EA030536B1 - Модульный лазерный аппарат - Google Patents

Модульный лазерный аппарат Download PDF

Info

Publication number
EA030536B1
EA030536B1 EA201690827A EA201690827A EA030536B1 EA 030536 B1 EA030536 B1 EA 030536B1 EA 201690827 A EA201690827 A EA 201690827A EA 201690827 A EA201690827 A EA 201690827A EA 030536 B1 EA030536 B1 EA 030536B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
laser
modules
power density
line
laser line
Prior art date
Application number
EA201690827A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201690827A1 (ru
Inventor
Брис Дюбо
Эмманюэль Мимун
Жан-Филипп Швайтцер
Original Assignee
Сэн-Гобэн Гласс Франс
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 Сэн-Гобэн Гласс Франс filed Critical Сэн-Гобэн Гласс Франс
Publication of EA201690827A1 publication Critical patent/EA201690827A1/ru
Publication of EA030536B1 publication Critical patent/EA030536B1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G02B27/0961—Lens arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0608—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0676—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0738—Shaping the laser spot into a linear shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0905—Dividing and/or superposing multiple light beams
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0911—Anamorphotic systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G02B27/0966—Cylindrical lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/005—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along a single direction only, e.g. lenticular sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0081—Simple or compound lenses having one or more elements with analytic function to create variable power
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/06—Simple or compound lenses with non-spherical faces with cylindrical or toric faces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Объектом изобретения является лазерный аппарат, содержащий несколько лазерных модулей, каждый из который генерирует лазерную линию на уровне рабочей плоскости (6), при этом упомянутые лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы генерируемые модулями лазерные линии объединялись в единую лазерную линию. Лазерный аппарат содержит также первый ряд (1) микролинз, собирающую линзу (2) и второй ряд (3) микролинз, расположенный в фокальной плоскости собирающей линзы (2), при этом конечная лазерная линия имеет на уровне рабочей плоскости (6) профиль плотности мощности, имеющий форму остроконечного колпака (1a, 1b, 1c, 1d). Лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы генерируемые лазерные линии объединялись в единую лазерную линию (3) общей длиной, превышающей 1,2 м.

