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JPS62244592A - Laser processing equipment - Google Patents

Laser processing equipment

Info

Publication number
JPS62244592A
JPS62244592A JP61086880A JP8688086A JPS62244592A JP S62244592 A JPS62244592 A JP S62244592A JP 61086880 A JP61086880 A JP 61086880A JP 8688086 A JP8688086 A JP 8688086A JP S62244592 A JPS62244592 A JP S62244592A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
power supply
output
workpiece
oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP61086880A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0346231B2 (en
Inventor
Seiji Imamura
清治 今村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd filed Critical Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Priority to JP61086880A priority Critical patent/JPS62244592A/en
Publication of JPS62244592A publication Critical patent/JPS62244592A/en
Publication of JPH0346231B2 publication Critical patent/JPH0346231B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/362Laser etching
    • B23K26/364Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/40Removing material taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16Composite materials, e.g. fibre reinforced
    • B23K2103/166Multilayered materials
    • B23K2103/172Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【発明の属する技術分野】[Technical field to which the invention pertains]

この発明は、例えば太陽電池としての薄膜型光電変換基
板を被加工物として、該被加工物の加工面上にレーザ光
を照射してレーザスクライブ加工を施すことにより、薄
膜加工面に所定パターンの開溝を形成するレーザ加工装
置に関する。
This invention uses a thin film type photoelectric conversion substrate as a workpiece, for example, as a solar cell, and performs laser scribing by irradiating the workpiece surface with laser light, thereby forming a predetermined pattern on the thin film processing surface. The present invention relates to a laser processing device for forming open grooves.

【従来技術とその問題点】[Prior art and its problems]

従来より頭記した光電変換基板を対象に、絶縁基板上に
成層した第1の導電性被膜をレーザスクライブ加工して
所定形状の第1の開溝を形成してパターニングを行い、
次に前記導電性被膜の上にアモルファス半導体被膜を成
膜した後に前記第1の開溝を基準として所定位置にレー
ザスクライブ加工を施して半導体被膜に第2の開溝を形
成してパターニングを行い、さらに半導体被膜の上に第
2の導電性被膜を形成した後に前記した第2の開溝を基
準にレーザスクライブ加工により所定位置に第3の開溝
を形成して回路のパターニングを行うようにしたレーザ
光による薄膜のパターニング加工方法が知られている。 次に上記したレーザスクライブ加工を行うための従来に
おけるレーザ加工装置を第5図に示して説明する0図に
おいて、1は先記した光電変換基板等の被加工物2を搭
載したX−Y軸駆動テーブル、3は例えばYAGレーザ
発振器、4はレーザ電源、5はコリメータレンズ6、ダ
イクロイックミラー7、集光レンズ8がら成るレーザ光
学系、9は運転制御装置、10は被加工物2の位置決め
ピンである。 かかる構成で加工の際には運転制御装W9からの指令で
レーザ発振器3より発振したレーザ光11はコリメータ
レンズ6、ダイクロイックミラー7゜集光レンズ8を経
由して被加工物2の加工面に照射され、一方ではレーザ
光の照射に連動して運転制御装置9の数値制御によりx
−y軸駆動テーブル1が所定のパターンにしたがってX
軸、Y軸方向に移動制御され、これによりレーザ光の照
射スポットが被加工面上を走査してレーザスクライブ加
工を行い、所定の回路パターンに対応する開溝12を形
成する。 ところで前記構成におけるレーザ発振器3から発振出射
されたレーザ光11のビームスポットは通常断面円形状
であり、該レーザ光をそのままコリメータレンズ6、集
光レンズ8を通じて被加工面上に照射してレーザスクラ
イブ加工を行う従来のレーザ加工方式では、レーザ光の
集光スポットの形状が第6図の(イ)で示すように円形
状を呈しており、その集光径方向の光強度の密度分布は
図示(ロ)のように集光スポットの中心部でエネルギー
密度が最も高く、スポット周辺部に向けてエネルギー密
度が急激に減衰する一種のガウシアン分布を呈している
。 しかして上記のようにレーザ光の集光スポットが円形状
でかつその光強度密度分布がガウシアン分布を呈してい
るパルスレーザ光の集光スポットをそのまま被加工面に
照射し、かつ所定のパターンにしたがって走査しながら
レーザスクライブ加工を行う従来の加工方式では、次記
のような問題点がある。すなわち円形状の集光スポット
をそのまま被加工面に照射し、その照射スポットを被加
工面に走査して均一幅の開溝12を形成するには、第7
図のように開溝12に沿って照射スポット0)の繰り返
しパルスを細かく重ね合わせながら矢印X方向に走査し
て繰り返し照射を行わなければならず、結果的に照射ス
ポットの重ね合わせによるロス分が大きくなって開溝1
2を形成する加工速度が遅くなる。逆にレーザ加工速度
を高めるようにテーブル1の移動速度を早め、繰り返し
パルスの照射スポットと次の照射スポットとの間のピッ
チ間隔を第8図のように広げて照射スポットの重なり幅
を小幅にすると、開溝12の側縁が波形を呈するように
なって均一幅の開溝を形成することが困難となる。 また加工速度を高める別な手段として繰り返しパルスの
数を増加させると、1パルス当たりのエネルギーが減少
するというレーザ発振特性があるため繰り返しパルスの
数を増加させるにも限度があり、かつ光強度密度の分布
がガウシアン分布を呈するようなレーザ発振器の出力は
高々12W程度膓りあって1パルス当たりの出力エネル
ギーの増加は麦稈期待できない、したがって繰り返しパ
ルスの数を増加させる方法は必ずしもレーザスクライブ
加工の高速化に寄与しない。 さらに前記のように照射スポットの光強度分布はその中
心部分で高いエネルギー密度を呈するガウシアン分布で
あることから、例えば第9図に示すように薄膜型光電変
換基板を対象に、その絶縁基板13の上に第1の導電性
被膜14を成層して第1の開溝15をレーザスクライブ
加工した後に、この上に成層されたアモルファスの半導
体波It!16について第2の開溝17をレーザスクラ
イブ加工して形成した際には、前記したレーザ光の照射
スポットの光強度分布に起因して開溝17の溝底加工面
が平坦とならず、図示のように開溝17の加工深さが溝
の中央部で局部的に過度となって極端に深まり、加工深
さが第1の導電性被膜14にまで達してこの被WA14
に加工損傷を与えるとともに、開溝内の側縁部では逆に
加工深さが不足して溶融残存物18が残留するようにな
る。また開溝17の開口縁には突起物19や飛散物20
の付着等も生じやすい、しかも図示のように薄膜積層体
としてなる光電変換素子等の薄膜を被加工物としてここ
に選択的に開溝を形成して積層領域を分離加工するに際
し、前記のような開溝17に加工面の不均一、下層被膜
への加工損傷等が発生すると、積層領域の短絡、抵抗の
増大につながって光電変換効率を低める等、製品として
の特性のバラツキが大となって製品の歩留りが低下する
不具合を招くことになる。 さらに加えて第5図に示した従来方式のレーザ加工装置
のままでは、レーザ発振器3から発振するレーザ光11
がコリメータレンズ6、ダイクロインクミラー7を経て
集光レンズ8まで進む間でレーザ光の途中の光路が多少
でも変化すると被加工面上の照射スポット径も変化する
等の理由から、レーザ光学系5を例えばプロッタにより
移動制御してレーザ光を走査させる方法は精密を要する
薄膜のレーザバターニング加工には加工のバラツキが生
じやすく不適当であり、この結果として従来のレーザ光
伝送方式ではレーザ光学系5を固定配備し相対的に被加
工物2をX−Yテーブル1で移動制御して照射レーザ光
の走査を行わざるを得なかった。しかもこのようなテー
ブル移動制御方式により例えば400 x 1200鶴
程度の大形寸法の薄膜型光電変換基板をレーザスクライ
