallel to a pair of parallel sides (long sides in FIG. 3B), a groove with a constant width can be formed. it can. When a pulse laser beam is used as in this embodiment, a part of a pair of parallel sides of the beam spot (long side in FIG. 3B) is a part of a pair of parallel sides of the beam spot of the previous shot. The laser beam is scanned so as to overlap the part. Since the edge of the opening of the groove is formed by the straight portion of the rectangular beam spot, it becomes a straight shape having no irregularities.

制御の容易性の点等から、基板12上において、ビームスポットの平行な一対の辺の方向が、X方向またはY方向と平行になるように、ビームスポットを形成するのが望ましい。   From the viewpoint of ease of control, etc., it is desirable to form the beam spot on the substrate 12 so that the direction of a pair of parallel sides of the beam spot is parallel to the X direction or the Y direction.

なお、基板12上に結像させるマスク5の貫通孔は、矩形でなくてもよい。ビームスポットを平行な一対の辺を有する形状に形成し、その平行な一対の辺と平行な方向に、レーザビームを走査すれば、開口の縁に凹凸を有しない、一定幅の溝を加工することができる。   The through hole of the mask 5 that forms an image on the substrate 12 may not be rectangular. If a beam spot is formed in a shape having a pair of parallel sides, and a laser beam is scanned in a direction parallel to the pair of parallel sides, a groove having a constant width without irregularities on the edge of the opening is processed. be able to.

図4Aは、マスク5の貫通孔の一例を示す図である。マスク5の貫通孔は、平行な一対の辺を有する形状に形成されている。この一対の辺同士を接続する他の一対の辺は、内側に向かって湾曲している。このような貫通孔を有するマスクを用いて、レーザビームの断面を整形すると、基板12上に、平行な一対の辺を有する形状のビームスポットを形成することができる。   FIG. 4A is a diagram illustrating an example of the through hole of the mask 5. The through hole of the mask 5 is formed in a shape having a pair of parallel sides. The other pair of sides connecting the pair of sides is curved inward. When the cross section of the laser beam is shaped using a mask having such a through hole, a beam spot having a shape having a pair of parallel sides can be formed on the substrate 12.

図4Bは、図4Aに示した貫通孔が、基板12上に結像されたとき、基板12に開けられる穴を示した概略図である。この穴と同形状の穴を、平行な一対の辺に平行な方向に、連続して形成することにより、開口の縁に凹凸を有しない、一定幅の溝を加工することができる。さらに、溝の縁近傍に入射するレーザビームの累積エネルギ密度が、溝の中央に入射するレーザビームの累積エネルギ密度よりも大きいため、溝の側面をより垂直に近づけることができる。   FIG. 4B is a schematic diagram illustrating a hole that is formed in the substrate 12 when the through hole illustrated in FIG. 4A is imaged on the substrate 12. By continuously forming holes having the same shape as this hole in a direction parallel to a pair of parallel sides, a groove having a certain width and having no irregularities on the edge of the opening can be processed. Furthermore, since the accumulated energy density of the laser beam incident near the edge of the groove is larger than the accumulated energy density of the laser beam incident on the center of the groove, the side surface of the groove can be made more vertical.

なお、図3Bに示すような、一方向に延在する溝のみをレーザ加工する場合、1つの揺動反射鏡を有する1次元ガルバノスキャナやポリゴンスキャナを用いてもよい。このとき、スキャナの走査方向と、ビームスポットの平行な一対の辺の方向とを一致させればよい。   In addition, when only a groove extending in one direction as shown in FIG. 3B is laser processed, a one-dimensional galvano scanner or polygon scanner having one oscillating reflector may be used. At this time, the scanning direction of the scanner and the direction of a pair of parallel sides of the beam spot may be matched.

図5A〜5Cを参照して、円錐光学系4について説明する。前述の通り、円錐光学系4は、入射するレーザビームのビームプロファイルを、ビーム断面の中央部で弱く、周辺部で強くなるように、変換する。   The conical optical system 4 will be described with reference to FIGS. As described above, the conical optical system 4 converts the beam profile of the incident laser beam so that it is weak at the center of the beam cross section and strong at the periphery.

図5Aは、レーザ光源1から出射されたパルスレーザビームの断面における、1パルス当たりのエネルギ密度を示す概略的なグラフである。パルスレーザビームは、一般に、断面の中央部分でパルスエネルギ密度が高く、周辺に向かうにつれてパルスエネルギ密度が低くなる。円錐光学系4は、2つの円錐レンズ4a、4bにより、入射したレーザビームの中央部と周辺部を反転して出射する。したがって、円錐光学系4から出射されるレーザビームのビームプロファイルは、ビーム断面の中央部で弱く、周辺部で強い分布をもつ。   FIG. 5A is a schematic graph showing the energy density per pulse in the cross section of the pulse laser beam emitted from the laser light source 1. The pulse laser beam generally has a high pulse energy density at the center of the cross section, and the pulse energy density decreases toward the periphery. The conical optical system 4 inverts and emits the central portion and the peripheral portion of the incident laser beam by the two conical lenses 4a and 4b. Therefore, the beam profile of the laser beam emitted from the conical optical system 4 has a weak distribution at the center of the beam cross section and a strong distribution at the periphery.

図5Bは、円錐光学系4から出射し、マスク5で整形した後のパルスレーザビームの断面における、1パルス当たりのエネルギ密度を示す概略的なグラフである。ビームは、中央部で弱く、周辺部で強いパルスエネルギ密度の分布を有している。   FIG. 5B is a schematic graph showing the energy density per pulse in the cross section of the pulse laser beam emitted from the conical optical system 4 and shaped by the mask 5. The beam has a weak pulse energy density distribution at the center and a strong pulse energy density at the periphery.

図5Cは、図3BのC5−C5線に沿って切断した基板12の概略的な断面図である。図5Bに示すビームプロファイルをもつレーザビームが、対物レンズ6で集光され、基板12に入射することで、基板12のITO膜には、側面の傾斜角を90°に近づけることができる。したがって、図3Bに示す溝は、開口の縁が直線状に形成されることに加えて、切り立った側壁を有する溝である。   FIG. 5C is a schematic cross-sectional view of the substrate 12 taken along the line C5-C5 of FIG. 3B. A laser beam having the beam profile shown in FIG. 5B is condensed by the objective lens 6 and is incident on the substrate 12, whereby the side surface inclination angle of the ITO film of the substrate 12 can be close to 90 °. Therefore, the groove shown in FIG. 3B is a groove having a steep side wall in addition to the edge of the opening being formed in a straight line.

なお、ガルバノスキャナ7の動作に同期させて、パルスレーザビームのパルスエネルギを調節し、より良質の加工を行うことができる。基板12に入射するレーザビームの入射角が大きくなると、入射位置におけるビームスポットの面積は大きくなる。したがって、ガルバノスキャナ7で走査されるレーザビームのパルスエネルギを一定の値に固定した場合、入射角が大きくなるにつれ、入射位置におけるレーザビームのパルスエネルギ密度は小さくなり、加工性に変化が生じる。一定の加工性を保つために、入射位置におけるレーザビームのパルスエネルギ密度を一定に保つことが必要な場合もある。   In addition, in synchronization with the operation of the galvano scanner 7, the pulse energy of the pulse laser beam can be adjusted to perform higher quality processing. As the incident angle of the laser beam incident on the substrate 12 increases, the area of the beam spot at the incident position increases. Therefore, when the pulse energy of the laser beam scanned by the galvano scanner 7 is fixed to a constant value, the pulse energy density of the laser beam at the incident position decreases as the incident angle increases, and the workability changes. In order to maintain a constant workability, it may be necessary to keep the pulse energy density of the laser beam constant at the incident position.

バリアブルアッテネータ2は、ガルバノスキャナ7の動作に同期して、レーザ光源1から出射されるレーザビームのパルスエネルギを変化させる。コントローラ11から送信される同期信号に基いて、レーザビームが大きい入射角で基板12に入射するときは、パルスエネルギの減衰率を小さくして、バリアブルアッテネータ2から出射するビームのパルスエネルギを増加させる。こうすることによって、ビームの走査中も、レーザビームの入射位置におけるパルスエネルギ密度を一定に保つことができる。   The variable attenuator 2 changes the pulse energy of the laser beam emitted from the laser light source 1 in synchronization with the operation of the galvano scanner 7. When the laser beam is incident on the substrate 12 at a large incident angle based on the synchronization signal transmitted from the controller 11, the pulse energy attenuation rate is decreased and the pulse energy of the beam emitted from the variable attenuator 2 is increased. . By doing so, the pulse energy density at the incident position of the laser beam can be kept constant even during the scanning of the beam.

また、一定に保たなくても、レーザビームの基板12への入射角が変動するとき、入射位置におけるパルスエネルギ密度の変動を小さくするように、バリアブルアッテネータ2によるパルスエネルギの減衰率を変動させれば、加工の質を向上させることができる。   Even if it is not kept constant, when the incident angle of the laser beam to the substrate 12 varies, the attenuation factor of the pulse energy by the variable attenuator 2 is varied so as to reduce the variation of the pulse energy density at the incident position. Then, the quality of processing can be improved.

なお、基板12上にレーザビームを入射させ、走査するとき、ガルバノスキャナ7の動作に同期させて、マスク5の貫通孔の結像倍率(縮小率)を変化させながら、レーザビームの入射位置におけるパルスエネルギ密度を一定に保つこともできる。   When the laser beam is incident on the substrate 12 and scanned, the imaging magnification (reduction ratio) of the through hole of the mask 5 is changed in synchronization with the operation of the galvano scanner 7 while the laser beam is incident on the substrate 12. The pulse energy density can also be kept constant.

Δ2=f2×Δ1/(b−f−Δ1)/(b−f)・・・(2)
[(a+Δ2)/(b−Δ2)]2=(a/b)2/cosθ・・・(3)
の両式の関係を満たすように、基板12へのレーザビームの入射角θ(基板12の法線と入射光のなす角)に応じて、Δ1とΔ2とを定め、マスク5から対物レンズ6までの光路長がa+Δ2、対物レンズ6から基板12上の入射位置までの光路長がb−Δ1となるように、マスク5及び対物レンズ6を、入射角θに対応させて移動させればよい。ここで、a、bは、それぞれ、θが0のときの、マスク5から対物レンズ6までの光路長、及び、対物レンズ6から基板12上の入射位置までの光路長である。また、fは、対物レンズ6の焦点距離である。なお、式(2)及び(3)を厳密に満たしていなくても、入射角が変動するとき、ビームスポットの面積の変動を小さくするように結像倍率を変化させることで、レーザ加工の質を改善することができる。入射角が大きくなると、結像倍率(縮小率)を小さくすればよい。
Δ 2 = f 2 × Δ 1 / (b−f−Δ 1 ) / (b−f) (2)
[(A + Δ 2 ) / (b−Δ 2 )] 2 = (a / b) 2 / cos θ (3)
Δ 1 and Δ 2 are determined according to the incident angle θ of the laser beam on the substrate 12 (the angle formed by the normal of the substrate 12 and the incident light) so as to satisfy the relationship between the two equations. The mask 5 and the objective lens 6 are moved in correspondence with the incident angle θ so that the optical path length to the lens 6 is a + Δ 2 and the optical path length from the objective lens 6 to the incident position on the substrate 12 is b−Δ 1. You can do it. Here, a and b are the optical path length from the mask 5 to the objective lens 6 and the optical path length from the objective lens 6 to the incident position on the substrate 12 when θ is 0, respectively. F is the focal length of the objective lens 6. Even if the expressions (2) and (3) are not strictly satisfied, the quality of laser processing can be improved by changing the imaging magnification so as to reduce the fluctuation of the area of the beam spot when the incident angle changes. Can be improved. As the incident angle increases, the imaging magnification (reduction ratio) may be reduced.

図6は、対物レンズ6から基板12上の入射位置までの光路長bを変化させる光路調整機構20を備えた、第1の実施例の変形例によるレーザ加工装置の概略図である。図1に示したレーザ加工装置からボイスコイル機構9及び10が除かれ、光路調整機構20が加入されている。他の構成は、図1に示したレーザ加工装置の構成と等しい。図6に示すレーザ加工装置においては、マスク5から対物レンズ6までの光路長aは一定である。光路調整機構20により、たとえば、ガルバノスキャナ7の動作に同期して、レーザビームの走査中、対物レンズ6から基板12上の入射位置までの光路長bを、常に一定に保つことができる。そうすることによって、マスク5の貫通孔を、基板12上に、常に一定の結像倍率(縮小率)で結像させ、図3Bに示したような溝を加工することができる。   FIG. 6 is a schematic view of a laser processing apparatus according to a modification of the first embodiment, which includes an optical path adjustment mechanism 20 that changes the optical path length b from the objective lens 6 to the incident position on the substrate 12. The voice coil mechanisms 9 and 10 are removed from the laser processing apparatus shown in FIG. 1, and an optical path adjusting mechanism 20 is added. Other configurations are the same as those of the laser processing apparatus shown in FIG. In the laser processing apparatus shown in FIG. 6, the optical path length a from the mask 5 to the objective lens 6 is constant. The optical path adjustment mechanism 20 can always keep the optical path length b from the objective lens 6 to the incident position on the substrate 12 constant during scanning of the laser beam in synchronization with the operation of the galvano scanner 7, for example. By doing so, the through-hole of the mask 5 is always imaged on the substrate 12 at a constant imaging magnification (reduction ratio), and the groove as shown in FIG. 3B can be processed.

図7は、光路調整機構20の概略図である。光路調整機構20は、たとえば21a〜21dの4枚の反射ミラーを含んで構成される。4枚の反射ミラーは、各々、入射するレーザビームの進行方向をたとえば90°変化させ、光路調整機構20は、入射したレーザビームの進行方向と平行な方向にレーザビームを出射する。反射ミラー21aと21bとの2枚が、移動部22を形成する。移動部22は、図中矢印の方向へ移動することができる。対物レンズ6から基板12に至る光路長bは、移動部22を変位させることで調節される。レーザビームの基板12への入射角が大きくなると、移動部22は、図7において上向きに移動し、光路調整機構20内でのレーザビームの光路長を短くすることで、光路長bを一定に保つ。移動部22の移動は、コントローラ11からの信号を受けてなされる。コントローラ11は、ガルバノスキャナ7の動作と移動部22の移動とを同期させることにより、図6に示した対物レンズ6から基板12までの光路長bを一定に保つ。   FIG. 7 is a schematic diagram of the optical path adjustment mechanism 20. The optical path adjusting mechanism 20 includes, for example, four reflecting mirrors 21a to 21d. Each of the four reflecting mirrors changes the traveling direction of the incident laser beam by 90 °, for example, and the optical path adjusting mechanism 20 emits the laser beam in a direction parallel to the traveling direction of the incident laser beam. Two of the reflection mirrors 21 a and 21 b form the moving part 22. The moving part 22 can move in the direction of the arrow in the figure. The optical path length b from the objective lens 6 to the substrate 12 is adjusted by displacing the moving unit 22. When the incident angle of the laser beam on the substrate 12 increases, the moving unit 22 moves upward in FIG. 7, and shortens the optical path length of the laser beam in the optical path adjusting mechanism 20, thereby making the optical path length b constant. keep. The moving unit 22 is moved in response to a signal from the controller 11. The controller 11 keeps the optical path length b from the objective lens 6 to the substrate 12 shown in FIG. 6 constant by synchronizing the operation of the galvano scanner 7 and the movement of the moving unit 22.

図6に示すレーザ加工装置においては、光路調整機構20を、光路長bを調整するために加入したが、更に、光路aを調整するために、マスク5と対物レンズ6との間に挿入することもできる。2つの光路調整機構20を用いることによって、レーザビームの走査中も、光路長a及び光路長bを、たとえば関係式(1)を満たすように調整することができる。   In the laser processing apparatus shown in FIG. 6, the optical path adjusting mechanism 20 is added to adjust the optical path length b, but is further inserted between the mask 5 and the objective lens 6 in order to adjust the optical path a. You can also. By using the two optical path adjusting mechanisms 20, the optical path length a and the optical path length b can be adjusted so as to satisfy, for example, the relational expression (1) even during scanning of the laser beam.