Description

изобретение относится к аппарату для лазерного отжига подложек большой ширины, состоящему из множества лазерных модулей, которые можно без ограничения располагать рядом друг с другом.
Известно осуществление локального и быстрого отжига лазером (laser flash heating) покрытий, нанесенных на плоские подложки. Для этого подложку вместе с предназначенным для отжига покрытием перемещают под лазерной линией или перемещают лазерную линию над подложкой, содержащей покрытие.
Лазерный отжиг позволяет нагревать тонкие покрытия до высоких температур порядка нескольких сот градусов, сохраняя при этом целостность нижележащей подложки. Разумеется, скорости перемещения предпочтительно должны быть максимально высокими, предпочтительно не менее нескольких метров в минуту.
Настоящее изобретение прежде всего касается лазеров, использующих лазерные диоды. В настоящее время они представляют собой лазерные источники, наиболее привлекательные с точки зрения их стоимости и их мощности.
Для получения линейных мощностей, необходимых для осуществления способа с повышенной скоростью движения, желательно концентрировать излучение очень большого числа лазерных диодов на уровне единой лазерной линии. На уровне подложки, содержащей предназначенное для отжига покрытие, плотность мощности этой лазерной линии должна быть максимально равномерной, чтобы все точки подложки подвергались действию одинаковой энергии отжига.
Кроме того, желательно иметь возможность обрабатывать на высокой скорости подложки большой ширины, такие как плоские стеклянные листы размера "джамбо" (6 мх3,21 м), получаемые в результате процесса "флоат". Проблема при получении очень длинных лазерных линий состоит в реализации системы размещения лазерных модулей рядом друг с другом, которая позволяет свободно увеличивать длину линии, не прибегая при этом к изготовлению монолитной оптики такой же длины.
Ранее уже были предложены модульные лазерные аппараты. Так, в патенте US 6717105 описан модульный лазерный аппарат очень простой конструкции. В этом лазерном аппарате каждый модуль (лазерный генератор 1a, 1b, 1с) генерирует лазерный пучок, который после формирования отражается зеркалом (4а, 4b, 4с) и проецируется в виде лазерной линии под прямым углом на подложку (5). Средства (3a, 3b, 3c) формирования лазерного пучка выполнены с возможностью формирования на уровне пересечения с подложкой лазерной линии, профиль плотности мощности которой имеет форму "шляпыцилиндра" (top-hat) с очень протяженной центральной частью, где плотность мощности является высокой и постоянной, и по обе стороны от этого горизонтального участка нисходящие фронты имеют большую крутизну (см. фиг. 5 документа US 6717105). Профили объединяются посредством наложения друг на друга крутых фронтов, образуя единую комбинированную линию с максимально равномерным распределением плотности мощности.
Однако лазерные модули, генерирующие такую лазерную линию с профилем в виде "шляпыцилиндра", являются очень чувствительными к возможным погрешностям позиционирования модулей относительно друг друга. Действительно, большая крутизна на уровне наложенных друг на друга боковых зон приводит к тому, что слишком большой зазор между модулями может легко привести к недостаточной плотности мощности на уровне стыка, и, наоборот, слишком близко расположенные друг к другу модули создают зоны стыка, где плотность мощности является слишком высокой.
Заявитель установил, что можно существенно снизить чувствительность модульного лазерного аппарата к погрешности относительного позиционирования лазерных модулей, оснастив модули аппарата оптической системой формирования лазерной линии на основе микролинз, которая создает профиль плотности мощности не в виде "шляпы-цилиндра", как правило, применяемый в известных решениях, а профиль типа "остроконечного колпака", т.е. профиль, который по форме приближается к треугольнику, с равномерно уменьшающейся крутизной от центра к концам.
Объектом настоящего изобретения является лазерный аппарат, содержащий несколько лазерных модулей, каждый из которых генерирует лазерную линию на уровне рабочей плоскости, при этом упомянутые лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы генерируемые модулями лазерные линии объединялись в единую лазерную линию, при этом каждый из модулей содержит
по меньшей мере одно средство генерирования лазерной линии, предпочтительно линейную матрицу лазерных диодов, и
средство профилирования лазерной линии,
при этом упомянутый аппарат отличается тем, что средство профилирования лазерной линии содержит первую линейную матрицу микролинз, собирающую линзу и вторую линейную матрицу микролинз, расположенную в фокальной плоскости собирающей линзы, так что конечная лазерная линия имеет в рабочей плоскости профиль плотности мощности с протяженностью (L90) на 90% максимальной плотности мощности и с протяженностью (L10) на 10% максимальной плотности мощности, при этом соотношение L90/Lio составляет от 1/15 до 1/5, предпочтительно от 1/12 до 1/7 и, в частности, от 1/10 до 1/8.
В отличие от известного решения настоящее изобретение не ставит перед собой задачу изготовления лазерных модулей, каждый из которых излучает лазерную линию с профилем плотности мощности,