ブ加工するには、X−Y軸駆動テーブルの最大ストロー
クを少なくとも2400m以上とする必要があり、これ
では加工設備の占有設置面積が増大し、かつX−Y軸駆
動テーブルが大形1重量物となって高速加工が困難であ
り、したがって製品加工の量産化には不向きである。 また第9図におけるアモルファスの半導体被膜16に付
き、第1の導電性被膜14に加工された第1の開溝15
を基準として所定の位置に第2の開溝17をレーザスク
ライブ加工するに際して被加工物2を正しく位置決めす
るには、第5図に示したようにあらかじめ基準出しされ
た位置決めビンlOを被加工物の側縁に沿って3点ない
し4点配置して置き、被加工物2.すなわち前記薄膜型
光電変換基板を位置決めピン10へ押し当てたこの状態
で監視光学系21のモニターテレビ22を見なからX−
Y軸駆動テーブル1を微調整して第1の開溝15を基準
に第2の開溝17に対する加工位置の位置合わせを行う
方法が採用されている。しかしこのような位置決め方法
は、例えば400 X 1200mのように大型基板に
なる程その位置決めは調整が難しく、かつその位置決め
作業に手間と時間を要することになる0例えば第9図に
示すように第1の開溝15の開口縁と第2の開港17の
開口縁との間隔28を0から2071m1程度に保つよ
うに位置決めする場合について説明すると、レーザスク
ライブ加工によって形成する第1の開溝15の線(以下
開溝線という)に沿って平行に第2の開溝17の開溝線
をレーザスクライブ加工によって形成するとき、100
xlOOm1基板ならば第1の開溝線と第2の開溝線の
平行度θは少なくとも20#11 / 100 fl、
つまりθ# 0.01度であるが、400 X 120
(lfi基板では第1の開溝線と第2の開溝線の平行度
θ1は少なくとも20μ/1200鶴、つまりθ’ #
0.00096 I=I0.001度となり平行度が約
10倍高くなり、その位置決め設定が極めて困難となる
。 さらに別な問題として前記11膜型光電変換基板のよう
な極めて精密さを要するレーザスクライブ加工を行う場
合に、従来装置では次記のようなレーザ出力の低下や変
動によって開溝に欠陥が生じるという欠点がある。すな
わち例えばシングルモード連続発振型YAGレーザ(Q
スイッチ付)発振器では、励起用ランプ電流の不安定性
のため電源電圧を一定とすると第10図(alに示すよ
うにレーザ出力は平均出力に対して短周期で変動する。 特にこの傾向は低電流域設定の場合で大であり、励起用
ランプ電流の変動が大きくなってレーザ出力の変動幅も
増大し、この結果レーザスクライブ加工により形成され
る開溝の深さのばらつきを生じ易くなる。 さらに量産加工のためにレーザ発振器を長時間稼動させ
るような場合には、第1O図山)のように励起用ランプ
の寿命によりレーザ発振器の出力が稼働時間の経過とと
もに低下する傾向を示す。あるいは工場設備の電源変動
などによってもレーザのザ出力の変動は長時間連続して
製品加工を行う場合にレーザスクライブ加工によって形
成される製品の開溝深さのばらつきを生じさせ、量産時
の不良品発生率の増加を招く要因となる。
A first conductive film layered on an insulating substrate is laser scribed to form a first groove of a predetermined shape and patterned, targeting the photoelectric conversion substrate mentioned above,
Next, after forming an amorphous semiconductor film on the conductive film, laser scribing is performed at a predetermined position using the first groove as a reference to form a second groove in the semiconductor film and patterning is performed. Further, after forming a second conductive film on the semiconductor film, a third trench is formed at a predetermined position by laser scribing based on the second trench to pattern the circuit. A method of patterning a thin film using a laser beam is known. Next, a conventional laser processing apparatus for performing the above-mentioned laser scribing process is shown in FIG. A drive table, 3 is a YAG laser oscillator, 4 is a laser power source, 5 is a laser optical system consisting of a collimator lens 6, a dichroic mirror 7, and a condenser lens 8, 9 is an operation control device, and 10 is a positioning pin for the workpiece 2. It is. With this configuration, during processing, the laser beam 11 oscillated by the laser oscillator 3 in response to a command from the operation control unit W9 is directed to the processing surface of the workpiece 2 via the collimator lens 6, the dichroic mirror 7° and the condensing lens 8. On the other hand, the x
- The y-axis drive table 1 moves
The movement is controlled in the axial and Y-axis directions, whereby the irradiation spot of the laser beam scans the surface to be processed to perform laser scribing processing, thereby forming an open groove 12 corresponding to a predetermined circuit pattern. By the way, the beam spot of the laser beam 11 oscillated and emitted from the laser oscillator 3 in the above configuration usually has a circular cross section, and the laser beam is directly irradiated onto the workpiece surface through the collimator lens 6 and the condensing lens 8 to perform laser scribing. In the conventional laser processing method, the shape of the focused spot of the laser beam is circular, as shown in (a) in Figure 6, and the density distribution of the light intensity in the focused radial direction is as shown in the figure. As shown in (b), the energy density is highest at the center of the focused spot, and exhibits a type of Gaussian distribution in which the energy density rapidly attenuates toward the periphery of the spot. However, as mentioned above, the focused spot of the pulsed laser light, which has a circular shape and the light intensity density distribution exhibits a Gaussian distribution, is directly irradiated onto the workpiece surface, and the laser beam is formed into a predetermined pattern. Therefore, the conventional processing method in which laser scribing is performed while scanning has the following problems. In other words, in order to irradiate the surface to be processed with a circular condensed spot as it is and scan the irradiation spot on the surface to be processed to form the open grooves 12 of uniform width, the seventh step is necessary.