また、行う加工によっては、光路長aまたは光路長bを調整するのに、マスク5、対物レンズ6のうち、どちらか一方のみを移動させてもよい。たとえば、対物レンズ6を固定し、関係式(1)を満たすように、マスク5のみを移動させることもできる。   Further, depending on the processing to be performed, only one of the mask 5 and the objective lens 6 may be moved to adjust the optical path length a or the optical path length b. For example, the objective lens 6 can be fixed and only the mask 5 can be moved so as to satisfy the relational expression (1).

加工対象物として、ガラス基材の上にITO膜が形成された基板を考えたが、シリコン基板上にポリイミド膜が形成された基板を用い、ポリイミド膜部分を加工してもよい。これらは、太陽電池基板や液晶基板として用いられる。また、ポリイミド膜の上にITO膜が形成されたタッチパネル、更に、半導体膜等を加工することもできる。また、フィルム状の加工対象物を加工することもできる。   Although the board | substrate with which the ITO film | membrane was formed on the glass base material was considered as a processing target object, you may process a polyimide film | membrane part using the board | substrate with which the polyimide film | membrane was formed on the silicon substrate. These are used as a solar cell substrate or a liquid crystal substrate. Further, a touch panel in which an ITO film is formed on a polyimide film, a semiconductor film, and the like can be processed. Moreover, a film-like workpiece can be processed.

図8Aは、フィルム30を搬送する搬送機構31の概略図である。 フィルム30が、搬送機構31により搬送される。バキュームチャック32は、搬送されてきたフィルム30上の所定の加工位置を固定し、加工面を画定する。ガルバノスキャナ7で走査されたレーザビームが、バキュームチャック32で固定されたフィルム30上に入射することによって、所定の加工位置の加工が行われる。所定位置の加工が終わると、搬送機構31がフィルム30を搬送し、別の加工位置がバキュームチャック32で固定され、加工が行われる。   FIG. 8A is a schematic diagram of a transport mechanism 31 that transports the film 30. The film 30 is transported by the transport mechanism 31. The vacuum chuck 32 fixes a predetermined processing position on the conveyed film 30 and defines a processing surface. The laser beam scanned by the galvano scanner 7 is incident on the film 30 fixed by the vacuum chuck 32, whereby processing at a predetermined processing position is performed. When the processing at the predetermined position is completed, the transport mechanism 31 transports the film 30, and another processing position is fixed by the vacuum chuck 32, and processing is performed.

従来は、バキュームチャック32で固定されたフィルム30をXYステージで移動し、固定光学系を用いてビームを照射することにより、加工を行っていた。本実施例においては、ガルバノスキャナ7でビームを走査し、加工位置にビームを入射させることによって加工を行うため、加工速度を速くすることができる。   Conventionally, the film 30 fixed by the vacuum chuck 32 is moved by an XY stage, and processing is performed by irradiating a beam using a fixed optical system. In the present embodiment, since the processing is performed by scanning the beam with the galvano scanner 7 and making the beam enter the processing position, the processing speed can be increased.

図8Bは、ロータリエンコーダ33を備えた搬送機構31の概略図である。ロータリエンコーダ33は、搬送機構31で搬送されるフィルム30の速さを検出する。検出結果は、コントローラ11に送られ、コントローラ11は、フィルム30の搬送速度から、フィルム30の搬送量を求める。フィルム30の搬送速度、搬送量、及びフィルム30上に画定されている所定の加工位置のデータより作成される制御信号が、コントローラ11からガルバノスキャナ7に送信される。ガルバノスキャナ7は、制御信号を受けてレーザビームを走査し、フィルム30上の所定の加工位置にビームを照射して加工を行う。   FIG. 8B is a schematic diagram of the transport mechanism 31 including the rotary encoder 33. The rotary encoder 33 detects the speed of the film 30 transported by the transport mechanism 31. The detection result is sent to the controller 11, and the controller 11 obtains the transport amount of the film 30 from the transport speed of the film 30. A control signal created from the transport speed and transport amount of the film 30 and data of a predetermined processing position defined on the film 30 is transmitted from the controller 11 to the galvano scanner 7. The galvano scanner 7 receives the control signal, scans the laser beam, and performs processing by irradiating the beam on a predetermined processing position on the film 30.

XYステージを必要とせず、また、フィルム30を搬送しながら加工ができるため、加工速度を速くすることができる。   Since the XY stage is not required and the film 30 can be processed while being conveyed, the processing speed can be increased.

図1に示したレーザ加工装置から、円錐光学系4、マスク5及びボイスコイル機構9を除いたレーザ加工装置を用いることにより、焦点加工を行うことも可能である。レーザビームは、対物レンズ6により、基板12上に焦点を結ぶように集束される。ガルバノスキャナ7の動作により、レーザビームが基板12上を走査し、基板12上におけるビームの入射位置が変化すると、対物レンズ6は、ボイスコイル機構10により、対物レンズ6から基板12に至るレーザビームの光路長bが一定に保たれるように、対物レンズを通過するビームの進行方向と平行な方向に、移動される。この移動により、レーザビームは、基板12上に、常に焦点を結ぶ。このため、良質の加工を実現できる。   Focus processing can be performed by using a laser processing apparatus in which the conical optical system 4, the mask 5, and the voice coil mechanism 9 are removed from the laser processing apparatus shown in FIG. The laser beam is focused on the substrate 12 by the objective lens 6 so as to be focused. When the laser beam scans on the substrate 12 by the operation of the galvano scanner 7 and the incident position of the beam on the substrate 12 changes, the objective lens 6 is moved from the objective lens 6 to the substrate 12 by the voice coil mechanism 10. Is moved in a direction parallel to the traveling direction of the beam passing through the objective lens so that the optical path length b is kept constant. By this movement, the laser beam is always focused on the substrate 12. For this reason, high quality processing can be realized.

本実施例においては、パルスレーザビームを用いたが、行う加工により、連続波のレーザビームを用いてもよい。また、レーザ光源として、波長変換ユニットを含むNd:YAGレーザ発振器を使用し、Nd:YAGレーザの3倍高調波を出射したが、固体レーザの基本波〜5倍高調波を用いることができる。また、CO2レーザ等を使用することも可能
である。
In this embodiment, a pulsed laser beam is used, but a continuous wave laser beam may be used depending on the processing to be performed. Further, an Nd: YAG laser oscillator including a wavelength conversion unit is used as the laser light source, and the third harmonic of the Nd: YAG laser is emitted. However, the fundamental wave to the fifth harmonic of the solid laser can be used. It is also possible to use a CO 2 laser or the like.

また、本実施例においては、高速走査光学系としてガルバノスキャナを用いたが、ポリゴンミラーを用いた高速走査光学系を使用してもよい。XYステージで加工対象物を移動させることによって、レーザビームの入射位置を変えるのでなく、高速走査光学系を用いてビームを走査し、レーザビームの入射位置を変えるため、加工速度を向上させることができる。   In this embodiment, the galvano scanner is used as the high-speed scanning optical system. However, a high-speed scanning optical system using a polygon mirror may be used. By moving the object to be processed on the XY stage, the laser beam is scanned using a high-speed scanning optical system instead of changing the incident position of the laser beam, and the incident position of the laser beam is changed, so that the processing speed can be improved. it can.

さて、上述した焦点加工方法では、レーザビームが常に、基板表面に焦点を結ぶようにした。次に、レーザビームの焦点と基板表面との位置関係を、基板表面へのレーザビームの入射位置に応じて調節することにより良質の加工を行う方法について説明する。   In the focus processing method described above, the laser beam is always focused on the substrate surface. Next, a method for performing high quality processing by adjusting the positional relationship between the focal point of the laser beam and the substrate surface according to the incident position of the laser beam on the substrate surface will be described.

図12Aに示す、第2の実施例によるレーザ加工装置は、図1に示したレーザ加工装置から、円錐光学系4、マスク5及びボイスコイル機構9が除かれており、さらに、バリアブルアッテネータ2が除かれ、エキスパンダ3と対物レンズ6との間に、円形の貫通孔を有し、ビーム径を調節するアパーチャ5aが配置されている。アパーチャ5aの貫通孔を、基板12の表面に結像させることは、必要ではない。   The laser processing apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 12A is obtained by removing the conical optical system 4, the mask 5 and the voice coil mechanism 9 from the laser processing apparatus shown in FIG. An aperture 5 a that has a circular through hole and adjusts the beam diameter is disposed between the expander 3 and the objective lens 6. It is not necessary to image the through hole of the aperture 5a on the surface of the substrate 12.

ボイスコイル機構10を用いて、対物レンズ6を通過するレーザビームの進行方向と平行に、対物レンズ6を移動させ、レーザビームの焦点を基板12の表面に近づけたり離したりすることにより、基板表面に照射されるレーザビームのパルスエネルギ密度を調節する。   By using the voice coil mechanism 10, the objective lens 6 is moved in parallel with the traveling direction of the laser beam passing through the objective lens 6, and the focal point of the laser beam is moved closer to or away from the surface of the substrate 12. The pulse energy density of the laser beam applied to the laser beam is adjusted.

コントローラ11から送信される制御信号により、ガルバノスキャナ7は、レーザビームを所望のタイミングで所望の進行方向へ振る。コントローラ11から送信される制御信号により、ボイスコイル機構10をガルバノスキャナ7と同期して動作させることで、レーザビームの入射位置に応じて、基板12に所望のパルスエネルギ密度でレーザを照射することができる。   In response to the control signal transmitted from the controller 11, the galvano scanner 7 swings the laser beam in a desired traveling direction at a desired timing. By operating the voice coil mechanism 10 in synchronization with the galvano scanner 7 in accordance with a control signal transmitted from the controller 11, the substrate 12 is irradiated with a laser with a desired pulse energy density according to the incident position of the laser beam. Can do.

図13を参照して、図12Aのレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法の一例を説明する。図13の上側は、対物レンズ6、ガルバノスキャナ7を経て、基板12上を走査するパルスレーザビームの光路を概略的に示す。   An example of a laser processing method using the laser processing apparatus of FIG. 12A will be described with reference to FIG. The upper side of FIG. 13 schematically shows an optical path of a pulsed laser beam that scans the substrate 12 through the objective lens 6 and the galvano scanner 7.

レーザビームL1bが、基板表面に垂直に、かつ入射位置M1に入射する。レーザビームL1a、L1cが、それぞれ、入射位置N1a、N1cに入射角α1で入射する。入射位置N1a、N1cを両端とする線分の中点に、入射位置M1が位置する。   The laser beam L1b is incident on the incident position M1 perpendicular to the substrate surface. Laser beams L1a and L1c are incident on incident positions N1a and N1c, respectively, at an incident angle α1. The incident position M1 is located at the midpoint of the line segment having the incident positions N1a and N1c at both ends.

図13の下側は、ガルバノスキャナ7側から見下ろした基板表面を示す。ビームスポット91a、91b、91cはそれぞれ、レーザビームL1a、L1b、L1cの基板表面上の(つまり、入射位置N1a、M1、N1cでの)ビームスポットを示す。   The lower side of FIG. 13 shows the substrate surface as viewed from the galvano scanner 7 side. Beam spots 91a, 91b, and 91c indicate beam spots on the substrate surface of the laser beams L1a, L1b, and L1c (that is, at the incident positions N1a, M1, and N1c), respectively.

レーザビームL1aの光路からレーザビームL1cの光路の方へレーザビームの進行方向を振りながら、パルスレーザビームの照射を繰り返し、図10A、10Bに示したのと同様に、各レーザ照射位置に形成した穴が連続するようにして、基板表面に溝101を形成する。   Pulsed laser beam irradiation was repeated while changing the traveling direction of the laser beam from the optical path of the laser beam L1a toward the optical path of the laser beam L1c, and formed at each laser irradiation position in the same manner as shown in FIGS. 10A and 10B. Grooves 101 are formed on the substrate surface so that the holes are continuous.

まず、溝101の始点を形成するレーザビームL1aが照射されるとき、対物レンズ6の位置は、レーザビームL1aが入射位置N1aで焦点を結ぶように設定する。なお、ビームスポットの大きさが最小になる点を、レーザビームの焦点と呼ぶ。   First, when the laser beam L1a forming the starting point of the groove 101 is irradiated, the position of the objective lens 6 is set so that the laser beam L1a is focused at the incident position N1a. The point where the size of the beam spot is minimized is called the focus of the laser beam.

そして、溝101の終点を形成するレーザビームL1cが照射されるとき、対物レンズ6の位置は、レーザビームL1cが入射位置N1cで焦点を結ぶように設定する。対物レンズ6から入射位置N1a、N1cまでの光路長はほぼ等しいので、対物レンズ6の位置は、溝加工の開始時と終了時とで同一と考えてよい。なお、レーザビームL1aとL1cとは入射角が等しく、ビームスポット91aと91cとは等しい面積と考えてよい。   When the laser beam L1c forming the end point of the groove 101 is irradiated, the position of the objective lens 6 is set so that the laser beam L1c is focused at the incident position N1c. Since the optical path lengths from the objective lens 6 to the incident positions N1a and N1c are substantially equal, the position of the objective lens 6 may be considered to be the same at the start and end of grooving. The laser beams L1a and L1c have the same incident angle, and the beam spots 91a and 91c may be considered to have the same area.

ここではまず、対物レンズ6をこの位置に固定したままレーザビームを走査して溝を形成すると、どのような問題が生じるのか説明する。   Here, first, a description will be given of what kind of problem occurs when a groove is formed by scanning a laser beam with the objective lens 6 fixed at this position.

レーザビームL1aが入射位置N1aで焦点を結ぶ(または、レーザビームL1cが入射位置N1cで焦点を結ぶ)ような位置に対物レンズ6を固定したときに、ガルバノスキャナ7により進行方向を振られたレーザビームの焦点の軌跡が描く仮想的な面を、集光面81aとする。集光面81a上の点Rは、レーザビームL1bの焦点位置を示す。   A laser whose traveling direction is swung by the galvano scanner 7 when the objective lens 6 is fixed at a position where the laser beam L1a is focused at the incident position N1a (or the laser beam L1c is focused at the incident position N1c). A virtual surface drawn by the locus of the focal point of the beam is defined as a condensing surface 81a. A point R on the condensing surface 81a indicates the focal position of the laser beam L1b.

入射位置N1a、N1c以外の溝101上の入射位置では、レーザビームは焦点に集束していく途中で基板に入射する。入射位置から焦点までの距離が長くなるほど、入射位置でのビーム径は焦点でのビーム径よりも大きくなる。入射位置と焦点との距離は、溝の中央に照射されるレーザビームL1bに対して最大となる。   At incident positions on the groove 101 other than the incident positions N1a and N1c, the laser beam is incident on the substrate while being focused on the focal point. As the distance from the incident position to the focal point becomes longer, the beam diameter at the incident position becomes larger than the beam diameter at the focal point. The distance between the incident position and the focal point is maximum with respect to the laser beam L1b irradiated to the center of the groove.

レーザビームのパルスエネルギ密度は、通常、ビーム断面の外周近傍よりも中心で高い。ビーム径が大きくなると、ビーム断面内の各位置におけるパルスエネルギ密度は低下する。したがって、ビーム径は大きくなっても、基板を加工できる閾値以上のパルスエネルギ密度となる領域はビーム断面の中心付近に限られる。   The pulse energy density of the laser beam is usually higher at the center than near the outer periphery of the beam cross section. As the beam diameter increases, the pulse energy density at each position in the beam cross section decreases. Therefore, even if the beam diameter is increased, the region where the pulse energy density is equal to or higher than the threshold for processing the substrate is limited to the vicinity of the center of the beam section.