- 1 030536
содержащим максимально широкий горизонтальный участок полезной мощности. Наоборот, изобретение преследует цель уменьшить протяженность центральной зоны высокой мощности (L90) до менее 20%, предпочтительно до менее 15% и, в частности, до менее 10% общей длины лазерной линии модуля, а также уменьшить значение крутизны с двух сторон от зоны максимальной мощности. Действительно, чем слабее крутизна двух фронтов профиля плотности мощности, излучаемой каждым модулем, тем меньше погрешность позиционирования модулей отразится на комбинированном профиле плотности мощности, формируемом рядом модулей. Следовательно, идеальной формой профиля мощности линии, генерируемой каждым модулем, является треугольник, высота (h) которого равна максимальной мощности, и основание (b) которого равно длине лазерной линии.
Таким образом, в идеале крутизна фронтов профиля плотности мощности равна крутизне этого треугольника (2h/b).
Вместе с тем, реальный профиль плотности мощности может слегка отличаться от строгой треугольной формы.
Предпочтительно конечная лазерная линия, генерируемая каждым лазерным модулем, имеет на уровне рабочей плоскости профиль плотности мощности с максимумом плотности мощности, находящимся в центре лазерной линии, и с постепенным уменьшением плотности мощности от центра к концам линии, при этом крутизна уменьшения отклоняется самое большее на 20%, предпочтительно самое большее на 10%, от крутизны идеально треугольного профиля при тех же значениях L10 и L90. Термин "крутизна уменьшения" обозначает в данном случае среднюю крутизну, наблюдаемую на длине, равной 1/50 длины лазерной линии.
Лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы профиль плотности мощности комбинированной лазерной линии, получаемый в результате суммирования всех отдельных профилей плотности мощности, представлял собой профиль в виде шляпы-цилиндра (top-hat) с центральной зоной, составляющей по меньшей мере 90% общей длины комбинированной лазерной линии аппарата, где плотность мощности меняется самое большее на 10%, предпочтительно самое большее на 5% и еще предпочтительнее - самое большее на 1%.
Небольшая протяженность (L90) зоны полезной мощности треугольных профилей каждого модуля компенсируется в заявленном аппарате очень широким перекрыванием отдельных лазерных линий, генерируемых двумя смежными модулями.
Действительно, чтобы получить комбинированный профиль типа "шляпы-цилиндра" при помощи отдельных треугольных профилей типа "остроконечного колпака", необходимо, чтобы практически все точки конечного профиля являлись результатом сложения по меньшей мере двух отдельных профилей, которые частично перекрывают друг друга.
В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы каждый конец лазерной линии, генерируемой лазерным модулем, находился в непосредственной близости от центра лазерной линии, генерируемой смежным модулем. Таким образом, в центральной части комбинированного профиля, где плотность мощности является постоянной, каждая точка лазерной линии предпочтительно является частью двух треугольных лазерных профилей, генерируемых соответственно двумя ближайшими друг другу разными лазерными модулями.
Такой способ комбинирования профилей существенно отличается от известного решения, где обычно ставилась задача генерирования и комбинирования нескольких отдельных профилей типа "шляпы-цилиндра" и где зоны перекрывания отдельных профилей обычно составляли не более нескольких процентов общей длины лазерной линии.
В варианте выполнения заявленного аппарата, где n модулей, каждый из которых генерирует лазерную линию длиной Lj с профилем плотности мощности по существу треугольной формы, расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы формировать единую линию типа "шляпы-цилиндра" (см. фиг. 1), при этом общая длина (Lg) этой единой линии равна:
Lg=(n+1)x0,5LJ.
Общая длина Lg предпочтительно равна кратному половины длины лазерной линии, генерируемой каждым модулем индивидуально.
Из уровня техники известны системы линз, позволяющие придавать лазерным линиям профиль плотности мощности типа "шляпы-цилиндра". Такая система описана, например, в заявке US 2012/0127723. Она содержит первую матрицу (4) микролинз в комбинации с собирающими линзами (5) большего размера, в каждую из которых поступает свет от нескольких микролинз. В фокальной плоскости (8) каждая собирающая линза создает профиль (9) плотности мощности в виде "шляпы-цилиндра" с относительно широкой центральной частью и с нисходящими фронтами (10) относительно большой крутизны.
В настоящем изобретении матрица микролинз, позволяющая получать лазерную линию с треугольным профилем, расположена в фокальной плоскости собирающей линзы, образуя профиль плотности мощности типа "шляпы-цилиндра". Матрица микролинз включает в себя линейную матрицу из N цилиндрических микролинз с фокусным расстоянием D.
- 2 030536
Как будет описано ниже со ссылками на фиг. 1, профиль плотности мощности лазерной линии, формируемый при помощи этого ряда микролинз, изменяется в зависимости от расстояния относительно матрицы микролинз. В непосредственной близости от матрицы микролинз он имеет форму "шляпыцилиндра" . Его форма становится все ближе к треугольной по мере удаления от линейной матрицы.