As shown in the figure, repeated irradiation must be performed by scanning in the direction of arrow X while finely overlapping the repeated pulses of irradiation spot 0) along the open groove 12, and as a result, the loss due to the overlapping of the irradiation spots is reduced. Grows and opens groove 1
The processing speed for forming 2 becomes slower. Conversely, the moving speed of table 1 is increased to increase the laser processing speed, and the pitch interval between the irradiation spot of the repeated pulse and the next irradiation spot is widened as shown in Figure 8 to narrow the overlap width of the irradiation spots. As a result, the side edges of the open grooves 12 become wavy, making it difficult to form open grooves of uniform width. In addition, if the number of repeated pulses is increased as another means of increasing the processing speed, the energy per pulse decreases due to laser oscillation characteristics, so there is a limit to increasing the number of repeated pulses, and the light intensity density The output of a laser oscillator whose distribution exhibits a Gaussian distribution is approximately 12 W at most, and an increase in the output energy per pulse cannot be expected. Therefore, the method of increasing the number of repeated pulses is not necessarily the same as the high-speed laser scribing process. does not contribute to Furthermore, as mentioned above, the light intensity distribution of the irradiation spot is a Gaussian distribution with a high energy density at the center, so for example, as shown in FIG. After layering the first conductive film 14 thereon and laser scribing the first groove 15, an amorphous semiconductor wave It! 16, when the second open groove 17 was formed by laser scribing, the groove bottom machined surface of the open groove 17 was not flat due to the light intensity distribution of the laser beam irradiation spot, and as shown in the figure. As shown in the figure, the processing depth of the open groove 17 locally becomes excessive in the central part of the groove and becomes extremely deep, and the processing depth reaches the first conductive coating 14, and this WA 14
In addition to machining damage, the machining depth is insufficient at the side edges of the open groove, and molten residue 18 remains. In addition, there are protrusions 19 and scattered objects 20 on the opening edge of the open groove 17.
Furthermore, as shown in the figure, when a thin film such as a photoelectric conversion element formed as a thin film laminate is used as a workpiece and a groove is selectively formed therein to separate the laminated region, the above-mentioned If unevenness in the machined surface or damage to the underlying film occurs in the open groove 17, this will lead to short circuits in the laminated region and increase in resistance, reducing photoelectric conversion efficiency, resulting in large variations in the characteristics of the product. This may lead to problems such as lower product yields. Furthermore, in the conventional laser processing apparatus shown in FIG. 5, the laser beam 11 oscillated from the laser oscillator 3
Laser optical system 5 For example, the method of scanning the laser beam by controlling the movement using a plotter is unsuitable for laser patterning of thin films, which requires precision, as it tends to cause variations in processing.As a result, the conventional laser beam transmission method 5 was fixedly arranged and the workpiece 2 had to be moved and controlled relative to it by the XY table 1 to scan the irradiated laser beam. Moreover, in order to perform laser scribing on a thin film type photoelectric conversion substrate with large dimensions of, for example, 400 x 1200 squares using such a table movement control method, the maximum stroke of the X-Y axis drive table must be at least 2400 m or more. However, this increases the installation area occupied by the processing equipment, and the X-Y axis drive table becomes a large and heavy object, making high-speed processing difficult and therefore unsuitable for mass production of product processing. Further, in the amorphous semiconductor film 16 in FIG.
In order to correctly position the workpiece 2 when laser scribing the second open groove 17 at a predetermined position with reference to , as shown in FIG. Place three or four points along the side edge of the workpiece 2. In other words, do not look at the monitor television 22 of the monitoring optical system 21 while the thin film photoelectric conversion substrate is pressed against the positioning pin 10.
A method is adopted in which the Y-axis drive table 1 is finely adjusted to align the machining position with respect to the second open groove 17 using the first open groove 15 as a reference. However, with this positioning method, the larger the board is, for example 400 x 1200 m, the more difficult it is to adjust the positioning, and the positioning work requires more effort and time.For example, as shown in FIG. To explain the case of positioning so that the gap 28 between the opening edge of the first opening groove 15 and the opening edge of the second opening groove 17 is maintained at about 0 to 2071 m1, the opening edge of the first opening groove 15 formed by laser scribing is When forming the groove line of the second groove 17 parallel to the line (hereinafter referred to as groove line) by laser scribing, 100
For xlOOm1 substrate, the parallelism θ between the first groove line and the second groove line is at least 20#11/100 fl,
In other words, θ# is 0.01 degree, but 400 x 120
(In the lfi board, the parallelism θ1 between the first groove line and the second groove line is at least 20 μ/1200, that is, θ'#
0.00096 I=I0.001 degree, and the parallelism is about 10 times higher, making it extremely difficult to set the position. Another problem is that when performing laser scribing processing that requires extremely high precision, such as the 11-film photoelectric conversion substrate mentioned above, with conventional equipment, defects occur in the open grooves due to decreases and fluctuations in laser output as described below. There are drawbacks. For example, single mode continuous wave YAG laser (Q
In a (switched) oscillator, due to the instability of the excitation lamp current, when the power supply voltage is kept constant, the laser output fluctuates in a short period with respect to the average output, as shown in Figure 10 (al). In the case of a basin setting, the variation in the excitation lamp current becomes large, and the range of variation in laser output also increases.As a result, variations in the depth of the groove formed by laser scribing are likely to occur. When a laser oscillator is operated for a long time for mass production processing, the output of the laser oscillator tends to decrease as the operating time elapses due to the life of the excitation lamp, as shown in Figure 1 (Figure 1). In addition, fluctuations in the laser output due to fluctuations in the power supply of factory equipment can cause variations in the groove depth of products formed by laser scribing when products are processed continuously for long periods of time, causing problems during mass production. This becomes a factor that leads to an increase in the incidence of non-defective products.

【発明の目的】[Purpose of the invention]

この発明は、上記の点にかんがみなされたものであり、
前記した従来のレーザ加工方式による欠点を除去し、薄
膜加工物を対象に開溝の加工損傷の発生を防止しつつ、
加エバターンに沿って均一幅の開溝を高速な加工速度で
、かつ長期間安定よくレーザスクライブ加工できるよう
にし、これにより量産加工に際してばらつきが無く安定
した製品の品質維持が図れるようにしたレーザ加工装置
を提供することにある。
This invention has been made in view of the above points,
This method eliminates the drawbacks of the conventional laser processing method described above, and prevents damage during processing of open grooves for thin film workpieces.
Laser processing enables laser scribing to create grooves of uniform width along the processed evaporation turn at high processing speed and stably over a long period of time, thereby ensuring stable product quality without variations during mass production processing. The goal is to provide equipment.