溝101の端である入射位置N1a、N1cの近傍には、ビーム径は小さいが、ビーム断面の外周近傍までパルスエネルギ密度が加工閾値以上となるレーザビームが、高いパルスエネルギ密度で照射されて、幅の太い溝が形成される。一方、溝の中央である入射位置M1の近傍には、ビーム径は大きいが、ビーム断面の中心の狭い領域のみパルスエネルギ密度が加工閾値以上となるレーザビームが、低いパルスエネルギ密度で照射されて、幅の細い溝が形成されてしまう。このように、溝の幅が場所により変動してしまう。   In the vicinity of the incident positions N1a and N1c, which are the ends of the groove 101, a laser beam having a small beam diameter but having a pulse energy density equal to or higher than a processing threshold is irradiated at a high pulse energy density to the vicinity of the outer periphery of the beam cross section. A thick groove is formed. On the other hand, in the vicinity of the incident position M1, which is the center of the groove, a laser beam having a large beam diameter but having a pulse energy density greater than or equal to the processing threshold only in a narrow region at the center of the beam cross section is irradiated with a low pulse energy density. A narrow groove is formed. Thus, the width of the groove varies depending on the location.

なお、レーザビームL1bの入射位置M1から集光面81a上の点Rまでの距離は、入射角α1が大きくなるほど長くなる。よって、入射角α1が大きくなるほど、入射位置N1a、N1cに照射されるレーザのビーム径と、入射位置M1に照射されるレーザのビーム径との差は大きくなる。つまり、溝の端と中央との幅の差が顕著になってしまう。入射角α1は、溝の端を形成するレーザビームの入射角であるので、例えば、大型の基板に長い溝を形成しようとするとき等に大きくなる。   In addition, the distance from the incident position M1 of the laser beam L1b to the point R on the condensing surface 81a becomes longer as the incident angle α1 increases. Therefore, as the incident angle α1 increases, the difference between the beam diameter of the laser applied to the incident positions N1a and N1c and the beam diameter of the laser applied to the incident position M1 increases. That is, the difference in the width between the end and the center of the groove becomes significant. Since the incident angle α1 is the incident angle of the laser beam that forms the end of the groove, the incident angle α1 increases when, for example, a long groove is to be formed on a large substrate.

次に、対物レンズ6の位置を動かして焦点位置を調節しながらレーザビームを走査して、溝を形成する方法について説明する。レーザビームの焦点位置を調節すると、基板に照射されるレーザビームのビーム径が調節されて、基板表面におけるパルスエネルギ密度が調節される。   Next, a method for forming a groove by moving the position of the objective lens 6 to scan the laser beam while adjusting the focal position will be described. When the focal position of the laser beam is adjusted, the beam diameter of the laser beam applied to the substrate is adjusted, and the pulse energy density on the substrate surface is adjusted.

入射位置M1に入射するレーザビームL1bの焦点をどこに合わせたらよいか考えてみる。焦点を、集光面81a上の点Rよりも入射位置M1に近い位置に設定することで、ビーム径を小さくし、入射位置M1のパルスエネルギ密度を増加させるように補正できる。ただし、焦点を入射位置M1まで近づけると、入射位置M1におけるパルスエネルギ密度が、入射位置N1a、N1cにおけるパルスエネルギ密度よりも高くなってしまう。   Consider where to focus the laser beam L1b incident on the incident position M1. By setting the focal point to a position closer to the incident position M1 than the point R on the condensing surface 81a, the beam diameter can be reduced and correction can be made to increase the pulse energy density at the incident position M1. However, when the focal point is brought close to the incident position M1, the pulse energy density at the incident position M1 becomes higher than the pulse energy density at the incident positions N1a and N1c.

レーザビームL1bは基板表面に垂直に入射するので、入射位置M1で焦点を結ぶとしたときのビームスポットは円形となる。一方、レーザビームL1a、L1cは基板表面に入射角α1で斜めから入射しているため、ビームスポット91a、91cは楕円形に広がった形状となる。つまり、レーザビームL1bが入射位置M1で焦点を結ぶとしたときのビームスポット91bにおけるパルスエネルギ密度は、ビームスポット91a、91cにおけるパルスエネルギ密度よりも高くなる。   Since the laser beam L1b is perpendicularly incident on the substrate surface, the beam spot is circular when the focal point is set at the incident position M1. On the other hand, since the laser beams L1a and L1c are incident on the substrate surface at an angle of incidence α1, the beam spots 91a and 91c have an elliptical shape. That is, the pulse energy density at the beam spot 91b when the laser beam L1b is focused at the incident position M1 is higher than the pulse energy density at the beam spots 91a and 91c.

そこで、レーザビームL1bの焦点を、入射位置M1よりやや深い(入射位置M1から基板の内部に向かって遠い)位置に合わせ、ビームスポット91bの面積が、入射位置N1aのビームスポット91a、91cの面積と等しくなるようにする。このようにすれば、入射位置N1aあるいはN1cとM1とに等しいパルスエネルギ密度でレーザを照射して加工が行える。   Therefore, the focal point of the laser beam L1b is adjusted to a position slightly deeper than the incident position M1 (far from the incident position M1 toward the inside of the substrate), and the area of the beam spot 91b is the area of the beam spots 91a and 91c at the incident position N1a. To be equal to In this way, processing can be performed by irradiating the laser with a pulse energy density equal to the incident position N1a or N1c and M1.

溝101上の他の入射位置でも、ビームスポットの面積が一定に保たれるようにして、パルスエネルギ密度を揃え、加工を行えばよい。溝101上を、ビームスポットの面積を変化させない条件で走査したときの焦点の軌跡が、集光面81bである。レーザビームL1bの焦点位置が、集光面81b上の点Qである。   Processing may be performed by aligning the pulse energy density so that the area of the beam spot is kept constant at other incident positions on the groove 101. A focal locus when the groove 101 is scanned under a condition that does not change the area of the beam spot is the light condensing surface 81b. The focal position of the laser beam L1b is a point Q on the condensing surface 81b.

焦点を集光面81b上に沿って移動させるとき、対物レンズ6の位置をどのように調節するか説明する。まず、レーザビームL1aが照射されるとき、入射位置N1aで焦点を結ぶような位置に対物レンズ6が設定される。この位置を基準位置と呼ぶ。   A description will be given of how to adjust the position of the objective lens 6 when the focal point is moved along the condensing surface 81b. First, when the laser beam L1a is irradiated, the objective lens 6 is set at a position that focuses at the incident position N1a. This position is called a reference position.

レーザビームを入射位置N1aからM1に向かって走査するとき、対物レンズ6を基準位置から徐々にレーザ光源の方に移動させていくことで、焦点を集光面81aよりも基板表面に近い集光面81bに沿って移動させ、ビームスポットの面積が大きくなり、パルスエネルギ密度が低下することを抑制する。対物レンズの基準位置からの移動距離は、入射位置N1aに入射するレーザビームL1aについてはゼロとし、レーザが入射位置M1に向かうにつれ増大させ、入射位置M1に入射するレーザビームL1bについて最大とする。   When the laser beam is scanned from the incident position N1a toward M1, the objective lens 6 is gradually moved from the reference position toward the laser light source so that the focal point is closer to the substrate surface than the condensing surface 81a. It is moved along the surface 81b to suppress an increase in the area of the beam spot and a decrease in pulse energy density. The moving distance from the reference position of the objective lens is zero for the laser beam L1a incident on the incident position N1a, increased as the laser moves toward the incident position M1, and maximum for the laser beam L1b incident on the incident position M1.

引き続き、レーザビームを入射位置M1からN1cに向かって走査するときは、対物レンズ6を徐々に基準位置に近づけていけばよい。対物レンズの基準位置からの移動距離は、レーザが入射位置N1cに向かうにつれ減少させ、入射位置N1cに入射するレーザビームL1cについてはゼロとする。   Subsequently, when scanning the laser beam from the incident position M1 toward N1c, the objective lens 6 may be gradually brought closer to the reference position. The moving distance of the objective lens from the reference position is decreased as the laser moves toward the incident position N1c, and is zero for the laser beam L1c incident on the incident position N1c.

このように、各入射位置に照射されるレーザビームの焦点が、集光面81b上に沿って移動するように対物レンズ6の位置を調節しながら、レーザを走査することにより、場所により幅が変動することを抑制して溝101を形成できる。   In this way, by scanning the laser while adjusting the position of the objective lens 6 so that the focal point of the laser beam irradiated to each incident position moves along the condensing surface 81b, the width varies depending on the location. The groove 101 can be formed while suppressing the fluctuation.

対物レンズの移動のさせ方についてまとめる。対物レンズの位置を動かさずに走査を続けると、基板表面のパルスエネルギ密度が低下してしまう場合には、レーザビームの焦点が入射位置に近づくように対物レンズを移動させて、パルスエネルギ密度の低下を抑制するようにする。対物レンズの位置を動かさずに走査を続けると、基板表面のパルスエネルギ密度が上昇してしまう場合には、反対に、レーザビームの焦点位置が入射位置から遠ざかるように対物レンズを移動させて、パルスエネルギ密度の上昇を抑制するようにすればよい。   Summarize how to move the objective lens. If scanning continues without moving the position of the objective lens, if the pulse energy density on the substrate surface decreases, the objective lens is moved so that the focal point of the laser beam approaches the incident position. Try to suppress the decline. If scanning continues without moving the position of the objective lens, if the pulse energy density on the substrate surface increases, the objective lens is moved so that the focal position of the laser beam is far from the incident position. What is necessary is just to suppress an increase in pulse energy density.

加工の一例として、溝の両端の入射位置において、基板表面に焦点を合わせる方法を説明したが、別の入射位置に焦点を合わせてもよい。各入射位置のビームスポットをほぼ一定の面積に保つようにすれば、パルスエネルギ密度を揃えて加工ができるので、どの入射位置に対しても一定の加工性を保つことができる。   As an example of processing, the method of focusing on the substrate surface at the incident positions at both ends of the groove has been described, but the focusing may be performed at another incident position. If the beam spot at each incident position is maintained in a substantially constant area, the processing can be performed with the same pulse energy density, so that a constant workability can be maintained at any incident position.

なお、照射されるレーザビームのパルスエネルギ密度を、各入射位置で厳密に一定に保たなくても、入射位置が変化するときに、入射位置におけるパルスエネルギ密度が変動することを抑制するようにすれば、加工を良好に行うことができる。   It should be noted that even if the pulse energy density of the irradiated laser beam is not strictly kept constant at each incident position, the fluctuation of the pulse energy density at the incident position is suppressed when the incident position changes. Then, processing can be performed satisfactorily.

溝加工(スクライビング加工)を例に説明したが、穴開け加工等を行ってもよい。ガルバノスキャナを1次元方向に走査する例を説明したが、2次元方向に走査し、基板全面に亘るような加工を行ってもよい。パルスレーザビームを用いる加工を例に説明したが、レーザビームは連続波であってもよい。連続波レーザビームで加工を行う場合は、被加工面でのパワー密度が、入射位置ごとに変動することを抑制するようにする。   Although grooving (scribing) has been described as an example, drilling or the like may be performed. Although an example in which the galvano scanner is scanned in the one-dimensional direction has been described, the scanning may be performed in the two-dimensional direction so that the entire surface of the substrate is processed. Although processing using a pulse laser beam has been described as an example, the laser beam may be a continuous wave. When processing is performed with a continuous wave laser beam, the power density on the processing surface is prevented from changing for each incident position.

基板に照射されるレーザビームのパルスエネルギ密度は、対物レンズ6を移動させる代わりに、バリアブルアッテネータを用いて調節することもできる。   Instead of moving the objective lens 6, the pulse energy density of the laser beam applied to the substrate can be adjusted using a variable attenuator.

図12Bに示す、第2の実施例の変形例によるレーザ加工装置には、図12Aに示したレーザ加工装置にバリアブルアッテネータ2が追加されている。バリアブルアッテネータ2は、コントローラ11から送信される制御信号に基づき、ガルバノスキャナ7の動作に同期して、基板12に照射されるパルスレーザビームのパワーを、所望の減衰率で減衰させることができる。   A variable attenuator 2 is added to the laser processing apparatus shown in FIG. 12A in the laser processing apparatus according to the modification of the second embodiment shown in FIG. 12B. The variable attenuator 2 can attenuate the power of the pulsed laser beam applied to the substrate 12 at a desired attenuation rate in synchronization with the operation of the galvano scanner 7 based on the control signal transmitted from the controller 11.

図14を参照して、バリアブルアッテネータを用いたレーザ加工方法の一例を説明する。図14は、図12Bに示すレーザ加工装置において、対物レンズ6、ガルバノスキャナ7を経て、基板12上を走査するパルスレーザビームの光路を概略的に示す。   An example of a laser processing method using a variable attenuator will be described with reference to FIG. FIG. 14 schematically shows an optical path of a pulsed laser beam that scans the substrate 12 through the objective lens 6 and the galvano scanner 7 in the laser processing apparatus shown in FIG. 12B.

レーザビームL2bが、基板表面に垂直に、かつ入射位置M2に入射する。レーザビームL2a、L2cが、それぞれ、入射位置N2a、N2cに入射角α2で入射する。入射位置N2a、N2cを両端とする線分の中点に、入射位置M2が位置する。   The laser beam L2b is incident on the incident position M2 perpendicular to the substrate surface. Laser beams L2a and L2c are incident on incident positions N2a and N2c at an incident angle α2, respectively. The incident position M2 is located at the midpoint of the line segment having the incident positions N2a and N2c at both ends.

対物レンズ6は、レーザビームL2bが入射位置M2で焦点を結ぶような位置に固定されている。ガルバノスキャナ7により進行方向を振られたレーザビームの焦点の軌跡が描く仮想的な面を、集光面82とする。   The objective lens 6 is fixed at a position where the laser beam L2b is focused at the incident position M2. A virtual surface drawn by the locus of the focal point of the laser beam whose traveling direction is swung by the galvano scanner 7 is defined as a condensing surface 82.

図13を参照して説明したのと同様に、レーザビームL2aの光路からレーザビームL2cの光路の方へレーザビームの進行方向を振りながら、パルスレーザビームの照射を繰り返して、基板表面に溝を形成する。   In the same manner as described with reference to FIG. 13, the irradiation of the pulse laser beam is repeated while changing the traveling direction of the laser beam from the optical path of the laser beam L2a toward the optical path of the laser beam L2c. Form.

レーザビームの入射位置が入射位置M2から離れるにしたがい、レーザビームが焦点を結んでから基板に入射するまでの距離が長くなる。焦点を通過した後のレーザビームは発散光線束となるので、焦点から入射位置までの距離が長くなるほど、基板表面のビームスポットは大きくなる。   As the incident position of the laser beam moves away from the incident position M2, the distance from when the laser beam is focused until it enters the substrate becomes longer. Since the laser beam after passing through the focal point becomes a divergent beam, the beam spot on the substrate surface increases as the distance from the focal point to the incident position increases.

また、入射位置が入射位置M2から離れるにしたがい、レーザビームの基板への入射角は大きくなる。同一のビーム径を持つレーザビームが照射された場合でも、入射角が大きくなるほど、基板表面のビームスポットは大きくなる。   Further, as the incident position moves away from the incident position M2, the incident angle of the laser beam on the substrate increases. Even when a laser beam having the same beam diameter is irradiated, the beam spot on the substrate surface increases as the incident angle increases.

図13を参照して説明したように、大きなビームスポット内のパルスエネルギ密度は、ビーム断面の全体に亘って低下し、基板を加工できる閾値以上となるのはビーム断面の中心付近に限られる。このため、大きなビームスポットの照射により形成される溝の幅は細くなる。   As described with reference to FIG. 13, the pulse energy density in a large beam spot decreases over the entire beam cross section, and it is limited only to the vicinity of the center of the beam cross section that is equal to or greater than a threshold at which the substrate can be processed. For this reason, the width of the groove formed by irradiation with a large beam spot becomes narrow.

どの入射位置に対しても一定のパルスエネルギでレーザを照射して溝を形成すると、溝の中央付近は幅が太く形成され、溝の端は幅が細く形成されてしまう。   When a groove is formed by irradiating a laser with a constant pulse energy at any incident position, the width near the center of the groove is formed thick, and the end of the groove is formed narrow.