Точное расстояние (D), при котором он имеет форму треугольника, можно рассчитать, как известно, при помощи следующей формулы:
D=NxF,
где N обозначает число микролинз;
F обозначает фокусное расстояние каждой микролинзы,
при условии, что размер матрицы микролинз является ничтожным по отношению к расстоянию между матрицей микролинз и собирающей линзой, формирующих профиль плотности мощности типа " шляпы-цилиндра".
Предпочтительно рабочую плоскость (подложку) располагают на расстоянии, равном D±15%, предпочтительно D±5% и в идеале строго равном расстоянию D относительно линейной матрицы микролинз.
Разумеется, при помощи вышеуказанной формулы специалист может легко выбрать соответствующую линейную матрицу микролинз, чтобы получить треугольный профиль плотности мощности на заданном расстоянии D.
Предпочтительно заявленный модульный лазерный аппарат содержит по меньшей мере 5 модулей, в частности по меньшей мере 10 модулей.
Предпочтительно лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы генерируемые лазерные линии объединялись в единую лазерную линию общей длиной, превышающей 1,2 м, предпочтительно превышающей 2 м, в частности превышающей 3 м.
В случае лазерной обработки подложек типа "джамбо" длиной 3,21 м предпочтительно центральная часть лазерной линии, где плотность мощности является, по существу, постоянной, имеет длину, составляющую от 3,20 до 3,22 м.
Кроме того, лазерные модули скомпонованы и установлены на лазерном аппарате таким образом, чтобы генерируемые лазерные линии пересекали подложку или рабочую плоскость предпочтительно под небольшим углом, как правило, менее 20°, предпочтительно менее 10° относительно нормали к подложке. Аппарат можно выполнить таким образом, чтобы лазерные модули были неподвижными, а обрабатываемая подложка перемещалась под или над линейной матрицей модулей, как правило, в направлении, перпендикулярном к главной оси лазерной линии. Согласно варианту осуществления аппарат может быть выполнен таким образом, чтобы подложка была неподвижной, и чтобы линейная матрица лазерных модулей перемещалась над или под подложкой, проецируя на нее лазерную линию.
Далее следует описание изобретения со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
фиг. 1 - иллюстративная схема оптической системы, позволяющей получать лазерную линию с
профилем плотности мощности треугольной формы;
фиг. 2 - схема, иллюстрирующая способ комбинирования нескольких профилей плотности мощности треугольной формы для получения комбинированного профиля типа "шляпы-цилиндра".
На фиг. 1 комбинация линейной матрицы 1 микролинз и собирающей линзы 2 позволяет получить в фокальной плоскости последней лазерную линию, имеющую профиль А плотности мощности типа "шляпы-цилиндра". Вторая линейная матрица 3 микролинз расположена точно в фокальной плоскости 4 собирающей линзы 2. Каждая из микролинз линейной матрицы 3 формирует пучок, который сначала расходится, затем сходится за пределами фокальной точки. Пучки двух микролинз, находящихся на концах линейной матрицы микролинз, пересекаются в точке 5. Это точка 5 пересечения двух пучков, наиболее удаленных от лазерной линии, расположена на прямой 6, параллельной линейной матрице 3 микролинз, где профиль плотности мощности лазерной линии будет представлять собой треугольный профиль В. Эта прямая 6 находится на расстоянии D относительно линейной матрицы 3 микролинз. Обрабатываемую подложку (не показана) необходимо расположить таким образом, чтобы прямая 6 находилась в ее плоскости. На расстоянии D', превышающем D, форма профиля С плотности мощности опять станет ближе к форме "шляпы-цилиндра".
Средство формирования лазерной линии, содержащее первую линейную матрицу 1 микролинз, собирающую линзу 2 и вторую линейную матрицу 3 микролинз, расположенную в фокальной плоскости собирающей линзы 2, предохраняет систему от возможной неравномерности интенсивности излучения в случае неисправности одного или нескольких отдельных лазерных источников, расположенных сзади одной или нескольких микролинз линейной матрицы 1 микролинз. Действительно, свет, исходящий из всех лазерных источников модуля, смешивается в собирающей линзе 2, затем ему придает форму матрица 3 микролинз. Выход из строя лазерного диода, находящегося позади одной микролинзы первой линейной матрицы микролинз, приведет к уменьшению мощности лазерной линии, но не к неравномерности интенсивности.
На фиг. 2 показаны профили плотности мощности 1a, 1b, 1c, 1d четырех лазерных линий, генери- 3 030536
руемых четырьмя лазерными модулями (не показаны), расположенными рядом с друг другом в соответствии с изобретением. Каждый профиль имеет максимум 2 плотности мощности, протяженность L90 при 90% максимальной плотности мощности и протяженность L10 при 10% максимальной плотности мощности. Этот профиль имеет форму типа "шляпы-цилиндра". Лазерные модули (не показаны) расположены таким образом, чтобы в горизонтальной части общего профиля 2 каждая из точек профиля являлась результатом суммирования профилей двух смежных лазерных модулей.