【発明の要点】[Key points of the invention]

上記目的を達成するためにこの発明は加工面を垂直姿勢
にして被加工物を保持するテーブルと、レーザ発振器と
、該レーザ発振器の出力端に光ファイバを介して接続さ
れるレーザ光学系を搭載し発振器の出力検出値を基にレ
ーザ出力を一定に維持するようにレーザ電源を制御する
電源コントローラとを具備して構成したものである。 かかる構成により、まず光強度分布がガウシアン分布を
呈するレーザ発振器の発振レーザ光を光ファイバに導く
ことにより、光ファイバはレーザ光がコア内を伝播する
過程でその光強度分布をビーム径方向でフラット化させ
るような特性を示す。 なおこのような特性は使用するレーザ発振器の発振モー
ドがシングルモードのレーザ光でも、あるいはマルチモ
ードのレーザ光でも同様にフラット化される傾向を示す
、したがってここで前記光ファイバに接続されたレーザ
光学系にレーザ光の走査方向と平行な方形状の視野絞り
体を介装配備し、さらにレーザスクライブ加工に際して
被加工面に照射されるレーザ光の繰り返しパルスの重な
り率を少なく選定して加工を行うことにより、加エバタ
ーンに沿い精度の高い均一幅の開溝部を高速加工できる
ようになるし、さらに加えて重量物のテーブルに保持し
た被加工物を固定のまま軽量、小形なレーザ光学系を搭
載したブロックを移動制御することによりレーザ加工の
より一層の高速化が可能となる。 また前記レーザ発振器のl/−ザ出力を検出してレーザ
電源を制御する電源コントローラを配置したことにより
、瞬間的なレーザ出力の変動、およびレーザ発振器を長
時間連続的に稼動させたときに起きる励起用ランプの寿
命によるレーザ出力の低下、工場設備の電源変動などに
よる比較的緩やかなレーザ出力の変動を抑えて常に安定
したレーザ出力を維持することができ、これによりレー
ザ光の繰り返しパルスにより成形される開港部を均一化
を図って前記開溝部の量産加工時におけるロフト間にお
ける品質のばらつきを抑えることができるようになる。 さらに被加工物を垂直姿勢でテーブルに保持するように
したことにより、被加工物が大型寸法基板の場合であっ
ても加工設備の占有面積を大幅に縮少することができる
だけでなく、被加工物を垂直姿勢に保持する際にテーブ
ルの床面部を位置決め基準面として再現性のよい位置決
めが実現でき、これによって被加工物の位置決めに要す
る手間と時間の大幅な短縮化が可能となる。
In order to achieve the above object, this invention is equipped with a table that holds a workpiece with the processing surface in a vertical position, a laser oscillator, and a laser optical system connected to the output end of the laser oscillator via an optical fiber. and a power supply controller that controls the laser power supply so as to maintain the laser output constant based on the detected output value of the oscillator. With this configuration, by first guiding the oscillated laser light from the laser oscillator whose light intensity distribution exhibits a Gaussian distribution into the optical fiber, the optical fiber flattens the light intensity distribution in the beam radial direction as the laser light propagates within the core. It exhibits characteristics that cause it to change. Note that such characteristics tend to be flattened whether the oscillation mode of the laser oscillator used is single mode laser light or multimode laser light. A rectangular field diaphragm parallel to the scanning direction of the laser beam is installed in the system, and the overlap rate of the repeated pulses of the laser beam irradiated onto the surface to be processed is selected to be small during laser scribe processing. This enables high-speed machining of grooves with high precision and uniform width along the machining evaporator turn.In addition, it is possible to use a lightweight and compact laser optical system while fixing the workpiece held on a heavy table. By controlling the movement of the mounted blocks, it is possible to further speed up laser processing. In addition, by installing a power supply controller that detects the l/- laser output of the laser oscillator and controls the laser power supply, it is possible to prevent instantaneous fluctuations in the laser output and problems that may occur when the laser oscillator is operated continuously for a long time. It is possible to maintain a stable laser output at all times by suppressing the decrease in laser output due to excitation lamp life and the relatively gradual fluctuations in laser output due to fluctuations in the power supply of factory equipment. By making the opening portions uniform, it is possible to suppress variations in quality between lofts during mass production of the opening groove portions. Furthermore, by holding the workpiece in a vertical position on the table, it is possible to significantly reduce the area occupied by the processing equipment even when the workpiece is a large-sized substrate, and it is also possible to When holding an object in a vertical position, positioning with good reproducibility can be achieved by using the floor surface of the table as a positioning reference surface, thereby making it possible to significantly reduce the effort and time required for positioning the workpiece.

【発明の実施例】[Embodiments of the invention]

第1図はこの発明の実施例によるレーザ加工装置の構成
図を示すものであり、第5図と対応する同一部材には同
じ符号が付しである。まず第1図においては、レーザ加
工装置は大別して被加工物2を垂直姿勢に搭載保持する
縦型のX軸駆動テーブル23と、レーザ発振器3と、レ
ーザ電源4と、レーザ発振器3の出力端に光ファイバ2
4を介して接続されたレーザ光学系5と、該レーザ光学
系5を搭載して被加工物2に対向するX−Y軸プロッタ
25と、レーザ発振器3の出力の一部を取り出し検出し
て前記レーザ電源4を制御する第1の電源コントローラ
26と、テーブル23に照射されるレーザ光スポット出
力を検出してレーザ電源4を制御する第2の電源コント
ローラ27と、および前記テーブル23.プロッタ25
に移動制御指令を与える連ンサである。 一方、前記したレーザ光学系5はコリメータレンズ6と
、集光レンズ8と、および視野絞り体28とから成る。 ここで前記の視野絞り体28は、レーザ光11の光軸に
中心位置を合わせてコリメータレンズ6と集光レンズ8
との間に介装配備されており、かつその視野絞り体28
には被加工物2に照射するレーザ光の走査方向と平行に
開口する方形状の絞り穴が開口されている。またレーザ
発振器3には、例えば波長1.06Ina、絞り返しパ
ルス周波数1〜99kLz、出力0.1〜1oowのY
AGレーザが使用される。また該レーザ発振器の発振モ
ードは従来のようなシングルモードのものに限らず、シ
ングルモードより高出力を発振できるマルチモードのも
のも採用できる。なお符号29はレーザ発振器3の励起
用ランプ、3oはレーザ発振器3に内蔵してレーザ光出
力の一部を後方に取り出すりアミラー、31は前記リア
ミラー31の後段に配置した例えばフォトセンサである
レーザ光出方検出用の高速光センサ、32は被加工物2
と並べてテーブル23上に配備したレーザ照射スポット
の出方検出用光セ上記の構成によりレーザ発振器3より
発振したパルスレーザ光は、光ファイバ24のレーザ光
入射端より入射し、光ファイバ24の中を伝播してレー
ザ光出射端に至り、ここからコリメータレンズ6゜視野
絞り体28の絞り穴および集光レンズ8を透過して被加
工物2の加工面に照射される。一方、前記のレーザ光照
射に連動して運転制御装置9からの指令制御により、X
−Y軸プロッタ25に搭載されたレーザ光学系5がプロ
ッタ25とともに指定された開溝加エバターンに沿って
X軸1Y軸方向に移動制御される。これにより被加工物
2の加工面に対し、所定のパターンのレーザスクライブ
加工が行われて開溝12が形成されることになる。 この場合にレーザ発振器3より発振したレーザ光は、光
ファイバ24の中を伝播させることによりそのレーザ光
出射端から出射するレーザ光11は光強度密度がフラッ
トな分布となり、がっ方形状の視野絞り体28を透過す
る過程で、ビーム断面が円形を呈するレーザ光はその周
辺域がトリミングされて長刀形なビームに皮わる。なお
?J!舒収り俸2Hの絞り穴の縦、横寸法比を様々に変
えることにより、レーザ光のビームスポット形杖を長方
形、正方形等様々に選択できる。またこの場合に視野絞
り体28の向きは絞り穴の平行な2辺をレーザ光の走査
方向であるX軸に合わせてセットされている。 このように方形状の集光スポットの繰り返しパルスを被
加工面上で走査することにより、開溝は第8図に示した
ように円弧が連続したものとは異なり、直線状で均一幅
の開溝を形成できるようになる。しかも次記のようにレ
ーザスクライブ加工に際してレーザ光の絞り返しパルス
の重なり率を少なく選定することにより、所定の加エバ
ターンに沿って均一幅の開溝を高速加工することが可能
となる。 しかも前記構成によれば、レーザ発振器3とレーザ光学
系5との間は可撓性のある光ファイバ24を介して接続
されているので、レーザ発振器3は固定設置のままプロ
ッタ25には軽量なレーザ光学系5のみを搭載するだけ
で済み、したがって第5図の従来装置のようにレーザ光
学系5を固定してテーブル1を移動制御する方式を採ら
ずに、被加工物2を固定のままレーザ光学系5を移動制
御するレーザスクライブ加工が可能となるし、かつ重量
の重いテーブルを移動走査する方式と比べて軽量、小形
なレーザ光学系5をプロッタ25で移動制御するのでレ
ーザ加工速度の高速化がより一層可能となる。 次に上記した方式による被加工物面上での走査に伴う照
射スポットの重なり状態を第5図に示した従来!置と対
比して表わすと第2図11a)、(b)のようになる、
すなわち第2図(a)は従来装置による場合を示し、図
において中心を0とする半径rの円形照射スポットの繰
り返しパルスを走査方向Xに沿って一部重ね合わせなが
らピッチ間隔lづつ移動して走査する場合の繰り返しパ
ルスの重なり率ρは、 ρ−(1−j!/2r) x100% ・・−・・・・
−・・−・・・(1)となる、これに対して第2開山)
に示すように、−辺の長さが2rであるレーザ光走査方
向Xと平行な方形状照射スポットの繰り返しパルスをピ
ッチ間隔l°で移動走査する場合の繰り返しパルスの重
なり率ρ゛を表わすと、 11” −(1−1” ’/2r) X100% −−
−−−−−−121となる。ここで被加工面上の開溝を
できるでけ均一幅に近づけるために第2図(a)におけ
る集光スポットの半径2r = 75Jrm*  1 
= 15μに選定したとすると、(1)式より集光スポ
ットの重なり率ρは80%となり、ここで繰り返しパル
スの周波数を4000Hzとするとレーザ光の移動走査
速度は、 154X4000Hz−60m/sec  −・・−−
−−−−−−−−−−(81となる。これに対して第2
図(b)で正方形の集光スポットの形状を75 X 7
5* 、つまり2r−75,w、  l’= 797r
sとすると、+21式より集光スポットの重なり率p′
は約7%となり、繰り返しパルスの周波数を4000H
zとすればレーザ光の移動走査速度は、70jnaX 
400GHz −280w / see  −・−−−
−−−−−(41となり、従来方式による(3)式の結
果と比べて走査速度、つまりレーザスクライプ加工速度
を4.7倍にまで高速化することができるようになる。 さらに視野絞り体28の形状を変えて第2開山)に示し
た方形状の集光スポットを正方形から例えば74X20
0μの長方形として2r−200−1照射スポツトのピ
ッチ間隔J’−1807rsにすると、前記(2)式よ
り重なり率p”−10%となり、ここで繰り返しパルス
の周波数を10000Hzとすればレーザ光の速度は、 200 lmX10000Hz −1800m/sec
 −−−−−−−(5)となり、従来方式による(3)
式の結果と比べて走査速度を約30倍にまで高速化する
ことが可能となる。 なおこの場合に、マルチモードのレーザ発振器を採用す
ることにより繰り返しパルス周波数が容易に増加でき、
かつ面積が大な集光スポットもレーザ光の照射エネルギ
ー密度を低下させずに得ることができる。また前記した
長方形の集光スポットを得るには、視野絞り体28の絞
り穴の縦、横寸法比が75 : 100の長方形に設定
される。 ここで薄膜型光電変換基板を被加工物として、第1図に
示したレーザ加工装置で実際にレーザスクライブ加工を
施して開溝を形成した場合の加工部断面を第3図に示す
、この図から明らかなように開溝17には第9図に見ら
れた溶融残存物18.突起物19.付着物20の発生が
殆ど認められず、かつ開溝17の加工深さは幅方向でほ
ぼ均一となり、下層の導電性被膜14に対する加工損傷
も殆ど無視し得る程度に抑えることができた。 またこの場合に被加工物2は、縦型のX軸駆動テーブル
23上で垂直姿勢に搭載保持されているので、例えばm
s型光電変換基板が大型寸法であっても加工設備の占有
床面積が増大することなく、さらに前記のような大型寸
法基板を垂直方向にたて掛ける際にテーブル床面部を位
置決め基準面とすることができるきで、これにより再現
性のよい位置決めが実現できて位置決め作業に要する手
間。 時間を大幅に短縮することが可能となる。 また第1図の装置で述べたようにレーザ発振器3より発
振されるレーザ光出力の一部をリアミラー30から取り
出し、前記リアミラー30の後方に配置された高速セン
サ、例えばフォトダイオードのような高速応答性の光セ
ンサ31で常時検出し、その検出信号を第1の電源コン
トローラ26へ送り、この電源コントローラ26を介し
てレーザ電源4を制御することにより、レーザ発振器3
に内蔵された励起用ランプ29の電流があらかじめ設定
されて所定の電流値となるように常時高速度で制御して
瞬間的なレーザ出力の変動を抑えてレーザ出力の一定維
持を図ることができる。なお前記リアミラー30は、レ
ーザ光出力の一部として例えば1%以下の出力が検出で
きる程度のものでよい。 さらに第1図に示したように、レーザ発振器3よりレー
ザ光学系を経て照射される集光スポットのレーザ光出力
を光センサ32で断続的、つまり1回のレーザスクライ
ブ加工終了ごとに検出してその検出信号を第2の電源コ
ントローラ27へ送り、この電源コントローラ27を介
してレーザ電源4を制御することにより、レーザ発振器
3を長時間連続的に稼動させたときに起きる励起用ラン
プの寿命によるレーザ出力の低下や、工場設備の電源変
動などによる比較的ゆるやかなレーザ出力の低下を補償
してレーザ発振器3の出力を一定に維持させることがで
きる。このようにしてレーザ出力の瞬間的な変動、およ
び比較的ゆるやかなレーザ出力の変動、低下を抑えて常
に安定した出力を維持させることにより、被加工物の開
溝部加工精度を高めて量産加工を行う場合でも安定した
製品の品質維持が図れることになる。 また第4図は別の実施例を示すものであり、この実施例
では縦型のX軸駆動テーブル23の表、裏の両面に複数
枚の被加工物2を直列に搭載保持し、かつ大出力のレー
ザ発振器3で発振したレーザ光を分岐光ファイバ33に
より多分岐させるマルチビーム方式を採用して各プロッ
タ25に搭載されたレーザ光学系5を経て各被加工物2
へ同時にレーザ光の照射スポットを走査させるようにし
たものであり、1基のレーザ発振器3を使用して同時に
複数枚の被加工物2をレーザスクライブ加工することが
可能になる等、製品加工の量産化にも容易に対処できる
FIG. 1 shows a configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and the same members corresponding to those in FIG. 5 are given the same reference numerals. First, in FIG. 1, the laser processing apparatus is roughly divided into a vertical X-axis drive table 23 that mounts and holds the workpiece 2 in a vertical position, a laser oscillator 3, a laser power source 4, and an output terminal of the laser oscillator 3. optical fiber 2
A part of the output of the laser oscillator 3 is taken out and detected. a first power supply controller 26 that controls the laser power supply 4; a second power supply controller 27 that detects the laser beam spot output irradiated onto the table 23 and controls the laser power supply 4; and the table 23. Plotter 25
This is a coupler that gives movement control commands to the robot. On the other hand, the laser optical system 5 described above includes a collimator lens 6, a condenser lens 8, and a field diaphragm 28. Here, the field diaphragm body 28 is aligned with the optical axis of the laser beam 11, and the collimator lens 6 and the condensing lens 8
and the field diaphragm 28
A rectangular aperture hole is opened in parallel to the scanning direction of the laser beam irradiated onto the workpiece 2. Further, the laser oscillator 3 includes a Y laser with a wavelength of 1.06 Ina, a narrowing pulse frequency of 1 to 99 kLz, and an output of 0.1 to 1 oow, for example.
An AG laser is used. Further, the oscillation mode of the laser oscillator is not limited to the conventional single mode, but also a multi-mode that can oscillate a higher output than the single mode. Reference numeral 29 is an excitation lamp for the laser oscillator 3, 3o is a mirror that is built in the laser oscillator 3 and takes out part of the laser light output to the rear, and 31 is a laser, such as a photo sensor, arranged after the rear mirror 31. A high-speed optical sensor for detecting the direction of light output, 32 is the workpiece 2
The pulsed laser beam oscillated by the laser oscillator 3 with the above configuration is input from the laser beam input end of the optical fiber 24 and enters the optical fiber 24. The laser beam propagates to the laser beam output end, from where it passes through the collimator lens 6°, the aperture hole of the field diaphragm 28, and the condenser lens 8, and is irradiated onto the processing surface of the workpiece 2. On the other hand, in conjunction with the laser beam irradiation, command control from the operation control device 9 causes
- The laser optical system 5 mounted on the Y-axis plotter 25 is controlled to move in the X-axis and Y-axis directions together with the plotter 25 along the designated groove cutting evaturn. As a result, laser scribing in a predetermined pattern is performed on the processed surface of the workpiece 2, and the open grooves 12 are formed. In this case, the laser beam oscillated by the laser oscillator 3 is propagated through the optical fiber 24, and the laser beam 11 emitted from the laser beam output end has a flat distribution of light intensity density, resulting in a rectangular field of view. In the process of passing through the aperture body 28, the laser beam having a circular beam cross section has its peripheral region trimmed and becomes a long sword-shaped beam. In addition? J! By varying the ratio of the vertical and horizontal dimensions of the aperture hole of the holder 2H, the beam spot shape of the laser beam can be selected from various shapes such as rectangular and square. Further, in this case, the orientation of the field diaphragm body 28 is set so that the two parallel sides of the aperture hole are aligned with the X-axis, which is the scanning direction of the laser beam. By scanning the repeated pulses of the rectangular focused spot on the workpiece surface in this way, the open grooves are formed into straight, uniform width openings, unlike the continuous arcs shown in Figure 8. You will be able to form grooves. Furthermore, by selecting a small overlap rate of the laser beam return pulses during laser scribing as described below, it is possible to form grooves of uniform width at high speed along a predetermined processed pattern. Moreover, according to the above configuration, since the laser oscillator 3 and the laser optical system 5 are connected via the flexible optical fiber 24, the laser oscillator 3 remains fixedly installed and is attached to the plotter 25 with a light weight. Only the laser optical system 5 needs to be installed, and therefore the workpiece 2 can be kept fixed, instead of using a method of fixing the laser optical system 5 and controlling the movement of the table 1 as in the conventional device shown in FIG. Laser scribe processing can be performed by controlling the movement of the laser optical system 5, and since the movement of the laser optical system 5 is controlled by the plotter 25, which is lighter and smaller than the method of moving and scanning a heavy table, the speed of laser processing can be reduced. This makes it possible to achieve even higher speeds. Next, Fig. 5 shows the overlapping state of the irradiation spots as the workpiece surface is scanned by the method described above! When expressed in comparison with the position, it becomes as shown in Fig. 2 11a) and (b).
That is, FIG. 2(a) shows the case of the conventional device, in which repeated pulses of a circular irradiation spot with a radius r centered at 0 are moved along the scanning direction X by a pitch interval l while partially overlapping each other. The overlap rate ρ of repetitive pulses when scanning is ρ-(1-j!/2r) x 100% ・・・・・・・・・
−・・−・・・(1), on the other hand, the second opening)
As shown in , when the repetitive pulses of a rectangular irradiation spot parallel to the laser beam scanning direction X whose side length is 2r are moved and scanned at a pitch interval of 1°, the overlapping rate ρ of the repetitive pulses is expressed as , 11"-(1-1"'/2r)X100% --
--------121. Here, in order to make the grooves on the workpiece surface as close to a uniform width as possible, the radius of the focused spot in Fig. 2(a) is set as 2r = 75Jrm*1
= 15μ, the overlap rate ρ of the focused spots is 80% from equation (1), and if the frequency of the repetitive pulse is 4000Hz, the moving scanning speed of the laser beam is 154×4000Hz−60m/sec −・・−−
−−−−−−−−−−(It becomes 81. On the other hand, the second
In figure (b), the shape of the square focused spot is 75 x 7.
5*, i.e. 2r-75,w, l'=797r
s, the overlap rate of the focused spots p' from equation +21
is approximately 7%, and the frequency of the repetitive pulse is set to 4000H.
If z, the moving scanning speed of the laser beam is 70jnaX
400GHz -280w / see ---
-----(41), and the scanning speed, that is, the laser scribing processing speed, can be increased to 4.7 times compared to the result of equation (3) using the conventional method. By changing the shape of the body 28, the rectangular condensing spot shown in 2.
If the pitch interval of the 2r-200-1 irradiation spot is set to J'-1807rs as a rectangle of 0μ, the overlap rate will be p''-10% from the above equation (2), and if the frequency of the repetition pulse is 10000Hz, the laser beam will be The speed is 200 lmX10000Hz -1800m/sec
−−−−−−(5), and according to the conventional method (3)
It is possible to increase the scanning speed by about 30 times compared to the result of the formula. In this case, by adopting a multi-mode laser oscillator, the repetition pulse frequency can be easily increased.
Moreover, a focused spot with a large area can be obtained without reducing the irradiation energy density of the laser beam. In order to obtain the rectangular condensed spot described above, the aperture hole of the field diaphragm 28 is set to have a rectangular shape with a vertical to horizontal dimension ratio of 75:100. Here, a cross-section of the processed part is shown in Fig. 3 when a thin film type photoelectric conversion substrate is used as a workpiece and an open groove is actually formed by laser scribing using the laser processing apparatus shown in Fig. 1. As is clear from the figure, the open groove 17 contains the melted residue 18. seen in FIG. Protrusion 19. Almost no deposits 20 were observed, the processing depth of the open grooves 17 was almost uniform in the width direction, and processing damage to the underlying conductive coating 14 could be suppressed to an almost negligible level. In addition, in this case, the workpiece 2 is mounted and held in a vertical position on the vertical X-axis drive table 23, so for example
Even if the S-type photoelectric conversion substrate has a large size, the floor space occupied by the processing equipment does not increase, and the table floor part is used as a positioning reference surface when vertically leaning the large-sized substrate as described above. This allows for positioning with good reproducibility and reduces the time and effort required for positioning work. It becomes possible to significantly shorten the time. Further, as described in the apparatus shown in FIG. 1, a part of the laser light output oscillated by the laser oscillator 3 is taken out from the rear mirror 30, and a high-speed sensor placed behind the rear mirror 30, for example, a high-speed response sensor such as a photodiode, is used. The laser oscillator 3
The current of the excitation lamp 29 built in is set in advance and is constantly controlled at high speed so that it reaches a predetermined current value, thereby suppressing instantaneous fluctuations in laser output and maintaining a constant laser output. . Note that the rear mirror 30 may be of such a level that an output of, for example, 1% or less can be detected as a part of the laser light output. Furthermore, as shown in FIG. 1, the laser light output of the focused spot irradiated from the laser oscillator 3 via the laser optical system is detected intermittently by the optical sensor 32, that is, every time one laser scribing process is completed. By sending the detection signal to the second power supply controller 27 and controlling the laser power supply 4 via this power supply controller 27, the life of the excitation lamp that occurs when the laser oscillator 3 is operated continuously for a long time can be reduced. The output of the laser oscillator 3 can be maintained constant by compensating for a relatively gradual decrease in laser output due to a decrease in laser output or power supply fluctuations in factory equipment. In this way, by suppressing instantaneous fluctuations in laser output, as well as relatively gradual fluctuations and drops in laser output, and maintaining a stable output at all times, the accuracy of machining the open groove of the workpiece is improved and mass production is performed. Even when doing so, stable product quality can be maintained. FIG. 4 shows another embodiment, in which a plurality of workpieces 2 are mounted and held in series on both the front and back surfaces of a vertical X-axis drive table 23, and a large A multi-beam method is adopted in which the laser beam oscillated by the output laser oscillator 3 is branched into multiple branches by the branching optical fiber 33, and the laser beam is sent to each workpiece 2 through the laser optical system 5 mounted on each plotter 25.
The irradiation spot of the laser beam is scanned at the same time, and it is possible to laser scribe multiple workpieces 2 at the same time using one laser oscillator 3, which improves product processing. It can also be easily adapted to mass production.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上に述べたようにこの発明によれば、加工面を垂直姿
勢にして被加工物を保持するテーブルと、レーザ発振器
と、該レーザ発振器の出力端に光ファイバを介して接続
されるレーザ光学系を搭載した前記テーブルに対向配置
のプロッタと、レーザ発振器の出力検出値を基にレーザ
出力を一定に維持するようにレーザ電源を制御する電源
コントローラとを具備して構成したことにより、パルス
レーザ光の照射スポットを円形状のまま被加工面に走査
してレーザスクライブ加工を行う従来の方式に比較して
、均一幅の開溝部を成形する際のレーザ加工速度を大幅
に高めて作業能率の向上が図れるようになる。しかもレ
ーザ発振器とレーザ光学系との間のレーザ光の伝送に光
ファイバを採用したことにより、レーザ光の光強度分布
がフラットな分布となるので開溝の底部に加工損傷のダ
メージを与えることがなくなり、特に薄膜型光電変換基
板等の半導体装置を対象にこの被加工物の薄膜加工面に
高精度な開溝部を形成することができる。 また軽量、小型なレーザ光学系をプロッタに搭載して移
動制御するようにしたので、レーザ加工速度の高速化が
一層容昌となる。さらに加えてレーザ出力を連続的にあ
るいは断続的に検出して電源コントローラによりレーザ
電源を制御するようにしたので、常に安定なレーザ出力
が維持できる等、これにより製品の特性のばらつきが少
なく量産の際の製品歩留りを大幅に向上できる等、実用
的効果の高いレーザ加工装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, there is provided a table for holding a workpiece with the processing surface in a vertical position, a laser oscillator, and a laser optical system connected to the output end of the laser oscillator via an optical fiber. The table is equipped with a plotter that faces the table, and a power supply controller that controls the laser power supply to maintain a constant laser output based on the detected output value of the laser oscillator. Compared to the conventional method of laser scribing by scanning the circular irradiation spot onto the workpiece surface, the laser processing speed when forming grooves of uniform width is significantly increased, improving work efficiency. You will be able to improve your skills. Furthermore, by using an optical fiber to transmit the laser beam between the laser oscillator and the laser optical system, the light intensity distribution of the laser beam becomes a flat distribution, which prevents machining damage from occurring at the bottom of the groove. This makes it possible to form highly accurate grooves on the thin-film processed surface of the workpiece, especially for semiconductor devices such as thin-film photoelectric conversion substrates. In addition, since a lightweight and compact laser optical system is mounted on the plotter to control its movement, the laser processing speed can be increased even more easily. In addition, the laser output is detected continuously or intermittently and the laser power is controlled by the power controller, so stable laser output can be maintained at all times.This reduces variations in product characteristics and facilitates mass production. It is possible to provide a laser processing device with high practical effects, such as greatly improving product yield.

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

第1図は本発明の実施例によるレーザ加工装置の構成図
、第2図(al、(blはそれぞれ従来および本発明の
レーザ加工装置による繰り返しパルス照射スポットの走
査状態を対比して表した説明図、第3図は薄膜型光電変
換基板を対象に本発明装置でレーザスクライブ加工した
加工部の拡大断面図、第4図は本発明の別の実施例によ
るレーザ加工装置の構成図、第5図は従来におけるレー
ザ加工装置の構成図、第6図は従来装置のレーザ加工方
式によるレーザ光集光スポットの形状およびその光強度
分布図、第7図および第8図はそれぞれ従来装置におい
て照射スポットの重なり幅を変えた場合の被加工面上で
の照射スポット走査状態図、第9図は薄膜型光電変換基
板を対象に従来装置でレーザスクライプ加工した加工部
の拡大断面図、第10図(a)、(blはそれぞれQス
イッチ付連続発振型YAGレーザ発振器の短時間、およ
び長時間におけるレーザ出力変動特性図である。各図に
おいて、2:被加工物、3:レーザ発振器、4:レーザ
電源、5:レーザ光学系、6:コリメータレンズ、8+
集光レンズ、9I運転制御装置、11:レーザ光、12
:開溝、23:被加工物を垂直姿勢に搭載保持するテー
ブル、24:光ファイバ、25:プロッタ、26:第1
の電源コントローラ、27:第2の電源コントローラ、
28:視野絞り体、30:リアミラー、31.32+レ
ーザ出力検出用の光センサ。 饋 第5図 第8図 第9図 時 間(4c)     鴫 聞圓 (G)        (b) 第10図
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (al and (bl) are explanatory diagrams showing a comparison of scanning states of a repetitive pulse irradiation spot by a conventional laser processing apparatus and a laser processing apparatus according to the present invention, respectively. 3 is an enlarged cross-sectional view of a processed portion of a thin-film photoelectric conversion substrate subjected to laser scribing using the apparatus of the present invention, FIG. 4 is a configuration diagram of a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. The figure is a configuration diagram of a conventional laser processing device, FIG. 6 is a diagram of the shape of a laser beam condensed spot and its light intensity distribution by the laser processing method of a conventional device, and FIGS. 7 and 8 are irradiation spots of a conventional device, respectively. Fig. 9 is an enlarged cross-sectional view of the processed part of a thin-film photoelectric conversion substrate subjected to laser scribing using a conventional device; Fig. 10 (a) and (bl) are short-time and long-time laser output fluctuation characteristic diagrams of a continuous wave YAG laser oscillator with a Q switch, respectively. In each figure, 2: workpiece, 3: laser oscillator, 4: Laser power supply, 5: Laser optical system, 6: Collimator lens, 8+
Condensing lens, 9I operation control device, 11: Laser light, 12
: Open groove, 23: Table for mounting and holding the workpiece in a vertical position, 24: Optical fiber, 25: Plotter, 26: First
27: second power controller;
28: Field stop body, 30: Rear mirror, 31. 32+ Optical sensor for laser output detection. Fig. 5 Fig. 8 Fig. 9 Time (4c) Monen Kazu (G) (b) Fig. 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)薄膜の被加工物を対象に、レーザ発振器より発振し
たパルスレーザ光をレーザ光学系を通じて被加工物の加
工面に照射し、かつその照射スポットを被加工面上で走
査して開溝をスクライブ加工するようにしたレーザ加工
装置であって、加工面を垂直姿勢にして被加工物を保持
するテーブルと、レーザ発振器と、該レーザ発振器の出
力端に光ファイバを介して接続されるレーザ光学系を搭
載した前記テーブルに対向配置のプロッタと、レーザ発
振器の出力検出値を基にレーザ出力を一定に維持するよ
うにレーザ電源を制御する電源コントローラとを具備し
て構成したことを特徴とするレーザ加工装置。 2)特許請求の範囲第1項記載のレーザ加工装置におい
て、レーザ光学系がコリメータレンズ、レーザ光スポッ
トの走査方向に平行な絞り穴を開口した視野絞り体、お
よび集光レンズから成ることを特徴とするレーザ加工装
置。 3)特許請求の範囲第1項記載のレーザ加工装置におい
て、電源コントローラとして、レーザ発振器のレーザ出
力を連続的に検出してレーザ電源を制御する第1の電源
コントローラと、レーザ発振器よりレーザ光学系を経て
照射されるレーザ光出力を断続的に検出してレーザ電源
を制御する第2の電源コントローラを備えていることを
特徴とするレーザ加工装置。 4)特許請求の範囲第3項記載のレーザ加工装置におい
て、レーザ発振器のレーザ出力の一部をリアミラーから
取出して光センサで検出し、その検出信号を第1の電源
コントローラへ与えるようにしたことを特徴とするレー
ザ加工装置。 5)特許請求の範囲第3項記載のレーザ加工装置におい
て、被加工物と並べてテーブル側に配備した光センサで
レーザ光出力を検出し、その検出信号を第2の電源コン
トローラへ与えるようにしたことを特徴とするレーザ加
工装置。
[Claims] 1) For a thin film workpiece, a pulsed laser beam oscillated by a laser oscillator is irradiated onto the workpiece surface through a laser optical system, and the irradiation spot is set on the workpiece surface. This is a laser processing device that scans and scribes open grooves, and includes a table that holds a workpiece with the processing surface in a vertical position, a laser oscillator, and an optical fiber connected to the output end of the laser oscillator. The plotter is equipped with a plotter facing the table and equipped with a laser optical system connected to the table, and a power supply controller that controls the laser power supply so as to maintain the laser output constant based on the detected output value of the laser oscillator. Laser processing equipment that is characterized by: 2) The laser processing apparatus according to claim 1, characterized in that the laser optical system comprises a collimator lens, a field diaphragm having an aperture hole parallel to the scanning direction of the laser beam spot, and a condenser lens. Laser processing equipment. 3) In the laser processing apparatus according to claim 1, a first power supply controller serves as a power supply controller and continuously detects the laser output of the laser oscillator to control the laser power supply; and a laser optical system from the laser oscillator. A laser processing apparatus comprising: a second power supply controller that controls a laser power supply by intermittently detecting the output of a laser beam irradiated through the laser beam. 4) In the laser processing apparatus according to claim 3, a part of the laser output of the laser oscillator is extracted from the rear mirror, detected by an optical sensor, and the detection signal is provided to the first power supply controller. Laser processing equipment featuring: 5) In the laser processing apparatus according to claim 3, the laser light output is detected by an optical sensor arranged on the table side alongside the workpiece, and the detection signal is given to the second power supply controller. A laser processing device characterized by the following.
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