そこで、どの入射位置においても基板表面でのパルスエネルギ密度が一定となるように、入射位置に応じて、バリアブルアッテネータ2によりパワーを調節する。パワーの減衰量は、溝の端が加工されるときは最小とし、溝の中心に向かうにつれ増大させ、溝の中心である入射位置M2が照射されるときに最大とする。このようにして、幅が場所により変動することを抑制して、溝を形成できる。   Therefore, the power is adjusted by the variable attenuator 2 in accordance with the incident position so that the pulse energy density on the substrate surface is constant at any incident position. The amount of power attenuation is minimized when the end of the groove is processed, increased as it goes toward the center of the groove, and maximized when the incident position M2, which is the center of the groove, is irradiated. In this way, the groove can be formed while suppressing the width from varying depending on the location.

なお、基板に照射されるレーザビームのパルスエネルギ密度の均一化を図るために、ボイスコイル機構10で対物レンズ6を動かして焦点位置を移動させることと、バリアブルアッテネータ2でパルスレーザビームのパワーを減衰させることとを組み合わせて用いてもよい。   In order to make the pulse energy density of the laser beam irradiated to the substrate uniform, the focal point is moved by moving the objective lens 6 by the voice coil mechanism 10 and the power of the pulse laser beam is changed by the variable attenuator 2. A combination of attenuation may be used.

なお、レーザビームは連続波であってもよい。連続波レーザビームで加工を行う場合は、被加工面でのパワー密度が、入射位置ごとに変動することを抑制するように、バリアブルアッテネータで連続波レーザビームのパワーを調節する。   The laser beam may be a continuous wave. When processing with a continuous wave laser beam, the power of the continuous wave laser beam is adjusted with a variable attenuator so as to suppress the power density on the processing surface from fluctuating for each incident position.

さて、例えば、表面にITO膜が形成されたガラス基材の加工において、基板サイズは大型化する趨勢にある。基板が大型になり、被加工領域が広くなると、図13を参照して説明したような、レーザビームの入射位置に応じて対物レンズ6を動かして行う加工において、対物レンズ6の移動量が大きくなる場合が生じる。制御の容易性の観点からは、対物レンズ6の移動量は小さくできることが好ましい。   Now, for example, in the processing of a glass substrate having an ITO film formed on the surface, the substrate size tends to increase. When the substrate becomes large and the region to be processed becomes wide, the amount of movement of the objective lens 6 is large in the processing performed by moving the objective lens 6 according to the incident position of the laser beam as described with reference to FIG. The case that becomes. From the viewpoint of ease of control, it is preferable that the amount of movement of the objective lens 6 can be reduced.

次に、図15Aを参照して、対物レンズ6の移動を短い距離に抑えたままで、レーザビームの焦点位置の移動距離を長くできる、第3の実施例によるレーザ加工装置について説明する。   Next, with reference to FIG. 15A, a description will be given of a laser processing apparatus according to the third embodiment that can increase the movement distance of the focal position of the laser beam while keeping the movement of the objective lens 6 at a short distance.

図15Aに示すレーザ加工装置においては、図12Aに示したレーザ加工装置の対物レンズ6とガルバノスキャナ7との間に、2次集光レンズ71が追加されている。なお、図15Aの説明においては対物レンズ6を、1次集光レンズ6と呼ぶ。   In the laser processing apparatus shown in FIG. 15A, a secondary condenser lens 71 is added between the objective lens 6 and the galvano scanner 7 of the laser processing apparatus shown in FIG. 12A. In the description of FIG. 15A, the objective lens 6 is referred to as a primary condenser lens 6.

アパーチャ5aから出射したレーザビームが、1次集光レンズ6に入射する。1次集光レンズ6は、レーザビームを仮想的な1次集光面83上に集光する。1次集光面83を通過したレーザビームは発散光線束となり2次集光レンズ71に入射する。2次集光レンズ71により集束されたレーザビームが、ガルバノスキャナ7に進行方向を振られ、基板12に入射する。   The laser beam emitted from the aperture 5 a is incident on the primary condenser lens 6. The primary condensing lens 6 condenses the laser beam on the virtual primary condensing surface 83. The laser beam that has passed through the primary condensing surface 83 becomes a divergent beam and enters the secondary condensing lens 71. The laser beam focused by the secondary condenser lens 71 is moved in the traveling direction by the galvano scanner 7 and enters the substrate 12.

次に、1次集光レンズ6の移動量について説明する。1次集光面83を2次集光レンズ71に近づけると、2次集光レンズ71で集束されたレーザビームの焦点位置は、レーザビームが進行する向きに移動する。1次集光面83の移動距離をd1、レーザビームの焦点の移動距離をd2とする。また、2次集光レンズ71に入射するレーザビームに対する2次集光レンズ71の開口数をNA1、2次集光レンズ71を通過した集束ビームに対する2次集光レンズ71の開口数をNA2とする。倍率Pを、
P=NA1/NA2
と定義すると、
d2=d1×P2
が成立する。
Next, the movement amount of the primary condenser lens 6 will be described. When the primary condensing surface 83 is brought close to the secondary condensing lens 71, the focal position of the laser beam focused by the secondary condensing lens 71 moves in the direction in which the laser beam travels. The moving distance of the primary condensing surface 83 is d1, and the moving distance of the focal point of the laser beam is d2. Further, the numerical aperture of the secondary condenser lens 71 with respect to the laser beam incident on the secondary condenser lens 71 is NA2, and the numerical aperture of the secondary condenser lens 71 with respect to the focused beam that has passed through the secondary condenser lens 71 is NA2. To do. The magnification P is
P = NA1 / NA2
Defined as
d2 = d1 × P 2
Is established.

上式からわかるように、倍率Pを大きくすれば、1次集光面83の移動距離d1を短くしても、焦点の移動距離d2を長くすることができる。例えば、倍率Pが2である場合、1次集光面83を2mm2次集光レンズに近づけることにより、レーザビームの焦点を8mmレーザビームの進行方向に移動させることができる。   As can be seen from the above equation, if the magnification P is increased, the moving distance d2 of the focal point can be increased even if the moving distance d1 of the primary condensing surface 83 is shortened. For example, when the magnification P is 2, the focal point of the laser beam can be moved in the traveling direction of the 8 mm laser beam by bringing the primary condensing surface 83 closer to the 2 mm secondary condensing lens.

1次集光面83の移動は、1次集光レンズ6を光軸方向に移動させることにより行われる。1次集光レンズ6に入射するレーザビームが平行光線束であるとき、1次集光レンズ6の移動距離と1次集光面83の移動距離とは等しい。1次集光レンズ6を移動させる距離が約2mm以下であれば、ピエゾ駆動機構を用いた直動機構を利用することができる。ボイスコイル機構10の代わりにピエゾ駆動機構を用いた直動機構を利用することにより、1次集光レンズ6を、高速にかつ高精度に移動させることができる。   The primary condensing surface 83 is moved by moving the primary condensing lens 6 in the optical axis direction. When the laser beam incident on the primary condensing lens 6 is a parallel light beam, the moving distance of the primary condensing lens 6 and the moving distance of the primary condensing surface 83 are equal. If the distance for moving the primary condenser lens 6 is about 2 mm or less, a linear motion mechanism using a piezo drive mechanism can be used. By using a linear motion mechanism that uses a piezo drive mechanism instead of the voice coil mechanism 10, the primary condenser lens 6 can be moved at high speed and with high accuracy.

図16に、2次集光レンズ71の一構成例を示す。2次集光レンズ71が複数枚のレンズで構成されている。物点Soと像点Siが共役の関係にある。この物点Soは、図15Aに示した1次集光面83上のビームスポットの位置に相当する。この結像光学系を無限遠共役の光学系と考える。2次集光レンズ71を、前側レンズ群71aと後側レンズ群71bとに分割する。物点Soから出射した光線束は、前側レンズ群71aで平行光線束にされる。この平行光線束が、後側レンズ群71bにより像点Siに焦点を結ぶ。なお、2次集光レンズ71が物理的に分割できない場合もあるが、ここでは、仮想的に分割されると考える。   FIG. 16 shows a configuration example of the secondary condenser lens 71. The secondary condenser lens 71 is composed of a plurality of lenses. The object point So and the image point Si are in a conjugate relationship. This object point So corresponds to the position of the beam spot on the primary condensing surface 83 shown in FIG. 15A. This imaging optical system is considered as an infinitely conjugate optical system. The secondary condenser lens 71 is divided into a front lens group 71a and a rear lens group 71b. The light beam emitted from the object point So is converted into a parallel light beam by the front lens group 71a. This parallel light beam is focused on the image point Si by the rear lens group 71b. Although there are cases where the secondary condenser lens 71 cannot be physically divided, it is assumed here that it is virtually divided.

前側レンズ群71aの前焦点距離をFf、後側レンズ群71bの後焦点距離をFrとする。このとき、上述の式で定義した倍率Pは、
P=Fr/Ff
と表される。
The front focal length of the front lens group 71a is Ff, and the rear focal length of the rear lens group 71b is Fr. At this time, the magnification P defined by the above equation is
P = Fr / Ff
It is expressed.

図15Aに示したレーザ加工装置では、1次集光レンズ6を凸レンズで構成したが、図15Bに示すように、凹レンズ6aで構成してもよい。このとき、1次集光面83aは虚像となり、凹レンズ6aよりもレーザ光源側に現れる。   In the laser processing apparatus shown in FIG. 15A, the primary condenser lens 6 is a convex lens, but may be a concave lens 6a as shown in FIG. 15B. At this time, the primary condensing surface 83a becomes a virtual image and appears closer to the laser light source than the concave lens 6a.

このように、倍率Pを大きくすることにより、1次集光レンズ6の移動距離を短く抑えたままで、基板に照射されるレーザビームの焦点位置を大きく変化させることができる。有為な効果を奏するためには、倍率Pを2以上にすることが好ましく、4以上にすることがより好ましい。   Thus, by increasing the magnification P, it is possible to greatly change the focal position of the laser beam applied to the substrate while keeping the moving distance of the primary condenser lens 6 short. In order to produce a significant effect, the magnification P is preferably 2 or more, and more preferably 4 or more.

さて、図13に示したビームスポット91a、91cは、基板に斜めから入射するレーザビームのビームスポットであるため、楕円形となった。一方、ビームスポット91bは、基板に垂直に入射するレーザのビームスポットであるため、円形となった。このように、レーザビームの入射位置により入射角が異なって、基板上のビームスポット形状が異なることが起こる。   The beam spots 91a and 91c shown in FIG. 13 are elliptical because they are laser beam beam spots incident on the substrate at an angle. On the other hand, the beam spot 91b has a circular shape because it is a laser beam spot incident perpendicularly to the substrate. Thus, the incident angle varies depending on the incident position of the laser beam, and the beam spot shape on the substrate varies.

加工される穴の開口は、ビームスポットが楕円形であれば楕円形となり、円形であれば円形となる。しかし、どの入射位置でも、穴の開口が同一の形状(例えば円形)となるようにしたい場合もある。   The opening of the hole to be processed is elliptical if the beam spot is elliptical, and circular if the beam spot is circular. However, there is a case where it is desired that the hole opening has the same shape (for example, a circle) at any incident position.

次に図17を参照して、ビームスポットの形状を入射位置に応じて補正することができる、第4の実施例によるレーザ加工装置について説明する。   Next, with reference to FIG. 17, a laser processing apparatus according to a fourth embodiment capable of correcting the shape of the beam spot according to the incident position will be described.

図17に示すレーザ加工装置においては、図12Aに示したレーザ加工装置に、アパーチャ5aをレーザビームの光軸に垂直な軸の回りに回転させるアパーチャ傾斜機構60aと、アパーチャ5aをレーザビームの光軸に平行な軸の回りに回転させるアパーチャ回転機構61aとが追加されている。   In the laser processing apparatus shown in FIG. 17, the laser processing apparatus shown in FIG. 12A has an aperture tilt mechanism 60a that rotates the aperture 5a around an axis perpendicular to the optical axis of the laser beam, and the aperture 5a is a laser beam light. An aperture rotation mechanism 61a that rotates around an axis parallel to the axis is added.

なお、アパーチャ回転機構61aは、後に図22Aを参照して説明するレーザ加工装置が有するマスク回転機構が、マスクを回転させるのと同様な機構で、アパーチャ5aをレーザビームの光軸に平行な軸の回りに回転させる。   The aperture rotation mechanism 61a is a mechanism similar to that of the mask rotation mechanism included in the laser processing apparatus described later with reference to FIG. 22A, and rotates the mask. The aperture 5a is an axis parallel to the optical axis of the laser beam. Rotate around.

アパーチャ傾斜機構60a、アパーチャ回転機構61aはそれぞれ、コントローラ11から送信される制御信号に基づき、ガルバノスキャナ7の動作に同期して、アパーチャ5aの、レーザビームの光軸に垂直な軸の回りの傾斜角度とレーザビームの光軸に平行な軸の回りの回転角度とを変化させる。   The aperture tilt mechanism 60a and the aperture rotation mechanism 61a are each tilted around the axis perpendicular to the optical axis of the laser beam in synchronization with the operation of the galvano scanner 7 based on the control signal transmitted from the controller 11. The angle and the rotation angle about an axis parallel to the optical axis of the laser beam are changed.

レーザビームが基板表面に斜めに入射するときの、光軸に垂直なビーム断面形状と基板表面上のビーム断面形状とを比較する。基板表面上のビーム断面形状は、光軸に垂直なビーム断面形状が、基板表面と入射面との交線方向に引き伸ばされた形状となる。例えば、円形断面のレーザビームが、基板表面に斜めから入射すれば、基板表面におけるビーム断面は、基板表面と入射面との交線方向に長い楕円形になる。なお、入射角が大きい程、基板表面のビームスポットは交線方向に長い形状となる。   The beam cross-sectional shape perpendicular to the optical axis when the laser beam is incident on the substrate surface obliquely is compared with the beam cross-sectional shape on the substrate surface. The beam cross-sectional shape on the substrate surface is a shape in which the beam cross-sectional shape perpendicular to the optical axis is stretched in the direction of the intersection of the substrate surface and the incident surface. For example, if a laser beam having a circular cross section is incident on the substrate surface obliquely, the beam cross section on the substrate surface becomes an ellipse that is long in the direction of the line of intersection between the substrate surface and the incident surface. Note that the larger the incident angle, the longer the beam spot on the substrate surface is in the intersecting direction.

したがって、光軸に垂直な断面が、適当な長軸と短軸の比の楕円に整形されたレーザビームを、その楕円の長軸方向が入射面に垂直になるようにして、基板表面に斜めに入射させ、基板表面のビームスポットを円形にすることができるであろう。   Therefore, a laser beam whose cross section perpendicular to the optical axis is shaped into an ellipse with an appropriate ratio of the major axis to the minor axis is oblique to the substrate surface so that the major axis direction of the ellipse is perpendicular to the incident surface. The beam spot on the substrate surface could be made circular.

図18Aは、アパーチャ傾斜機構60aにより、レーザビームの光軸に垂直な軸の回りに回転されたアパーチャ5aを、アパーチャ傾斜機構60aの回転軸の方向に沿って見た図を概略的に示す。図の左方から入射したレーザビームlbが、アパーチャ5aで断面を整形されて図の右方へ出射する。   FIG. 18A schematically shows a view of the aperture 5a rotated about the axis perpendicular to the optical axis of the laser beam by the aperture tilt mechanism 60a along the direction of the rotation axis of the aperture tilt mechanism 60a. The laser beam lb incident from the left side of the figure is shaped by the aperture 5a and emitted to the right side of the figure.

図18Bに示すように、アパーチャ傾斜機構60aに回転されたアパーチャ5aの円形の貫通孔62aは、レーザビームの光軸に沿った視線で見ると、楕円形に見える。すなわち、レーザビームの断面は楕円形に整形される。   As shown in FIG. 18B, the circular through hole 62a of the aperture 5a rotated by the aperture tilting mechanism 60a looks elliptical when viewed from the line of sight along the optical axis of the laser beam. That is, the cross section of the laser beam is shaped into an ellipse.

なお、アパーチャ5aの円形の貫通孔の異なる2本の直径が張る面が、レーザビームの光軸と直交しているとき、レーザビームの断面は円形に整形される。アパーチャ5aを傾斜させていき、円形の貫通孔の回転中心軸とレーザビームの光軸とがなす角が大きくなるにつれ、整形後のビーム断面の楕円形の短軸は短くなる。このように、アパーチャ傾斜機構60aは、整形後のビーム断面の縦横比を変えることができる。   In addition, when the surface where two different diameters of the circular through hole of the aperture 5a extend is orthogonal to the optical axis of the laser beam, the cross section of the laser beam is shaped into a circle. As the aperture 5a is inclined and the angle formed by the rotation center axis of the circular through hole and the optical axis of the laser beam increases, the elliptical short axis of the shaped beam cross section becomes shorter. In this manner, the aperture tilt mechanism 60a can change the aspect ratio of the beam cross section after shaping.

図18Cに示すように、さらに、アパーチャ回転機構61aを用いて、アパーチャ5aをレーザビームの光軸に平行な軸の回りに回転させる。   As shown in FIG. 18C, the aperture 5a is further rotated around an axis parallel to the optical axis of the laser beam by using the aperture rotation mechanism 61a.

レーザビームのビームスポットが最小になる位置(レーザビームの焦点と呼ぶ)におけるビーム断面形状は、楕円状になる。焦点におけるビーム断面の長軸方向が、アパーチャ5aの貫通孔の位置におけるビーム断面の短軸方向に対応する。   The beam cross-sectional shape at the position where the beam spot of the laser beam is minimized (referred to as the focal point of the laser beam) is elliptical. The long axis direction of the beam cross section at the focal point corresponds to the short axis direction of the beam cross section at the position of the through hole of the aperture 5a.

したがって、貫通孔の位置におけるビーム断面の楕円の長軸方向が、この交線方向と一致するように、アパーチャ回転機構61aでアパーチャ5aを回転させる。このようにして、基板上のビームスポットの形状を、どの入射位置についても円形に保つことができる。   Therefore, the aperture 5a is rotated by the aperture rotation mechanism 61a so that the major axis direction of the ellipse of the beam cross section at the position of the through hole coincides with the intersecting line direction. In this way, the shape of the beam spot on the substrate can be kept circular for any incident position.

なお、アパーチャの貫通孔を基板表面に結像させることを要しない集光法による加工について説明したが、貫通孔の像を基板表面に結像させるマスク投影法による加工を行う場合でも、基板上のビームスポットの形状を補正することができる。マスク投影法の場合には、基板表面上に形成される貫通孔の像の長軸方向が、マスクの貫通孔の位置におけるビーム断面の長軸方向に対応する。   Although the processing by the condensing method that does not require the through-hole of the aperture to be imaged on the substrate surface has been described, even when the processing by the mask projection method that forms the image of the through-hole on the substrate surface is performed, The shape of the beam spot can be corrected. In the mask projection method, the long axis direction of the image of the through hole formed on the substrate surface corresponds to the long axis direction of the beam cross section at the position of the through hole of the mask.

円形の貫通孔を有するマスクを、レーザビームの光軸に垂直な軸の回りに傾斜させることは同様である。ただし、さらにマスクをレーザビームの光軸に平行な軸の回りに回転させるときは、貫通孔を出射したときのビーム断面の楕円形の短軸方向が、入射面と基板表面との交線方向と一致するようにして回転させる。   It is the same to incline a mask having a circular through-hole around an axis perpendicular to the optical axis of the laser beam. However, when the mask is further rotated around an axis parallel to the optical axis of the laser beam, the short axis direction of the elliptical shape of the beam cross-section when exiting the through hole is the direction of the line of intersection between the incident surface and the substrate surface Rotate to match.

貫通孔の形状が円の場合を説明したが、他の形状の貫通孔によって整形されたレーザビームのビームスポット形状を補正することもできる。   Although the case where the shape of the through hole is a circle has been described, the beam spot shape of the laser beam shaped by the through hole of another shape can be corrected.

次に、図19を参照して、近接マスクを用いるレーザ加工方法を行う、第5の実施例によるレーザ加工装置について説明する。図19に示すレーザ加工装置においては、図12Aに示したレーザ加工装置に、近接マスク63が追加されている。   Next, with reference to FIG. 19, a laser processing apparatus according to a fifth embodiment for performing a laser processing method using a proximity mask will be described. In the laser processing apparatus shown in FIG. 19, a proximity mask 63 is added to the laser processing apparatus shown in FIG. 12A.

近接マスク63は、近接マスク保持機構64に保持され、基板12の表面と平行に、基板12の直上に配置されている。近接マスク63に、基板表面に加工したい形状と同一の形状を有する貫通孔が形成されている。近接マスク63と基板12の表面との距離(近接ギャップ)dgは、近接マスク保持機構64により調節することができる。   The proximity mask 63 is held by the proximity mask holding mechanism 64 and is disposed immediately above the substrate 12 in parallel with the surface of the substrate 12. A through hole having the same shape as the shape to be processed on the substrate surface is formed in the proximity mask 63. The distance (proximity gap) dg between the proximity mask 63 and the surface of the substrate 12 can be adjusted by the proximity mask holding mechanism 64.

エキスパンダ3が、レーザ光源1を出射したレーザビームのビーム径を拡大し、平行光のレーザビームを出射する。エキスパンダ3を出射したレーザビームは、拡がり角βを有する。エキスパンダ3により、レーザビームのビーム径が例えば10倍に拡大されるとき、拡がり角は10分の1に低減される。エキスパンダ3により、レーザビームの拡がり角を調整することができる。   The expander 3 expands the beam diameter of the laser beam emitted from the laser light source 1 and emits a parallel laser beam. The laser beam emitted from the expander 3 has a divergence angle β. When the beam diameter of the laser beam is expanded by, for example, 10 times by the expander 3, the divergence angle is reduced to 1/10. The expander 3 can adjust the divergence angle of the laser beam.

ガルバノスキャナ7で近接マスク63上を走査しながら、レーザビームの照射を行う。近接マスク63の貫通孔では、レーザビームが通過して基板12に入射し、基板12が加工される。貫通孔以外の部分では、レーザビームが通過せず、基板12が加工されない。このように、近接マスク63が有する貫通孔の形状を転写するようにして、基板表面を加工することができる。   While the proximity mask 63 is scanned by the galvano scanner 7, the laser beam is irradiated. In the through hole of the proximity mask 63, the laser beam passes and enters the substrate 12, and the substrate 12 is processed. In portions other than the through holes, the laser beam does not pass and the substrate 12 is not processed. Thus, the substrate surface can be processed so as to transfer the shape of the through hole of the proximity mask 63.

このとき、レーザビームの入射位置が変わっても、基板表面でのパルスエネルギ密度が変動することが抑制されるように、レーザビームの基板への入射位置に応じて対物レンズ6の位置を移動させながら、レーザ照射を行うことができる。なお、レーザ光源1は連続波レーザビームを出射するものであってもよい。その場合には、基板表面でのパワー密度の変動が抑制されるようにする。   At this time, even if the incident position of the laser beam changes, the position of the objective lens 6 is moved according to the incident position of the laser beam on the substrate so that the fluctuation of the pulse energy density on the substrate surface is suppressed. However, laser irradiation can be performed. The laser light source 1 may emit a continuous wave laser beam. In that case, the fluctuation of the power density on the substrate surface is suppressed.

さて、高精度の加工を行うためには、近接マスク63の有する貫通孔の形状が基板へ正確に転写される必要がある。転写の精度は、近接ギャップdg及び近接マスク63に照射されるレーザビームの拡がり角に依存する。近接マスクに照射されるレーザビームの拡がり角は、エキスパンダを通過したときのレーザビームの拡がり角βに等しいと考えてよい。   In order to perform high-precision processing, the shape of the through hole of the proximity mask 63 needs to be accurately transferred to the substrate. The accuracy of the transfer depends on the proximity gap dg and the divergence angle of the laser beam applied to the proximity mask 63. The divergence angle of the laser beam applied to the proximity mask may be considered to be equal to the divergence angle β of the laser beam when passing through the expander.

図20に、T字状の貫通孔を有する近接マスクについて、転写の精度が、近接ギャップとレーザビームの拡がり角に依存してどのように変化するかをシミュレーションした結果を示す。近接ギャップとレーザビームの拡がり角を様々に変えた場合のT字状の貫通孔の像97を、並べて示す。各図は、右側に配置されているほどレーザビームの拡がり角が小さく、下側に配置されているほど近接ギャップが小さい。   FIG. 20 shows a simulation result of how the transfer accuracy changes depending on the proximity gap and the divergence angle of the laser beam for the proximity mask having a T-shaped through hole. An image 97 of T-shaped through holes when the proximity gap and the divergence angle of the laser beam are variously changed is shown side by side. In each figure, the divergence angle of the laser beam is smaller as it is arranged on the right side, and the proximity gap is smaller as it is arranged on the lower side.

像97の縁が明確であるほど、転写の精度が高い。図からわかるように、同一の拡がり角のとき、近接ギャップが大きくなるほど転写の精度は劣化する。また同一の近接ギャップのとき、拡がり角が大きくなるほど転写の精度が劣化する。近接ギャップ、拡がり角はともに、小さくするほど転写の精度を高めることができる。   The clearer the edge of the image 97, the higher the transfer accuracy. As can be seen from the figure, the transfer accuracy deteriorates as the proximity gap increases at the same spread angle. Further, when the gap is the same, the transfer accuracy deteriorates as the divergence angle increases. As both the proximity gap and the divergence angle are reduced, the transfer accuracy can be increased.

図21に、ある転写の精度を確保しようとしたとき、近接ギャップとレーザビームの拡がり角とが満たさなければならない関係のグラフを概略的に示す。ある転写の精度を確保しようとしたとき、近接ギャップが大きくなれば、拡がり角を小さくしなければならず、また、拡がり角が大きくなれば、近接ギャップを小さくしなければならない。   FIG. 21 schematically shows a graph of the relationship that the proximity gap and the divergence angle of the laser beam must satisfy when trying to ensure certain transfer accuracy. When trying to ensure the accuracy of a certain transfer, if the proximity gap increases, the divergence angle must be reduced, and if the expansion angle increases, the proximity gap must be reduced.

様々な転写精度に対して、図21に示したような、近接ギャップとレーザビームの拡がり角とが満たさなければならない関係を予め求めておけば、所望の転写精度で加工を行おうとするとき、近接ギャップと拡がり角とを簡便に選定することができる。   If the relationship that the proximity gap and the divergence angle of the laser beam have to satisfy as shown in FIG. 21 is obtained in advance for various transfer accuracies, when processing is performed with a desired transfer accuracy, The proximity gap and the divergence angle can be easily selected.

近接マスクを用いるレーザ加工方法には、近接ギャップと拡がり角とを小さく設定して、高い転写精度で加工が行える利点がある。また、基板の被加工位置の直上に近接マスクの貫通孔を配置して加工を行うことにより、高い位置決め精度を得ることができる。被加工位置以外は、近接マスクが基板表面を覆っているので、加工時に基板が削られて発生する飛散物が、基板表面に付着しづらいという利点もある。   The laser processing method using the proximity mask has an advantage that processing can be performed with high transfer accuracy by setting the proximity gap and the divergence angle small. Further, by positioning the through hole of the proximity mask immediately above the processing position of the substrate and performing processing, high positioning accuracy can be obtained. Since the proximity mask covers the surface of the substrate except for the processing position, there is an advantage that scattered objects generated when the substrate is shaved during processing are difficult to adhere to the surface of the substrate.

なお、近接マスクの貫通孔を通過させたレーザビームを基板に照射する加工を行うとき、レーザビームの基板への入射位置の移動を、ガルバノスキャナでレーザビームの進行方向を振って行うことにより、基板を載置したXYステージを動かして入射位置の移動を行う場合よりも、加工の高速化を図ることができる。   In addition, when performing processing to irradiate the substrate with the laser beam that has passed through the through hole of the proximity mask, by moving the incident position of the laser beam on the substrate by changing the traveling direction of the laser beam with a galvano scanner, The processing speed can be increased as compared with the case where the incident position is moved by moving the XY stage on which the substrate is placed.

次に、図22Aを参照して、連続波のレーザビームを発振するレーザ光源を有する、第6の実施例によるレーザ加工装置について説明する。連続波のレーザビームを発振するレーザ光源1として、例えば、赤外線領域の波長のレーザビームを発振する半導体レーザを用いることができる。   Next, with reference to FIG. 22A, a laser processing apparatus according to a sixth embodiment having a laser light source that oscillates a continuous wave laser beam will be described. As the laser light source 1 that oscillates a continuous wave laser beam, for example, a semiconductor laser that oscillates a laser beam having a wavelength in the infrared region can be used.

レーザ光源1から出射されたレーザビームlb0が、振り分け光学系65に入射する。振り分け光学系65は、レーザビームlb0を、ある時間帯においては、ある光軸に沿って進行するレーザビームlb1に、他の時間帯においては、他の光軸に沿って進行するレーザビームlb2に振り分ける。   The laser beam lb0 emitted from the laser light source 1 enters the sorting optical system 65. The sorting optical system 65 converts the laser beam lb0 into a laser beam lb1 that travels along a certain optical axis in a certain time zone, and a laser beam lb2 that travels along another optical axis in another time zone. Distribute.

振り分け光学系65は、例えば、半波長板65a、ポッケルス効果を示す電気光学素子65b、偏光板65cを含んで構成される。半波長板65aは、レーザ光源1から出射されたレーザビームlb0を、偏光板65cに対してP波となるような直線偏光にする。このP波が電気光学素子65bに入射する。   The sorting optical system 65 includes, for example, a half-wave plate 65a, an electro-optical element 65b exhibiting a Pockels effect, and a polarizing plate 65c. The half-wave plate 65a converts the laser beam lb0 emitted from the laser light source 1 into linearly polarized light that becomes a P wave with respect to the polarizing plate 65c. This P wave enters the electro-optic element 65b.

電気光学素子65bは、コントローラ11から送出される契機信号sigに基づいて、レーザビームの偏光軸を旋回させる。電気光学素子65bが電圧無印加状態にされている時、入射したP波がそのまま出射される。電気光学素子65bが電圧印加状態にされている時、電気光学素子65bは、P波の偏光面を90度旋回させる。これにより、電気光学素子65bから出射するレーザビームは、偏光板65cに対してS波となる。   The electro-optic element 65b rotates the polarization axis of the laser beam based on the trigger signal sig sent from the controller 11. When the electro-optic element 65b is not applied with a voltage, the incident P wave is emitted as it is. When the electro-optic element 65b is in a voltage application state, the electro-optic element 65b rotates the polarization plane of the P wave by 90 degrees. Accordingly, the laser beam emitted from the electro-optic element 65b becomes an S wave with respect to the polarizing plate 65c.

偏光板65cは、P波をそのまま透過させ、S波を反射する。偏光板65cで反射したS波であるレーザビームlb1は、レーザビームlb1の終端となるビームダンパ66に入射する。偏光板65cを透過したP波であるレーザビームlb2は、エキスパンダ3に入射する。   The polarizing plate 65c transmits the P wave as it is and reflects the S wave. The laser beam lb1 that is the S wave reflected by the polarizing plate 65c is incident on the beam damper 66 that is the end of the laser beam lb1. The laser beam lb2 which is a P wave transmitted through the polarizing plate 65c is incident on the expander 3.

エキスパンダ3によりビーム径を拡大され、平行光とされたレーザビームlb2は、矩形の貫通孔を有するマスク5に入射する。ここでは、マスク投影法による加工を例に説明する。つまり、マスク5の貫通孔の像を基板12の表面に結像させて加工を行う。   The laser beam lb2 whose beam diameter has been expanded by the expander 3 to be parallel light is incident on the mask 5 having a rectangular through hole. Here, processing by the mask projection method will be described as an example. That is, processing is performed by forming an image of the through hole of the mask 5 on the surface of the substrate 12.

マスク回転機構61が、マスク5をレーザビームの光軸に平行な軸の回りに回転させるのに用いられる。マスク回転機構61は、たとえばゴニオメータを含んで構成され、コントローラ11が送出する制御信号に基づき、所望のタイミングで、所望の角度だけマスクを回転させる。マスク回転機構61について詳しくは後述する。ボイスコイル機構9が、マスク5の位置をレーザビームの進行方向と平行に移動させる。   A mask rotation mechanism 61 is used to rotate the mask 5 around an axis parallel to the optical axis of the laser beam. The mask rotation mechanism 61 includes, for example, a goniometer, and rotates the mask by a desired angle at a desired timing based on a control signal sent from the controller 11. Details of the mask rotation mechanism 61 will be described later. The voice coil mechanism 9 moves the position of the mask 5 in parallel with the traveling direction of the laser beam.

マスク5を出射したレーザビームlb2は、対物レンズ6により集束される。ボイスコイル機構10が、対物レンズ6の位置をレーザビームの進行方向と平行に移動させる。対物レンズ6を出射したレーザビームは、ガルバノスキャナ7を通過した後、基板12の表面に入射する。   The laser beam lb2 emitted from the mask 5 is focused by the objective lens 6. The voice coil mechanism 10 moves the position of the objective lens 6 in parallel with the traveling direction of the laser beam. The laser beam emitted from the objective lens 6 passes through the galvano scanner 7 and then enters the surface of the substrate 12.

図22Bを参照して、加工対象物である基板12について説明する。下地層110の表面上に転写層111が存在している。この転写層111は、熱が加えられると下地層110の表面に接着される性質を有する。   With reference to FIG. 22B, the board | substrate 12 which is a process target object is demonstrated. A transfer layer 111 is present on the surface of the underlayer 110. The transfer layer 111 has a property of being bonded to the surface of the base layer 110 when heat is applied.

例えば、転写層111の一部111aをレーザ照射により加熱して下地層110に接着する。転写層111のうち加熱されなかった部分111bを除去すると、下地層110の表面上には加熱された部分111aのみが残る。これは例えば、熱転写式の印刷を行う際、インクリボンの加熱された部分のインクが紙に転写されることに似ている。   For example, a part 111 a of the transfer layer 111 is heated by laser irradiation and bonded to the base layer 110. When the unheated portion 111b of the transfer layer 111 is removed, only the heated portion 111a remains on the surface of the base layer 110. This is similar to, for example, that the ink in the heated portion of the ink ribbon is transferred to paper when performing thermal transfer printing.

図22Aに戻って説明を続ける。XYステージ8aが、基板12の保持台として用いられる。XYステージ8aは、基板12を、基板12の表面に平行な2次元面内で移動させることができる。コントローラ11によりXYステージ8aを制御し、基板12を所望のタイミングで所望の位置に移動させる。   Returning to FIG. 22A, the description will be continued. The XY stage 8 a is used as a holding table for the substrate 12. The XY stage 8 a can move the substrate 12 in a two-dimensional plane parallel to the surface of the substrate 12. The controller 11 controls the XY stage 8a to move the substrate 12 to a desired position at a desired timing.

ここで説明するレーザ加工方法の例では、ガルバノスキャナ7のX用スキャナ7aとY用スキャナ7bとが、ガルバノスキャナ7を出射したレーザビームが基板12に垂直に入射するような位置に固定されている。基板12をXYステージ8aで動かすことにより、レーザビームの基板12への入射位置を移動させる。   In the example of the laser processing method described here, the X scanner 7a and the Y scanner 7b of the galvano scanner 7 are fixed at a position where the laser beam emitted from the galvano scanner 7 enters the substrate 12 perpendicularly. Yes. By moving the substrate 12 with the XY stage 8a, the incident position of the laser beam on the substrate 12 is moved.

ボイスコイル機構9、10を用いて、マスク5から対物レンズ6までの光路長及び対物レンズ6から基板12のレーザビームの入射位置までの光路長が、マスク5の貫通孔の像が基板12の表面に所望の結像倍率(縮小率)で結像するように設定される。   Using the voice coil mechanisms 9 and 10, the optical path length from the mask 5 to the objective lens 6 and the optical path length from the objective lens 6 to the incident position of the laser beam on the substrate 12 are as follows. It is set so that an image is formed on the surface at a desired imaging magnification (reduction ratio).

図23を参照して、振り分け光学系の制御方法について説明する。図23は、契機信号sig、レーザビームlb0、lb1、lb2のタイミングチャートの一例を示す。時刻t0で、レーザビームlb0の出射が開始される。   With reference to FIG. 23, a control method of the sorting optical system will be described. FIG. 23 shows an example of a timing chart of the trigger signal sig and the laser beams lb0, lb1, and lb2. At time t0, emission of the laser beam lb0 is started.

時刻t0から時刻t1までは、契機信号sigがコントローラから送出されない。この間は、電気光学素子に電圧が印加されず、振り分け光学系からは常にレーザビームlb2が出射する。レーザビームlb1は、出射されない。この間のレーザビームlb2は、連続波となる。   From time t0 to time t1, the trigger signal sig is not sent from the controller. During this time, no voltage is applied to the electro-optic element, and the laser beam lb2 is always emitted from the sorting optical system. The laser beam lb1 is not emitted. During this time, the laser beam lb2 is a continuous wave.

時刻t1から時刻t2までは、コントローラが周期的に送出する契機信号sigに同期して、振り分け光学系の電気光学素子に電圧が印加される。   From time t1 to time t2, a voltage is applied to the electro-optical element of the sorting optical system in synchronization with the trigger signal sig that is periodically transmitted by the controller.

契機信号sigが送出されている間は電気光学素子が電圧印加状態となり、レーザビームlb0はレーザビームlb1に振り分けられる。一方、契機信号sigが送出されていない間は電気光学素子が電圧無印加状態となり、レーザビームlb0はレーザビームlb2に振り分けられる。時刻t1から時刻t2までのレーザビームlb2は、周期的に発振と停止とが繰り返されるレーザビームとなる。   While the trigger signal sig is sent, the electro-optical element is in a voltage application state, and the laser beam lb0 is distributed to the laser beam lb1. On the other hand, while the trigger signal sig is not sent, the electro-optic element is in a voltage-free state, and the laser beam lb0 is distributed to the laser beam lb2. The laser beam lb2 from time t1 to time t2 is a laser beam that is periodically oscillated and stopped.

この間欠的に出射されるレーザビームlb2において、パルス幅w1、及び、周期w2は、契機信号sigを調節することにより、任意の長さに設定できる。例えば、パルス幅w1は10μs〜数10μsとし、周期w2は数100μsとする。   In the intermittently emitted laser beam lb2, the pulse width w1 and the period w2 can be set to arbitrary lengths by adjusting the trigger signal sig. For example, the pulse width w1 is 10 μs to several tens of μs, and the period w2 is several hundreds of μs.

このように、振り分け光学系に契機信号を入力しないときには、連続的に出射するレーザビームlb2が得られ、振り分け光学系に間欠的に契機信号を入力したときには、間欠的に出射するパルスレーザビームlb2が得られる。   As described above, when the trigger signal is not input to the sorting optical system, the laser beam lb2 that is continuously emitted is obtained, and when the trigger signal is intermittently input to the sorting optical system, the pulse laser beam lb2 that is intermittently emitted is obtained. Is obtained.

さて、連続的に出射されるレーザビームlb2は、連続的に基板に照射できるため、例えば、ラインを形成する加工(下地層上に転写層をライン状に残す加工)に好適である。一方、間欠的に出射されるレーザビームlb2は、間欠的に基板に照射できるため、例えば、ドットを形成する加工(下地層上に転写層をドット状に残す加工)に好適である。   Since the laser beam lb2 emitted continuously can be irradiated onto the substrate continuously, it is suitable for, for example, processing for forming a line (processing for leaving the transfer layer in a line shape on the base layer). On the other hand, the laser beam lb2 emitted intermittently can be irradiated onto the substrate intermittently, and is suitable for, for example, processing for forming dots (processing for leaving the transfer layer on the base layer in the form of dots).

図24Aを参照して、ライン加工の方法について説明する。基板12へのレーザ照射を開始して、加工を開始する。加工の開始時に、まず、ライン103の一端の全幅上の領域が、矩形のビームスポット93により照射される。その後、レーザを連続的に照射しながら、ビームスポットがライン103の他の一端に向かうように、XYステージを一方向に移動させる。XYステージの移動方向は、矩形のビームスポット93のある辺と平行である。なお、基板上のビームスポットの移動の向きを矢印で示す。   A line processing method will be described with reference to FIG. 24A. Laser processing on the substrate 12 is started, and processing is started. At the start of processing, first, a region on the entire width of one end of the line 103 is irradiated with a rectangular beam spot 93. Thereafter, the XY stage is moved in one direction so that the beam spot is directed toward the other end of the line 103 while continuously irradiating the laser. The moving direction of the XY stage is parallel to the side where the rectangular beam spot 93 is located. The direction of movement of the beam spot on the substrate is indicated by an arrow.

ビームスポットが、ライン103の他の一端まで達したら、基板へのレーザ照射を止めて加工を終了する。このようにして、基板表面のライン状の領域がレーザ照射で加熱されることにより、下地層の表面にライン状に転写層が残ったライン103が形成される。   When the beam spot reaches the other end of the line 103, the laser irradiation to the substrate is stopped and the processing is finished. In this way, the line-shaped region on the substrate surface is heated by laser irradiation, thereby forming a line 103 in which the transfer layer remains in a line shape on the surface of the underlayer.

形成されたライン103の外形は、長さ方向の辺がビームスポット93のある辺に平行で、幅方向の辺がビームスポット93のある辺に直交する辺に平行な矩形となる。ライン103の幅は、ビームスポット93のある辺に直交する辺の長さに等しい。   The outer shape of the formed line 103 is a rectangle in which the side in the length direction is parallel to the side where the beam spot 93 is present and the side in the width direction is parallel to the side orthogonal to the side where the beam spot 93 is located. The width of the line 103 is equal to the length of the side perpendicular to the side where the beam spot 93 is located.

図24Bを参照して、ドット加工の方法について説明する。ドット加工においては、基板12に間欠的にレーザビームを照射しながら、XYステージを一方向に移動させる。XYステージの移動方向は、矩形のビームスポット94aのある辺(辺pと呼ぶ)と平行である。   A dot processing method will be described with reference to FIG. 24B. In dot processing, the XY stage is moved in one direction while intermittently irradiating the substrate 12 with a laser beam. The moving direction of the XY stage is parallel to a side (referred to as side p) where the rectangular beam spot 94a is located.

まず、1パルス目のレーザ照射の開始時に、ドット104aの一端の全幅上の領域が、矩形のビームスポット94aにより照射される。XYステージは移動しているため、この1パルス目のレーザ照射が終了するまで、ビームスポットが基板上で移動する。ビームスポットの移動の向きを矢印で示す。   First, at the start of laser irradiation of the first pulse, a region on the entire width of one end of the dot 104a is irradiated with a rectangular beam spot 94a. Since the XY stage is moving, the beam spot moves on the substrate until the laser irradiation of the first pulse is completed. The direction of movement of the beam spot is indicated by an arrow.

このようにして、基板表面のドット状の領域がレーザ照射で加熱され、下地層の表面にドット状に転写層が残ったドット104aが形成される。   In this manner, the dot-like region on the substrate surface is heated by laser irradiation, and the dots 104a are formed in which the transfer layer remains in the form of dots on the surface of the underlayer.

以後同様にして、2、3、4、5パルス目のレーザ照射によりそれぞれ、ドット104b、104c、104d、104eが形成される。なお、2、3、4、5パルス目の照射開始時にビームスポット94b、94c、94d、94eがそれぞれ照射する基板表面の領域は、ビームスポット94aが照射する基板表面の領域を、XYステージの移動方向と平行に移動させた領域に一致する。各ドットは、XYステージの移動方向と平行な直線上に並ぶ。   Thereafter, similarly, dots 104b, 104c, 104d, and 104e are formed by laser irradiation of the second, third, fourth, and fifth pulses, respectively. The substrate surface area irradiated with the beam spots 94b, 94c, 94d, and 94e at the start of irradiation of the second, third, fourth, and fifth pulses is different from the area of the substrate surface irradiated with the beam spot 94a. It corresponds to the area moved parallel to the direction. Each dot is arranged on a straight line parallel to the moving direction of the XY stage.

各ドットの外形は、ビームスポット94aの辺pに平行な辺と、ビームスポット94aの辺pに直交する辺(辺qと呼ぶ)に平行な辺を持つ矩形となる。   The outer shape of each dot is a rectangle having a side parallel to the side p of the beam spot 94a and a side parallel to a side orthogonal to the side p of the beam spot 94a (referred to as side q).

各ドットのXYステージの移動方向に直交する辺の長さは、辺qの長さに等しく、例えば辺qの長さが20μmの場合は20μmとなる。   The length of the side perpendicular to the moving direction of the XY stage of each dot is equal to the length of the side q. For example, when the length of the side q is 20 μm, the length is 20 μm.

各ドットのXYステージの移動方向に平行な辺の長さは、ビームスポットの辺pの長さ、XYステージの移動の速さ、パルスの照射時間(パルス幅)に依存する。   The length of the side of each dot parallel to the moving direction of the XY stage depends on the length of the side p of the beam spot, the moving speed of the XY stage, and the pulse irradiation time (pulse width).

例えば、ビームスポットの辺pの長さが12μm、XYステージの移動の速さが800mm/s、パルス幅が10μsであるとする。パルス幅10μsの間に、XYステージが移動する距離(つまり、基板が移動する距離)は8μmであるので、ドットのXYステージの移動方向に平行な辺の長さは、ビームスポットの辺pの長さ12μmに移動距離8μmを加えた20μmとなる。   For example, it is assumed that the length of the side p of the beam spot is 12 μm, the moving speed of the XY stage is 800 mm / s, and the pulse width is 10 μs. Since the distance that the XY stage moves during the pulse width of 10 μs (that is, the distance that the substrate moves) is 8 μm, the length of the side of the dot parallel to the moving direction of the XY stage is the length of the side p of the beam spot. This is 20 μm, which is 12 μm in length plus 8 μm of moving distance.

隣接するドット間のピッチdは、パルスの1周期の間に、XYステージが移動する距離に一致する。例えば、パルスの周期が375μsであり、XYステージの移動の速さが800mm/sである場合、ピッチdは300μmとなる。   The pitch d between adjacent dots coincides with the distance that the XY stage moves during one pulse period. For example, when the pulse period is 375 μs and the moving speed of the XY stage is 800 mm / s, the pitch d is 300 μm.

以上をまとめると、ビームスポットのサイズを辺pの長さ12μm、辺qの長さ20μmに設定し、レーザビームをパルス幅10μs、周期375μsで発振させ、XYステージを800mm/sで移動させた場合、20μm角のドットを300μmピッチで形成することができる。   In summary, the size of the beam spot is set to 12 μm in the length of side p and 20 μm in length to the side q, the laser beam is oscillated with a pulse width of 10 μs and a period of 375 μs, and the XY stage is moved at 800 mm / s. In this case, 20 μm square dots can be formed at a 300 μm pitch.

さて、基板上にそれぞれ異なる方向を有する複数のラインを加工したい場合もある。しかし、基板上のビームスポットの方向を一定にしたまま異なる方向のラインを形成すると、ラインの方向に依存してラインの幅が変わること等の問題が生じる。   In some cases, it is desired to process a plurality of lines having different directions on the substrate. However, if lines in different directions are formed while the direction of the beam spot on the substrate is kept constant, there arises a problem that the line width changes depending on the direction of the lines.

図29を参照して、このような状況の一例を説明する。図24Aを参照して説明した方法により、まず、ライン109aを形成する。次いで、ビームスポットの方向を変えずに、ライン109aと異なる方向を有するライン109bを形成する。レーザ照射の開始時に、ビームスポット99が、ライン109bの一端に照射される。ライン109bの長さ方向にXYステージを移動させながら、ビームスポットをライン109bの他の一端まで移動させて、ライン109bを形成する。   An example of such a situation will be described with reference to FIG. First, the line 109a is formed by the method described with reference to FIG. 24A. Next, a line 109b having a direction different from the line 109a is formed without changing the direction of the beam spot. At the start of laser irradiation, a beam spot 99 is irradiated to one end of the line 109b. While moving the XY stage in the length direction of the line 109b, the beam spot is moved to the other end of the line 109b to form the line 109b.

図に示すように、ライン109aの幅は、ビームスポット99の長辺の長さに等しいが、ライン109bの幅は、この長辺の長さと等しくなるとは限らない。また、ライン109bの端の辺を、ラインの長さ方向に直交するように形成できない。図22Aに示したマスク回転機構61を用いることにより、このような問題を回避することができる。   As shown in the figure, the width of the line 109a is equal to the length of the long side of the beam spot 99, but the width of the line 109b is not necessarily equal to the length of the long side. Further, the end side of the line 109b cannot be formed so as to be orthogonal to the length direction of the line. Such a problem can be avoided by using the mask rotation mechanism 61 shown in FIG. 22A.

図25は、矩形の貫通孔62を有するマスク5を保持したマスク回転機構61を示す概略図である。矩形の貫通孔62の2本の対角線が張る面は、レーザビームの光軸に対して垂直である。マスク回転機構61は、貫通孔62の矩形の対角線の交点を回転中心として、レーザビームの光軸に平行な軸の回りに、マスク5を回転する。   FIG. 25 is a schematic view showing a mask rotation mechanism 61 holding a mask 5 having a rectangular through hole 62. The surface where the two diagonal lines of the rectangular through-hole 62 extend is perpendicular to the optical axis of the laser beam. The mask rotation mechanism 61 rotates the mask 5 around an axis parallel to the optical axis of the laser beam, with the intersection of the rectangular diagonal lines of the through hole 62 as the rotation center.

マスク5の回転に対応して、基板12の表面内で貫通孔62の像が回転する。基板上の貫通孔62の矩形の像の辺を、基板表面内の任意の方向と平行にすることができる。   Corresponding to the rotation of the mask 5, the image of the through hole 62 rotates within the surface of the substrate 12. The side of the rectangular image of the through hole 62 on the substrate can be parallel to any direction within the substrate surface.

次に説明するように、加工するライン等の方向を変えるため、基板上のレーザビームの入射位置の移動方向を変える前に、マスク回転機構61によりマスク5を回転させることができる。   As will be described below, the mask 5 can be rotated by the mask rotating mechanism 61 before changing the moving direction of the incident position of the laser beam on the substrate in order to change the direction of the line to be processed.

図26を参照して、マスク回転機構を用いたラインの加工方法について説明する。図24Aを参照して説明した方法により、ライン103aを形成する。ビームスポット93aの長辺の長さが、ライン103aの幅に等しく、ビームスポット93aの短辺の方向が、ライン103aの長さ方向と平行であるとする。   With reference to FIG. 26, the processing method of the line using a mask rotation mechanism is demonstrated. The line 103a is formed by the method described with reference to FIG. 24A. It is assumed that the length of the long side of the beam spot 93a is equal to the width of the line 103a, and the direction of the short side of the beam spot 93a is parallel to the length direction of the line 103a.

ライン103aと異なる方向を有するライン103bの加工を開始する前に、マスク回転機構によりマスクを回転させ、ビームスポット93bの短辺が、ライン103bの長さ方向と平行となるようにする。そして、ライン103bの一端の全幅上にビームスポットが照射されるように、XYステージにより基板を移動させる。   Before starting the processing of the line 103b having a direction different from the line 103a, the mask is rotated by the mask rotation mechanism so that the short side of the beam spot 93b is parallel to the length direction of the line 103b. Then, the substrate is moved by the XY stage so that the beam spot is irradiated on the entire width of one end of the line 103b.

レーザビームの照射を開始し、図24Aを参照して説明したのと同様な工程により、ライン103bの長さ方向にXYステージを移動させながら、ライン103bを形成する。ライン103bの幅は、ビームスポット93bの長辺の長さに等しくなる。また、ライン103bの幅方向の辺と長さ方向の辺とは直交する。   Laser beam irradiation is started, and the line 103b is formed by moving the XY stage in the length direction of the line 103b by the same process as described with reference to FIG. 24A. The width of the line 103b is equal to the length of the long side of the beam spot 93b. In addition, the side in the width direction and the side in the length direction of the line 103b are orthogonal to each other.

このようにして、それぞれ異なる方向を有する複数のラインを、同一の幅となるように形成することができる。なお、異なる方向を有する複数のドットを、大きさ、形状を変えずに形成するために、マスク回転機構を用いることもできる。   In this way, a plurality of lines having different directions can be formed to have the same width. A mask rotation mechanism can also be used to form a plurality of dots having different directions without changing the size and shape.

周期的な契機信号により振り分け光学系を制御し、レーザビームをパルス化する例を説明したが、契機信号は周期的でなくてもよい。例えば、等しくないピッチで複数のドットを形成したい場合に、周期的ではない契機信号を用いることができる。また、レーザビームのパルス幅は一定でなくともよい。形成するドットのサイズ等に応じて適宜設定すればよい。   Although the example in which the sorting optical system is controlled by the periodic trigger signal and the laser beam is pulsed has been described, the trigger signal may not be periodic. For example, when it is desired to form a plurality of dots at unequal pitches, a non-periodic trigger signal can be used. Further, the pulse width of the laser beam need not be constant. What is necessary is just to set suitably according to the size etc. of the dot to form.

基板上のビームスポットの形状や大きさを変えることで、ラインの幅やドットの大きさ等を調節することができる。マスクの交換により、ビームスポットの形状や大きさを変えることができる。また、結像倍率(縮小率)を変えることにより、ビームスポットの大きさを変えることもできる。   By changing the shape and size of the beam spot on the substrate, the line width, dot size, and the like can be adjusted. By changing the mask, the shape and size of the beam spot can be changed. Also, the size of the beam spot can be changed by changing the imaging magnification (reduction ratio).

基板表面にライン状あるいはドット状に転写層が残る加工を例に説明したが、レーザ照射により基板表面がライン状あるいはドット状に掘られるような加工であってもよい。   Although the processing in which the transfer layer remains on the surface of the substrate in the form of lines or dots has been described as an example, the processing may be such that the surface of the substrate is dug into a shape of lines or dots by laser irradiation.

マスクの貫通孔の形状は矩形に限らず、形成したいドットやラインの形状に応じて適宜選択すればよい。   The shape of the through hole of the mask is not limited to a rectangle, and may be appropriately selected according to the shape of a dot or line to be formed.

基板上のレーザビームの入射位置を、XYステージにより移動させる例を説明したが、入射位置は、ガルバノスキャナでレーザビームの進行方向を振ることで移動させることもできる。   Although the example in which the incident position of the laser beam on the substrate is moved by the XY stage has been described, the incident position can also be moved by shaking the traveling direction of the laser beam with a galvano scanner.

次に、図27Aを参照して、2台のレーザ光源を有し、1台のレーザ光源はパルスレーザビームを、もう1台のレーザ光源は連続波レーザビームを出射する、第7の実施例によるレーザ加工装置について説明する。   Next, referring to FIG. 27A, the seventh embodiment has two laser light sources, one laser light source emits a pulsed laser beam, and the other laser light source emits a continuous wave laser beam. A laser processing apparatus will be described.

レーザ光源1aは、例えば、波長変換ユニットを含むNd:YAGレーザ発振器であり、Nd:YAGレーザの第4高調波(波長266nm)のパルスレーザビームを出射する。パルス幅は、例えば10nsである。レーザ光源1aが出射したパルスレーザビームは、半波長板69aに入射し、偏光板67に対してP波となるような直線偏光にされる。   The laser light source 1a is, for example, an Nd: YAG laser oscillator including a wavelength conversion unit, and emits a pulse laser beam of the fourth harmonic (wavelength 266 nm) of the Nd: YAG laser. The pulse width is 10 ns, for example. The pulse laser beam emitted from the laser light source 1 a is incident on the half-wave plate 69 a and is linearly polarized so as to be a P wave with respect to the polarizing plate 67.

レーザ光源1bは、例えば、半導体レーザ発振器であり、波長808nmの連続波レーザビームを出射する。レーザ光源1bが出射した連続波レーザビームは、半波長板69bに入射し、偏光板67に対してS波となるような直線偏光にされる。   The laser light source 1b is a semiconductor laser oscillator, for example, and emits a continuous wave laser beam having a wavelength of 808 nm. The continuous wave laser beam emitted from the laser light source 1 b enters the half-wave plate 69 b and is linearly polarized so as to be an S wave with respect to the polarizing plate 67.

半波長板69aを出射したパルスレーザビームは、ビーム径を拡大して平行光とするエキスパンダ3aと、例えば矩形の貫通孔を有するマスク5とを通過し、偏光板67の表側の面に入射角45°で入射する。   The pulsed laser beam emitted from the half-wave plate 69 a passes through the expander 3 a that expands the beam diameter to parallel light and the mask 5 having, for example, a rectangular through hole, and is incident on the front surface of the polarizing plate 67. Incident at an angle of 45 °.

半波長板69bを出射した連続波レーザビームは、ビーム径を拡大して平行光とするエキスパンダ3bを通過し、折り返しミラー68で反射され、偏光板67の裏側の面に入射角45°で入射する。   The continuous wave laser beam emitted from the half-wave plate 69 b passes through the expander 3 b that expands the beam diameter to be parallel light, is reflected by the folding mirror 68, and is incident on the back surface of the polarizing plate 67 at an incident angle of 45 °. Incident.

偏光板67は、P波であるパルスレーザビームを透過させ、S波である連続波レーザビームを反射する。偏光板67により、レーザ光源1aから出射したパルスレーザビームと、レーザ光源1bから出射した連続波レーザビームとが同一の光軸上に重畳される。   The polarizing plate 67 transmits a pulsed laser beam that is a P wave and reflects a continuous wave laser beam that is an S wave. By the polarizing plate 67, the pulse laser beam emitted from the laser light source 1a and the continuous wave laser beam emitted from the laser light source 1b are superimposed on the same optical axis.

偏光板67を通過したパルスレーザビームと、偏光板67に反射された連続波レーザビームとは、対物レンズ6で集束され、ガルバノスキャナ7を通過し、基板12に入射する。   The pulse laser beam passing through the polarizing plate 67 and the continuous wave laser beam reflected by the polarizing plate 67 are focused by the objective lens 6, pass through the galvano scanner 7, and enter the substrate 12.

基板12の保持台として用いられるXYステージ8aが、基板12を、基板12の表面に平行な2次元面内で移動させることができる。コントローラ11によりXYステージ8aを制御し、基板12を所望のタイミングで所望の位置に移動させる。   An XY stage 8 a used as a holding table for the substrate 12 can move the substrate 12 in a two-dimensional plane parallel to the surface of the substrate 12. The controller 11 controls the XY stage 8a to move the substrate 12 to a desired position at a desired timing.

ここで説明するレーザ加工方法の例では、ガルバノスキャナ7のX用スキャナ7aとY用スキャナ7bとが、ガルバノスキャナ7を出射したレーザビームが基板12に垂直に入射するような位置に固定されている。 基板12をXYステージ8aで動かすことにより、レーザビームの基板12への入射位置を移動させる。   In the example of the laser processing method described here, the X scanner 7a and the Y scanner 7b of the galvano scanner 7 are fixed at a position where the laser beam emitted from the galvano scanner 7 enters the substrate 12 perpendicularly. Yes. By moving the substrate 12 with the XY stage 8a, the incident position of the laser beam on the substrate 12 is moved.

ボイスコイル機構9、10がそれぞれ、マスク5、対物レンズ6の位置を、レーザ光源1aから出射されるパルスレーザビームの進行方向に平行に移動させる。マスク5の貫通孔の像は、マスク5および対物レンズ6の位置を調節して、基板12の表面に所望の結像倍率(縮小率)で結像させる。   The voice coil mechanisms 9 and 10 respectively move the positions of the mask 5 and the objective lens 6 in parallel with the traveling direction of the pulse laser beam emitted from the laser light source 1a. The image of the through hole of the mask 5 is imaged on the surface of the substrate 12 at a desired imaging magnification (reduction ratio) by adjusting the positions of the mask 5 and the objective lens 6.

図27Bを参照して、加工対象物である基板12について説明する。下地層120の表面上に、表層121が形成されている。下地層120は例えば、液晶表示装置のカラーフィルタであり、厚さ1μmの、ポリイミド系樹脂やアクリル系樹脂等からなる樹脂層である。表層121は例えば、厚さ0.5μmのITO膜である。   With reference to FIG. 27B, the board | substrate 12 which is a process target object is demonstrated. A surface layer 121 is formed on the surface of the foundation layer 120. The underlayer 120 is, for example, a color filter of a liquid crystal display device, and is a resin layer made of polyimide resin, acrylic resin, or the like having a thickness of 1 μm. The surface layer 121 is, for example, an ITO film having a thickness of 0.5 μm.

レーザ照射により表層121のみを除去する場合、下地層120が表層121よりも加工されやすいため、表層121のみを加工することは難しい。例えば、基板にレーザを照射したとき、表層121が直接的に加工されないうちに、下地層120に伝わった熱の影響で下地層120が爆発的に飛散し、それに伴い表層121が吹き飛ばされてしまうことが起こる。   When only the surface layer 121 is removed by laser irradiation, it is difficult to process only the surface layer 121 because the underlayer 120 is more easily processed than the surface layer 121. For example, when the substrate is irradiated with a laser, the ground layer 120 explodes due to the effect of heat transmitted to the ground layer 120 before the surface layer 121 is directly processed, and the surface layer 121 is blown away accordingly. Things happen.

本発明者は、基板に予熱を与えた後にレーザ照射を行うことで、表層121のみを加工することが容易になることを見出した。図27Aに示したレーザ加工装置において、レーザ光源1bから出射した連続波レーザビームにより基板12を予熱し、レーザ光源1aから出射したパルスレーザビームにより穴等の加工を行う。   The present inventor has found that it is easy to process only the surface layer 121 by performing laser irradiation after preheating the substrate. In the laser processing apparatus shown in FIG. 27A, the substrate 12 is preheated by the continuous wave laser beam emitted from the laser light source 1b, and holes and the like are processed by the pulse laser beam emitted from the laser light source 1a.

次に図28A〜28Cを参照し、基板上の被加工点に、連続波レーザで予熱を与えた後に、パルスレーザを照射して、穴を形成する方法の一例を説明する。   Next, with reference to FIGS. 28A to 28C, an example of a method of forming holes by irradiating a pulsed laser after preheating a processing point on a substrate with a continuous wave laser will be described.

図28Aに示すように、連続波レーザビーム(円形のビームスポット95で示す)が照射されている基板12の表面に、被加工点105a、105b、105cが画定されている。被加工点105a〜105cを結ぶ直線上に、ビームスポット95の中心が位置する。この直線と平行にXYステージを動かし、被加工点105a〜105cをビームスポット95の方に移動させる。   As shown in FIG. 28A, processed points 105a, 105b, and 105c are defined on the surface of the substrate 12 irradiated with a continuous wave laser beam (indicated by a circular beam spot 95). The center of the beam spot 95 is located on a straight line connecting the processing points 105a to 105c. The XY stage is moved in parallel with the straight line, and the processing points 105 a to 105 c are moved toward the beam spot 95.

図28Bに示すように、被加工点105aがビームスポット95の縁に到達すると、被加工点105aに、連続波レーザが照射されて予熱の供給が開始される。   As shown in FIG. 28B, when the processing point 105a reaches the edge of the beam spot 95, the processing point 105a is irradiated with a continuous wave laser and supply of preheating is started.

図28Cに示すように、被加工点105aがビームスポット95の中心に到達したとき、ビームスポット95の中心に、1ショットのパルスレーザの照射を行う。パルスレーザのビームスポットを、ビームスポット96で示す。   As shown in FIG. 28C, when the processing point 105 a reaches the center of the beam spot 95, one-shot pulse laser irradiation is performed on the center of the beam spot 95. The beam spot of the pulse laser is indicated by a beam spot 96.

被加工点105aは、ビームスポット95の縁から中心まで移動する間に予熱されている。予熱された被加工点105aにパルスレーザを照射することにより、下地層が加工されることを抑制して基板の表層に穴を形成できる。   The workpiece point 105 a is preheated while moving from the edge to the center of the beam spot 95. By irradiating the preheated processing point 105a with a pulse laser, it is possible to suppress the processing of the base layer and to form a hole in the surface layer of the substrate.

基板12を引き続き移動させ、被加工点105aと同様に、被加工点105b、105cにも穴を形成する。   The substrate 12 is continuously moved to form holes in the processing points 105b and 105c as well as the processing point 105a.

予熱に用いる連続波レーザビームの照射条件は、例えば、ビームスポットを直径20mmの円形状とし、基板表面でのパワー密度を0.1W/cm2とする。加工に用いるパル
スレーザビームの照射条件は、例えば、ビームスポットを20μm角の正方形とし、基板表面でのパルスエネルギ密度を0.1〜0.4J/cm2とする。
The irradiation conditions of the continuous wave laser beam used for preheating are, for example, a beam spot having a circular shape with a diameter of 20 mm, and a power density on the substrate surface of 0.1 W / cm 2 . The irradiation condition of the pulse laser beam used for processing is, for example, that the beam spot is a 20 μm square and the pulse energy density on the substrate surface is 0.1 to 0.4 J / cm 2 .

なお、被加工点が予熱される時間は、被加工点が連続波レーザのビームスポットの半径の長さ分移動する時間にほぼ等しい。この時間は、例えば、ビームスポットの半径を10mmとし、XYステージの移動速さを800mm/sとすると、約0.13秒となる。パルスレーザを、連続波レーザビームのビームスポットの中心に照射することで、XYステージの移動方向をさまざまに変えても、予熱時間を揃えて加工を行うことが容易になる。   Note that the time during which the workpiece point is preheated is approximately equal to the time during which the workpiece point moves by the length of the radius of the beam spot of the continuous wave laser. For example, when the radius of the beam spot is 10 mm and the moving speed of the XY stage is 800 mm / s, this time is about 0.13 seconds. By irradiating the center of the beam spot of the continuous wave laser beam with the pulse laser, it becomes easy to perform processing with the same preheating time even if the moving direction of the XY stage is changed variously.

連続波レーザの照射により基板表面に与えた予熱は、下地層まで伝わるので、与える予熱が多すぎると下地層が加工されてしまう。したがって、予熱は、下地層の温度が、下地層が加工されないような温度以下に留まるように供給する必要がある。例えば、下地層の温度が、下地層の素材の融点以下に留まるようにすることが必要である。   Since the preheating applied to the substrate surface by the irradiation of the continuous wave laser is transmitted to the base layer, the base layer is processed if too much preheating is applied. Therefore, it is necessary to supply the preheating so that the temperature of the underlayer remains below the temperature at which the underlayer is not processed. For example, it is necessary to keep the temperature of the underlayer below the melting point of the material of the underlayer.

ITO膜は、可視光に対して透明であるが、例えば波長808nmの近赤外線に対する吸収係数はゼロではない。したがって、この波長の光をITO膜の予熱に用いることができる。ITOの吸収係数がより大きな波長(例えば1064nm近傍の波長)の光を用いれば、予熱の効率向上が期待される。   The ITO film is transparent to visible light, but the absorption coefficient for near infrared rays having a wavelength of 808 nm, for example, is not zero. Therefore, light of this wavelength can be used for preheating the ITO film. If light having a larger ITO absorption coefficient (for example, a wavelength in the vicinity of 1064 nm) is used, an improvement in preheating efficiency is expected.

パルスレーザビームと連続波レーザビームとを同一の光軸上に重畳させて基板に照射する例を説明したが、両レーザビームは同一の光軸上になくともよい。連続波レーザビームのビームスポットの内部に、パルスレーザビームのビームスポットが含まれるようにして、両レーザビームを基板に照射すれば、被加工点が連続波レーザビームのビームスポットの縁に達してから、パルスレーザのビームスポットの位置に到達するまで、被加工点に予熱を供給することができる。   The example in which the pulse laser beam and the continuous wave laser beam are superimposed on the same optical axis to irradiate the substrate has been described. However, both laser beams may not be on the same optical axis. If the beam spot of the pulsed laser beam is included in the beam spot of the continuous wave laser beam and both laser beams are irradiated onto the substrate, the processing point reaches the edge of the beam spot of the continuous wave laser beam. Until the position of the beam spot of the pulse laser is reached, preheating can be supplied to the processing point.

ただし、予熱を与えるためには、被加工点が、連続波レーザビームのビームスポットの内部を通った後に、パルスレーザビームの照射位置に到達するようにする必要がある。したがって、パルスレーザビームの照射位置は、被加工点が連続波レーザビームのビームスポットの外周に接触した時点の被加工点の位置と一致しないようにする必要がある。   However, in order to give preheating, it is necessary that the processing point reaches the irradiation position of the pulse laser beam after passing through the inside of the beam spot of the continuous wave laser beam. Therefore, it is necessary that the irradiation position of the pulse laser beam does not coincide with the position of the processing point when the processing point comes into contact with the outer periphery of the beam spot of the continuous wave laser beam.

穴を形成する例を説明したが、複数の穴を連続するように形成して、溝を形成してもよい。   Although an example in which holes are formed has been described, a plurality of holes may be formed continuously to form grooves.

基板上のレーザビームの入射位置を、XYステージにより移動させる例を説明したが、入射位置は、ガルバノスキャナでレーザビームの進行方向を振ることで移動させることもできる。   Although the example in which the incident position of the laser beam on the substrate is moved by the XY stage has been described, the incident position can also be moved by shaking the traveling direction of the laser beam with a galvano scanner.

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。   As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

図1は、本発明の第1の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a laser processing apparatus for performing a laser processing method according to a first embodiment of the present invention. 図2は、第1の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置における、レーザビームの光路を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an optical path of a laser beam in the laser processing apparatus for performing the laser processing method according to the first embodiment. 図3A及び図3Bは、レーザビームの照射により加工された基板の概略を示す平面図である。3A and 3B are plan views schematically showing the substrate processed by laser beam irradiation. 図4Aは、マスクの貫通孔の一例であり、図4Bは、図4Aに示した貫通孔が、基板上に結像されたとき、基板に開けられる穴を示した概略図である。FIG. 4A is an example of a through hole of a mask, and FIG. 4B is a schematic view showing a hole that can be opened in the substrate when the through hole shown in FIG. 4A is imaged on the substrate. 図5Aは、レーザ光源から出射されたパルスレーザビームの断面における、1パルス当たりのエネルギ密度を示す概略的なグラフであり、図5Bは、円錐光学系によりパルスエネルギ密度分布を変換されたパルスレーザビームの断面における、1パルス当たりのエネルギ密度を示す概略的なグラフであり、図5Cは、図5Bに示すパルスエネルギ密度分布を有するパルスレーザビームによって加工された穴の概略的な断面図である。FIG. 5A is a schematic graph showing energy density per pulse in a cross section of a pulse laser beam emitted from a laser light source, and FIG. 5B is a pulse laser in which a pulse energy density distribution is converted by a cone optical system. 5C is a schematic graph showing energy density per pulse in a cross section of the beam, and FIG. 5C is a schematic cross sectional view of a hole machined by a pulsed laser beam having a pulse energy density distribution shown in FIG. 5B. . 図6は、第1の実施例の変形例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a laser processing apparatus that performs a laser processing method according to a modification of the first embodiment. 図7は、光路調節機構を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing an optical path adjusting mechanism. 図8A及び図8Bは、搬送機構を示す概略図である。8A and 8B are schematic views showing the transport mechanism. 図9は、従来のレーザスクライビング装置の概略図である。FIG. 9 is a schematic view of a conventional laser scribing apparatus. 図10A及び図10Bは、従来のレーザスクライビング装置で加工された基板の概略的な平面図である。10A and 10B are schematic plan views of a substrate processed by a conventional laser scribing apparatus. 図11は、従来のレーザスクライビング装置で加工された基板の概略的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a substrate processed by a conventional laser scribing apparatus. 図12Aは、第2の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図であり、図12Bは、第2の実施例の変形例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図である。FIG. 12A is a schematic view of a laser processing apparatus that performs a laser processing method according to the second embodiment, and FIG. 12B is a schematic view of a laser processing apparatus that performs a laser processing method according to a modification of the second embodiment. . 図13は、第2の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置における、レーザビームの光路を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic view showing an optical path of a laser beam in a laser processing apparatus that performs the laser processing method according to the second embodiment. 図14は、第2の実施例の変形例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置における、レーザビームの光路を示す概略図である。FIG. 14 is a schematic view showing an optical path of a laser beam in a laser processing apparatus that performs a laser processing method according to a modification of the second embodiment. 図15Aは、第3の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図であり、図15Bは、1次集光レンズの他の構成例を示す概略図である。FIG. 15A is a schematic diagram of a laser processing apparatus that performs the laser processing method according to the third embodiment, and FIG. 15B is a schematic diagram illustrating another configuration example of the primary condenser lens. 図16は、2次集光レンズの構成例を示す概略図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a secondary condenser lens. 図17は、第4の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図である。FIG. 17 is a schematic view of a laser processing apparatus for performing the laser processing method according to the fourth embodiment. 図18Aは、アパーチャ傾斜機構で回転されたアパーチャの、アパーチャ傾斜機構の回転軸方向から見た概略図であり、図18Bは、アパーチャ傾斜機構で回転されたアパーチャの、レーザビームの光軸方向から見た概略図であり、図18Cは、アパーチャ傾斜機構とアパーチャ回転機構により回転されたアパーチャの、レーザビームの光軸方向から見た概略図である。FIG. 18A is a schematic view of the aperture rotated by the aperture tilt mechanism as seen from the direction of the rotation axis of the aperture tilt mechanism, and FIG. 18B shows the aperture rotated by the aperture tilt mechanism from the optical axis direction of the laser beam. FIG. 18C is a schematic view of the aperture rotated by the aperture tilt mechanism and the aperture rotation mechanism, as viewed from the optical axis direction of the laser beam. 図19は、第5の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図である。FIG. 19 is a schematic view of a laser processing apparatus for performing the laser processing method according to the fifth embodiment. 図20は、近接マスクを用いたレーザ加工方法における転写精度に関するシミュレーションの結果を示す、貫通孔の像が投影された基板の平面図である。FIG. 20 is a plan view of a substrate on which an image of a through hole is projected, showing a result of a simulation regarding transfer accuracy in a laser processing method using a proximity mask. 図21は、ある転写の精度で加工が行われるときに、レーザビームの拡がり角と近接ギャップとが満たす関係を概略的に示すグラフである。FIG. 21 is a graph schematically showing the relationship between the divergence angle of the laser beam and the proximity gap when processing is performed with a certain transfer accuracy. 図22Aは、第6の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図であり、図22Bは、基板の概略的な断面図である。FIG. 22A is a schematic view of a laser processing apparatus for performing a laser processing method according to the sixth embodiment, and FIG. 22B is a schematic cross-sectional view of a substrate. 図23は、第6の実施例によるレーザ加工装置を用いてレーザ加工を行う場合の、契機信号及びレーザビームのタイミングチャートの一例である。FIG. 23 is an example of an opportunity signal and a laser beam timing chart when performing laser processing using the laser processing apparatus according to the sixth embodiment. 図24Aは、ラインを形成した基板の概略的な平面図であり、図24Bは、ドットを形成した基板の概略的な平面図である。FIG. 24A is a schematic plan view of the substrate on which lines are formed, and FIG. 24B is a schematic plan view of the substrate on which dots are formed. 図25は、マスクを保持したマスク回転機構を示す概略図である。FIG. 25 is a schematic view showing a mask rotation mechanism holding a mask. 図26は、マスク回転機構を用いてラインを形成した基板の概略的な平面図である。FIG. 26 is a schematic plan view of a substrate on which lines are formed using a mask rotation mechanism. 図27Aは、第7の実施例によるレーザ加工方法を行うレーザ加工装置の概略図であり、図27Bは、基板の概略的な断面図である。FIG. 27A is a schematic view of a laser processing apparatus for performing a laser processing method according to the seventh embodiment, and FIG. 27B is a schematic cross-sectional view of a substrate. 図28A、図28B及び図28Cは、被加工点とビームスポットの位置関係を説明するための、基板の平面図である。FIG. 28A, FIG. 28B, and FIG. 28C are plan views of the substrate for explaining the positional relationship between the processing point and the beam spot. 図29は、マスク回転機構を用いずにラインを形成した基板の概略的な平面図である。FIG. 29 is a schematic plan view of a substrate on which lines are formed without using a mask rotation mechanism.

Claims (2)

定の拡がり角を有するように調整されたレーザビームの進行方向を振りながら、加工対象物の表面と平行に該表面から所定の距離だけ離れた位置に配置され、貫通孔を有する近接マスクに、該レーザビームを照射し、該貫通孔を通過したレーザビームを該加工対象物の表面に入射させて、該貫通孔の形状を該加工対象物の表面に転写する工程と、
前記所定の拡がり角及び前記所定の距離を、前記所定の距離が0.5mm以下で前記所定の拡がり角が0.5mrad以下の範囲内、または、前記所定の距離が0.5mmより大きく2.0mm以下で前記所定の拡がり角が0.1mrad以下の範囲内で設定する工程と
を含むレーザ加工方法。
Waving the traveling direction of the adjusted laser beam to have a spread angle of Jo Tokoro, disposed from the surface parallel to the surface of the object positioned at a predetermined distance, a proximity mask having through holes Irradiating the laser beam, causing the laser beam that has passed through the through hole to enter the surface of the workpiece, and transferring the shape of the through hole to the surface of the workpiece;
1. The predetermined spread angle and the predetermined distance are within a range where the predetermined distance is 0.5 mm or less and the predetermined spread angle is 0.5 mrad or less, or the predetermined distance is greater than 0.5 mm. A step of setting the predetermined divergence angle within a range of 0.1 mrad or less at 0 mm or less .
定の拡がり角を有するように調整されたレーザビームの進行方向を振りながら、加工対象物の表面と平行に該表面から所定の距離だけ離れた位置に配置され、貫通孔を有する近接マスクに、該レーザビームを照射し、該貫通孔を通過したレーザビームを該加工対象物の表面に入射させて、該貫通孔の形状を該加工対象物の表面に転写する工程と、
前記所定の拡がり角と前記所定の距離の少なくとも一方を、該貫通孔の形状が該加工対象物の表面に転写される精度と、レーザビームの拡がり角と、前記近接マスクと前記加工対象物の表面との間の距離とに関して予め求められた関係に基づいて設定する工程と
を含むレーザ加工方法。
Waving the traveling direction of the adjusted laser beam to have a spread angle of Jo Tokoro, disposed from the surface parallel to the surface of the object positioned at a predetermined distance, a proximity mask having through holes Irradiating the laser beam, causing the laser beam that has passed through the through hole to enter the surface of the workpiece, and transferring the shape of the through hole to the surface of the workpiece;
At least one of the predetermined divergence angle and the predetermined distance, the accuracy with which the shape of the through-hole is transferred to the surface of the workpiece, the divergence angle of the laser beam, the proximity mask and the workpiece And a step of setting based on a relationship obtained in advance with respect to the distance to the surface.
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