Claims (7)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Лазерный аппарат, содержащий множество лазерных модулей, каждый из которых генерирует лазерную линию в рабочей плоскости, при этом упомянутые лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы генерируемые модулями лазерные линии объединялись в единую лазерную линию, при этом каждый из модулей содержит
    по меньшей мере одно средство генерирования лазерной линии и средство профилирования лазерной линии,
    при этом упомянутый аппарат отличается тем, что средство профилирования лазерной линии содержит первую матрицу (1) микролинз, собирающую линзу (2) и вторую матрицу (3) микролинз, расположенную в фокальной плоскости собирающей линзы (2), так, что конечная лазерная линия, сформированная каждым лазерным модулем, имеет в рабочей плоскости профиль плотности мощности с протяженностью (L90) на 90% максимальной плотности мощности и с протяженностью (L10) на 10% максимальной плотности мощности, при этом соотношение L90/L10 составляет от 1/15 до 1/5, при этом лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы генерируемые лазерные линии объединялись в единую лазерную линию общей длиной, превышающей 1,2 м.
  2. 2. Лазерный аппарат по п.1, отличающийся тем, что соотношение L90/L10 составляет от 1/12 до 1/7, предпочтительно от 1/10 до 1/8.
  3. 3. Лазерный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что конечная лазерная линия, генерируемая каждым лазерным модулем, имеет в рабочей плоскости профиль плотности мощности с максимумом плотности мощности, находящимся в центре лазерной линии, и с постепенным уменьшением плотности мощности от центра к концам линии, при этом крутизна уменьшения отклоняется самое большее на 20%, предпочтительно самое большее на 10%, от крутизны идеально треугольного профиля при тех же значениях L10 и L90.
  4. 4. Лазерный аппарат по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы профиль плотности мощности комбинированной лазерной линии, получаемый в результате сложения всех отдельных профилей плотности мощности, представлял собой профиль в виде шляпы-цилиндра с центральной зоной, составляющей по меньшей мере 90% общей длины комбинированной лазерной линии аппарата, где плотность мощности меняется самое большее на 10%, предпочтительно самое большее на 5% и еще предпочтительнее самое большее на 1%.
  5. 5. Лазерный аппарат по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы каждый конец лазерной линии, генерируемой лазерным модулем, находился в непосредственной близости от центра лазерной линии, генерируемой смежным модулем.
  6. 6. Лазерный аппарат по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере 5 модулей, в частности по меньшей мере 10 модулей.
  7. 7. Лазерный аппарат по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что лазерные модули расположены рядом друг с другом таким образом, чтобы генерируемые модулями лазерные линии объединялись в единую лазерную линию общей длиной, превышающей 2 м, в частности превышающей 3 м.
    - 4 030536
EA201690827A 2013-10-21 2014-10-16 Модульный лазерный аппарат EA030536B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1360222A FR3012264B1 (fr) 2013-10-21 2013-10-21 Appareil laser modulaire
PCT/FR2014/052642 WO2015059388A1 (fr) 2013-10-21 2014-10-16 Appareil laser modulaire

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201690827A1 EA201690827A1 (ru) 2016-08-31
EA030536B1 true EA030536B1 (ru) 2018-08-31

Family

ID=49667484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201690827A EA030536B1 (ru) 2013-10-21 2014-10-16 Модульный лазерный аппарат

Country Status (17)

Country Link
US (1) US9753290B2 (ru)
EP (1) EP3060957B1 (ru)
JP (1) JP6363718B2 (ru)
KR (1) KR102229320B1 (ru)
CN (1) CN105658371B (ru)
AU (1) AU2014338782B2 (ru)
BR (1) BR112016005652A8 (ru)
CA (1) CA2925491A1 (ru)
EA (1) EA030536B1 (ru)
ES (1) ES2658750T3 (ru)
FR (1) FR3012264B1 (ru)
HU (1) HUE036628T2 (ru)
MX (1) MX352465B (ru)
MY (1) MY187674A (ru)
PL (1) PL3060957T3 (ru)
TW (1) TWI635533B (ru)
WO (1) WO2015059388A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201528379A (zh) * 2013-12-20 2015-07-16 Applied Materials Inc 雙波長退火方法與設備
FR3040319B1 (fr) * 2015-08-25 2017-11-24 Saint Gobain Appareil laser modulaire
CN106842587B (zh) * 2015-12-04 2020-12-15 北京润和微光科技有限公司 衍射光学方法实现高斯光整形为超高长宽比的极细线型均匀光斑
CN109477970B (zh) * 2016-07-27 2022-06-28 通快激光有限责任公司 激光线照射
CN107252981B (zh) * 2017-07-14 2018-10-09 中国科学院微电子研究所 一种激光加工晶圆的方法及装置
FR3072895B1 (fr) 2017-10-31 2019-10-18 Saint-Gobain Glass France Procede d'alignement d'une pluralite de lignes lasers
US10822270B2 (en) 2018-08-01 2020-11-03 Guardian Glass, LLC Coated article including ultra-fast laser treated silver-inclusive layer in low-emissivity thin film coating, and/or method of making the same
CN109860034B (zh) * 2019-01-25 2021-03-30 云谷（固安）科技有限公司 激光退火装置和方法、显示面板及其制备装置
US11137246B2 (en) * 2019-01-31 2021-10-05 Himax Technologies Limited Optical device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5737325A (en) * 1980-08-15 1982-03-01 Ricoh Co Ltd Imaging device
US5665985A (en) * 1993-12-28 1997-09-09 Ricoh Company, Ltd. Light-emitting diode of edge-emitting type, light-receiving device of lateral-surface-receiving type, and arrayed light source
JP2002268001A (ja) * 2001-03-13 2002-09-18 Ricoh Co Ltd 照明装置
JP2005221872A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Nec Viewtechnology Ltd 照明装置および表示装置
WO2008024211A2 (en) * 2006-08-23 2008-02-28 Applied Materials, Inc. Fast axis beam profile shaping
US20120281293A1 (en) * 2009-08-20 2012-11-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Laser device with configurable intensity distribution

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3017277B2 (ja) * 1989-12-07 2000-03-06 株式会社リコー 光アニール装置
JP3883592B2 (ja) * 1995-08-07 2007-02-21 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザ照射方法および半導体作製方法および半導体装置の作製方法および液晶電気光学装置の作製方法
US6005717A (en) * 1998-11-17 1999-12-21 Ceramoptec Industries, Inc. Diode laser beam combiner system
JP2002141301A (ja) * 2000-11-02 2002-05-17 Mitsubishi Electric Corp レーザアニーリング用光学系とこれを用いたレーザアニーリング装置
DE10111871A1 (de) * 2001-03-13 2002-09-19 Heidelberger Druckmasch Ag Bebilderungseinrichtung für eine Druckform mit einem Array von VCSEL-Lichtquellen
JP2008300602A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Sony Corp 照射装置、半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法および表示装置の製造方法
DE102009021251A1 (de) * 2009-05-14 2010-11-18 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung sowie Laservorrichtung mit einer derartigen Vorrichtung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5737325A (en) * 1980-08-15 1982-03-01 Ricoh Co Ltd Imaging device
US5665985A (en) * 1993-12-28 1997-09-09 Ricoh Company, Ltd. Light-emitting diode of edge-emitting type, light-receiving device of lateral-surface-receiving type, and arrayed light source
JP2002268001A (ja) * 2001-03-13 2002-09-18 Ricoh Co Ltd 照明装置
JP2005221872A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Nec Viewtechnology Ltd 照明装置および表示装置
WO2008024211A2 (en) * 2006-08-23 2008-02-28 Applied Materials, Inc. Fast axis beam profile shaping
US20120281293A1 (en) * 2009-08-20 2012-11-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Laser device with configurable intensity distribution

Also Published As

Publication number Publication date
KR102229320B1 (ko) 2021-03-19
BR112016005652A8 (pt) 2020-02-18
PL3060957T3 (pl) 2018-07-31
US20160216522A1 (en) 2016-07-28
EA201690827A1 (ru) 2016-08-31
JP6363718B2 (ja) 2018-07-25
KR20160073376A (ko) 2016-06-24
CA2925491A1 (fr) 2015-04-30
TWI635533B (zh) 2018-09-11
JP2017504219A (ja) 2017-02-02
MY187674A (en) 2021-10-08
WO2015059388A1 (fr) 2015-04-30
MX2016005139A (es) 2016-07-18
AU2014338782A1 (en) 2016-05-12
AU2014338782B2 (en) 2019-09-26
FR3012264B1 (fr) 2017-04-21
EP3060957B1 (fr) 2017-12-13
FR3012264A1 (fr) 2015-04-24
US9753290B2 (en) 2017-09-05
TW201523706A (zh) 2015-06-16
ES2658750T3 (es) 2018-03-12
MX352465B (es) 2017-11-27
CN105658371A (zh) 2016-06-08
EP3060957A1 (fr) 2016-08-31
HUE036628T2 (hu) 2018-07-30
CN105658371B (zh) 2017-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA030536B1 (ru) Модульный лазерный аппарат
TWI643690B (zh) 模組式雷射設備
KR101647279B1 (ko) 마이크로렌즈 어레이를 이용하여 라인을 생성하기 위한 광학적 설계
TWI633962B (zh) 使用直接雷射刻劃在工件中形成複數個劃痕溝槽之儀器及方法
RU2539680C2 (ru) Устройство для формирования лазерного излучения и лазер с таким устройством
US20190015929A1 (en) Laser annealing device and annealing method therefor
MY138983A (en) Method of processing beam, laser irradiation apparatus, and method of manufacturing semiconductor device
JP6649402B2 (ja) ラインビーム形成装置
KR102198779B1 (ko) 선형 세기 분포를 갖는 레이저 방사선의 생성 장치
JP5918768B2 (ja) 作業面において線形強度分布を発生させるためのレーザ装置
CN101609212B (zh) 对半导体激光器出射光束的整形方法
CN105487237B (zh) 一种多束激光雷达的分光元件、装置及方法
US9625727B2 (en) Device for homogenizing a laser beam
TWI529020B (zh) 光束擴散模組以及光束產生系統
KR102673806B1 (ko) 3차원 거리 측정 시스템에서의 사용을 위한 선 패턴 프로젝터
JP2015524609A (ja) 均一な線形強度プロファイルのためのレーザモジュール
JP2017013081A (ja) レーザ加工装置、および、レーザ加工方法
US9001426B2 (en) Beam forming device for laser diode arrays
Bizjak et al. Free form micro-optics enables uniform off-axis illumination and superposition of high power laser devices
JP6309445B2 (ja) 半導体基板上に直線投影を形成する方法と装置
Teipel et al. Beam shaping: top hat and customized intensity distributions for semiconductor manufacturing and inspection
Lissotschenko et al. Improvement of Performance and Cost of Functional Films Using Large Area Laser RTP
Hua Beam Delivery System for Laser Fired Contact

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU