JPH06181353A - Laser irradiation device - Google Patents
Laser irradiation deviceInfo
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- JPH06181353A JPH06181353A JP33153192A JP33153192A JPH06181353A JP H06181353 A JPH06181353 A JP H06181353A JP 33153192 A JP33153192 A JP 33153192A JP 33153192 A JP33153192 A JP 33153192A JP H06181353 A JPH06181353 A JP H06181353A
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- laser
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- light source
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工等で用いられ
るレーザ照射装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser irradiation device used in laser processing and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、大面積のワークに対して、例えば
エキシマレーザ光を小面積のビームにし、それらを重ね
あわせながらスキャンさせワークを加工するマルチショ
ット方式のレーザ照射装置の研究開発が活発に行われて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, research and development of a multi-shot type laser irradiation apparatus for processing a work having a large area, for example, excimer laser light into a beam having a small area and scanning them while superimposing them on each other have been actively conducted. Has been done.
【０００３】以下に従来のレーザ照射装置について説明
する。図９は従来のレーザ照射装置の構成を示すもので
ある。図９において、１はレーザ光源、２はワーク、３
はワーク２を固定する固定ベッド、４は固定ベッド３に
固定された架台、５は架台４上にありＸ１、Ｘ２方向に
設置された第一の案内、６は第一の案内５上をＸ１、Ｘ
２方向に往復運動可能な第一のステージ、７は第一のス
テージ６をＸ１、Ｘ２方向に駆動する駆動手段、８は第
一のステージ６上にありＹ１、Ｙ２方向に平行に設置さ
れた第二の案内、９は第二の案内８上をＹ１、Ｙ２方向
に往復運動可能な第二のステージ、１０は第二のステー
ジ９をＹ１、Ｙ２方向に駆動する駆動手段、１１は第一
のステージ６上にありレーザ光源１からくるレーザ光を
Ｙ２方向に曲げる第一の光学部材、１２は第二のステー
ジ９上にありＹ方向からくるレーザ光をＺ２方向に曲げ
る第二の光学部材、１３、１４、１５、１６、１７は第
二のステージ９上にありそれぞれ第三、第四、第五、第
六、第七の光学部材でレーザ光を所定のビーム形状に整
え、１８は絞り部材でレーザ光を所定のビーム形状にす
る動きをする。A conventional laser irradiation device will be described below. FIG. 9 shows the configuration of a conventional laser irradiation device. In FIG. 9, 1 is a laser light source, 2 is a work, 3
Is a fixed bed for fixing the work 2, 4 is a pedestal fixed to the fixed bed 3, 5 is a first guide installed on the pedestal 4 in the X1, X2 directions, and 6 is a first guide 5 on the X1. , X
A first stage that can reciprocate in two directions, 7 is a drive unit that drives the first stage 6 in the X1 and X2 directions, and 8 is located on the first stage 6 and is installed parallel to the Y1 and Y2 directions. A second guide 9, a second stage 9 capable of reciprocating on the second guide 8 in the Y1 and Y2 directions, 10 a driving means for driving the second stage 9 in the Y1 and Y2 directions, and 11 a first On the stage 6, the first optical member for bending the laser light coming from the laser light source 1 in the Y2 direction, and the second optical member 12 on the second stage 9 for bending the laser light coming from the Y direction in the Z2 direction. , 13, 14, 15, 16, 17 are on the second stage 9, and the laser light is shaped into a predetermined beam shape by the third, fourth, fifth, sixth, and seventh optical members, and 18 is The diaphragm member moves the laser light into a predetermined beam shape.
【０００４】以上のように構成されたレーザ照射装置に
ついて、以下その動作について説明する。まず、ワーク
に対し小面積のビームを重ねながらスキャンさせるマル
チショット方式はレーザ光源１から連続的にレーザ光
（例えばエキシマレーザ）を数百HZの一定の周波数で一
定出力で発しその間一定の速度で第一、第二のステージ
６，９を第一、第二の駆動手段７，１０でＸ、Ｙ方向に
移動させ、ワークビームを重ねあわす。レーザ光源１か
ら照射されたレーザ光は第一のステージ６上にある第一
の光学部材１１によりＹ２方向に曲げられる。その間第
一のステージ６はスキャンのため一定速度で移動してい
る。Ｙ２方向に曲げられたレーザ光は第二のステージ９
上にある第二の光学部材１２によりＺ２方向に曲げられ
る。レーザ光源１から発したレーザ光の形状は照射口で
は例えば数cm角の形状からなる。このレーザ光をワーク
上で例えれば縦１cm＊横１cmの形にするために第三、第
五の光学部材１３、１５は例えばシリナドリカルレンズ
を用いてレーザ光の縦方向の大きさを変え、また第四、
第六の光学部材１４、１６にもシリンドリカルレンズを
用いてレーザ光の横方向の大きさを変え所定の形状に近
くなった状態で今度は第七の光学部材１７により伸縮を
行い約縦１cm＊横１cmの形にする。最終的には絞り部材
１８を用いて所定形状にする。この所定形状のレーザ光
で連続的に一定量のエネルギーで２つのワークに照射し
加工を行う。The operation of the laser irradiation apparatus configured as described above will be described below. First, in the multi-shot method in which a beam having a small area is superposed on a workpiece to scan, laser light (eg, excimer laser) is continuously emitted from the laser light source 1 at a constant frequency of several hundred HZ and at a constant speed during that period. The first and second stages 6 and 9 are moved in the X and Y directions by the first and second driving means 7 and 10 to overlap the work beams. The laser light emitted from the laser light source 1 is bent in the Y2 direction by the first optical member 11 on the first stage 6. During that time, the first stage 6 is moving at a constant speed for scanning. The laser beam bent in the Y2 direction is the second stage 9
It is bent in the Z2 direction by the upper second optical member 12. The shape of the laser light emitted from the laser light source 1 is, for example, a shape of several cm square at the irradiation port. For example, in order to make this laser light have a shape of 1 cm in length * 1 cm in width, the third and fifth optical members 13 and 15 use, for example, cylindrical lenses to change the size of the laser light in the vertical direction. , The fourth,
Cylindrical lenses are also used for the sixth optical members 14 and 16 to change the lateral size of the laser light so that the laser light is close to a predetermined shape. Make it 1 cm wide. Finally, the diaphragm member 18 is used to form a predetermined shape. Two workpieces are continuously irradiated with a predetermined amount of energy by the laser beam having the predetermined shape to perform processing.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成においてはレーザ光はレーザ光源照射口から広
がり角を持つため例えば第一ステージ６と第二のステー
ジ９がＸ１方向、Ｙ１方向の最端部にいる場合とＸ２方
向、Ｙ２方向の最端部にいる場合ではレーザ光路長が異
なるため第一の光学部材１１、第二の光学部材１２を通
過するレーザ光の形状が異なり、その結果、エネルギー
密度がワーク照射位置により異なる。最終的に絞り部材
１８により所定の形状になってもワーク照射位置により
エネルギー密度の異なったレーザ光となりワークに対し
て一定量のエネルギーによる照射ができないという問題
を有していた。However, in such a configuration, since the laser light has a divergence angle from the laser light source irradiation port, for example, the first stage 6 and the second stage 9 are the extreme ends in the X1 direction and the Y1 direction. Since the laser optical path length is different between the case of being in the portion and the case of being at the extreme end in the X2 direction and the Y2 direction, the shape of the laser light passing through the first optical member 11 and the second optical member 12 is different, and as a result, Energy density depends on the work irradiation position. There is a problem that even if the diaphragm member 18 is finally formed into a predetermined shape, laser light having different energy densities is obtained depending on the irradiation position of the work, and the work cannot be irradiated with a certain amount of energy.
【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、第一、第二のステージ位置に関係なく一定量のエネ
ルギーで照射を行うことができるレーザ照射装置を提供
することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus capable of performing irradiation with a constant amount of energy regardless of the positions of the first and second stages. .
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の第一の発明のレーザ照射装置は、ワークの所
定の位置を集積したレーザ光で小面積のビームを重ねな
がらスキャンさせ照射し、ワークの加工を行うレーザ照
射装置において、前記レーザ光の出力を可変的に第一の
方向に発するレーザ光源と、前記ワークに対向して設置
された架台と、前記架台上に前記第一の方向に平行に設
置された第一の案内と、前記第一の案内上を前記第一の
方向に往復運動可能な第一のステージと、前記第一のス
テージを前記第一の方向に駆動する第一の駆動手段と、
前記第一のステージに固定され前記レーザ光を前記第一
の方向と直角な第二の方向に曲げる第一の光学部材と、
前記第一のステージ上に前記第二の方向に平行に設置さ
れた第二の案内と、前記第二の案内上を前記第二の方向
に往復運動可能な第二のステージと、前記第二のステー
ジを前記第二の方向に駆動する第二の駆動手段と、前記
第二のステージに固定され前記レーザ光を前記第一の方
向と第二の方向に直角な第三の方向に曲げる第二の光学
部材と、前記第二のステージ上にあり前記第二の光学部
材の前記第三の方向に平行に配置されたビーム形成手段
と、前記ビーム形成手段の透過前または透過後の前記レ
ーザ光のエネルギー密度を計測する第一の計測手段もし
くは、前記レーザ源から前記第二の光学部材までの光路
長を計測する第二の計測手段と、前記第一の計測手段ま
たは前記第二の計測手段より前記レーザ光源の出力を可
変にする制御手段とを備えてなるものである。In order to achieve this object, a laser irradiation apparatus according to the first invention of the present invention irradiates a workpiece by scanning while irradiating a laser beam integrating a predetermined position with a beam of a small area. Then, in a laser irradiation device for processing a work, a laser light source that variably emits an output of the laser light in a first direction, a mount installed to face the work, and the first mount on the mount. A first guide installed parallel to the direction, a first stage capable of reciprocating on the first guide in the first direction, and driving the first stage in the first direction. First drive means for
A first optical member that is fixed to the first stage and bends the laser light in a second direction perpendicular to the first direction,
A second guide installed on the first stage in parallel with the second direction; a second stage capable of reciprocating on the second guide in the second direction; A second driving means for driving the stage in the second direction, and a second driving means which is fixed to the second stage and bends the laser light in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction. A second optical member, beam forming means on the second stage and arranged in parallel to the third direction of the second optical member, and the laser before or after passing through the beam forming means First measuring means for measuring the energy density of light, or second measuring means for measuring the optical path length from the laser source to the second optical member, and the first measuring means or the second measuring Means for varying the output of the laser light source by means It is intended to be equipped with.
【０００８】また本発明の第二の発明ではレーザ光源が
所定の出力と周波数でレーザ光を発し、制御手段により
第一のステージと第二のステージの移動速度が可変でき
る構成を有している。In the second aspect of the present invention, the laser light source emits laser light at a predetermined output and frequency, and the moving speed of the first stage and the second stage can be varied by the control means. .
【０００９】また本発明の第三の発明ではレーザ光源が
所定の出力でレーザ光を発し、第一のステージと第二の
ステージを所定の速度で移動し、制御手段によりレーザ
光源の周波数を可変できる構成を有している。In the third aspect of the present invention, the laser light source emits laser light with a predetermined output, the first stage and the second stage are moved at a predetermined speed, and the frequency of the laser light source is changed by the control means. It has a configuration that can.
【００１０】また本発明の第四の発明ではレーザ光源が
所定の出力でレーザ光を発し、第二のステージ上にあり
第三の方向に平行に設置された第三のステージと、前記
第三のステージ上にあり前記第三の方向に平行に設置さ
れた第三のステージと、前記第三のステージ上にあり第
二の光学部材の前記第三の方向に平行に配置された第
三、第四の光学部材と、前記第三のステージを前記第三
の方向に駆動する第三の駆動手段と前記第三の方向に平
行で前記第三、第四の光学部材に順に前記第二のステー
ジ上に固定された第五、第六、第七の光学部材と、前記
制御手段により構成され前記制御手段により前記第三の
駆動手段を駆動できる構成を有している。According to a fourth aspect of the present invention, the laser light source emits a laser beam with a predetermined output, and the third stage is placed on the second stage and is parallel to the third direction. A third stage which is on the stage and is installed parallel to the third direction, and a third stage which is on the third stage and is arranged parallel to the third direction of the second optical member, A fourth optical member, a third driving means for driving the third stage in the third direction, and the third and fourth optical members which are parallel to the third direction and are sequentially arranged in the second and third optical members. The fifth, sixth, and seventh optical members fixed on the stage and the control means are provided so that the third drive means can be driven by the control means.
【００１１】また本発明の第５の発明ではレーザ光源が
所定の出力を発し、前記レーザ光の光路上に配置され制
御手段により透過率を可変できる透過率可変部材を備え
ている。According to a fifth aspect of the present invention, the laser light source is provided with a transmittance varying member which emits a predetermined output and which is arranged on the optical path of the laser light and whose transmittance can be varied by the control means.
【００１２】また本発明の第６の発明では第一の駆動手
段と第二の駆動手段を同時に駆動することによりレーザ
光を第一の方向と第二の方向に４５度をなす第四の方向
と前記第四の方向に直角な第五の方向にスキャンできる
構成を有している。According to the sixth aspect of the present invention, the first driving means and the second driving means are simultaneously driven to direct the laser light to the first direction and the second direction at a fourth direction forming 45 degrees. And a structure capable of scanning in a fifth direction perpendicular to the fourth direction.
【００１３】[0013]
【作用】第一の発明の構成によってレーザ光のエネルギ
ー密度を計測もしくはレーザ光路長より予測し、レーザ
光源からのレーザ光が加工位置近傍で一定のエネルギー
密度を発するようにレーザ光の出力を調整することによ
り均一なエネルギー密度を持ったレーザ光により一定量
のエネルギーで均一な照射を行うことができる。With the configuration of the first invention, the energy density of the laser light is measured or predicted from the laser optical path length, and the output of the laser light is adjusted so that the laser light from the laser light source emits a constant energy density near the processing position. By doing so, it is possible to perform uniform irradiation with a constant amount of energy by using a laser beam having a uniform energy density.
【００１４】また、第二の発明の構成によってレーザ光
源からのレーザ光を一定の周波数で一定の出力で発し第
一のステージと第二のステージの移動速度を変化させる
ことによりステージの位置によりワーク上での単位面積
当たりのエネルギー密度が異なってもレーザ光を重ね合
わすことにより単位面積当たり照射エネルギー量を一定
にすることで均一な照射を行うことができる。Further, according to the structure of the second invention, the laser light from the laser light source is emitted at a constant frequency and at a constant output, and the moving speeds of the first stage and the second stage are changed to change the workpiece depending on the position of the stage. Even if the energy density per unit area is different, the irradiation energy amount per unit area can be made constant by superimposing the laser beams, so that uniform irradiation can be performed.
【００１５】また、第三の発明の構成によってレーザ光
源からのレーザ光を一定の出力で発し、第一のステージ
と第二のステージの移動速度を一定にし、レーザ光の発
する周波数を変化させることによりステージの位置によ
りワーク上での単位面積当たりのエネルギー密度が異な
ってもレーザ光を重ね合わすことにより単位面積当たり
の照射エネルギー量を一定にすることで均一な照射を行
うことができる。According to the third aspect of the invention, the laser light from the laser light source is emitted at a constant output, the moving speeds of the first stage and the second stage are kept constant, and the frequency of the laser light emitted is changed. Thus, even if the energy density per unit area on the work differs depending on the position of the stage, the irradiation energy amount per unit area can be made constant by superimposing the laser beams, so that uniform irradiation can be performed.
【００１６】また、第四の発明の構成によってレーザ光
源からは一定の出力でレーザ光を発しステージが移動す
ることにより形状の異なったレーザ光が第二の光学部材
を通過してもレーザ光のエネルギー密度を計測もしくは
レーザ光路長より予測し、レーザ光源からのレーザ光が
加工位置近傍で一定のエネルギー密度になるように第
三、第四の光学部材と第五、第六の光学部材の間隔を調
整することによりレーザ光の形状を調整し均一なエネル
ギー密度を持ったレーザ光により単位面積当たりの照射
エネルギー量を一定にすることで均一な照射を行うこと
ができる。Further, according to the structure of the fourth aspect of the invention, the laser light is emitted from the laser light source with a constant output, and the stage moves, so that the laser light of different shape passes through the second optical member. Measure the energy density or predict it from the laser optical path length and set the distance between the third and fourth optical members and the fifth and sixth optical members so that the laser light from the laser light source has a constant energy density near the processing position. By adjusting the shape of the laser light and adjusting the irradiation energy amount per unit area with the laser light having a uniform energy density, uniform irradiation can be performed.
【００１７】また、第五の発明の構成によってレーザ光
のエネルギー密度を計測もしくはレーザ光路長より予測
し、照射されるレーザ光のエネルギー密度が加工位置近
傍で一定になるように透過率可変部材の透過率を調整す
ることにより均一なエネルギー密度を持ったレーザ光を
形成し一定量のエネルギーで均一な照射を行うことがで
きる。According to the fifth aspect of the invention, the energy density of the laser light is measured or predicted from the laser optical path length, and the transmittance varying member is arranged so that the energy density of the applied laser light is constant near the processing position. By adjusting the transmittance, laser light having a uniform energy density can be formed and uniform irradiation can be performed with a constant amount of energy.
【００１８】また、第六の発明の構成によってレーザ光
を第四の方向にスキャンさせるときにはレーザの光路長
が変化しないためレーザ光の形状は一定となり一定のエ
ネルギー密度を持ったレーザ光を照射でき、レーザ光を
第五の方向にスキャンさせるときのみ、レーザ光源から
のレーザ光を調整すればよいので、連続的に調整する必
要がなく、高速送りが可能となり高生産性が得られる。Further, according to the structure of the sixth invention, when the laser beam is scanned in the fourth direction, the optical path length of the laser does not change, so that the shape of the laser beam becomes constant and the laser beam having a constant energy density can be irradiated. Since the laser light from the laser light source may be adjusted only when the laser light is scanned in the fifth direction, it is not necessary to continuously adjust the laser light, and high-speed feed is possible and high productivity can be obtained.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明の第一の発明の一実施例のレー
ザ照射装置について、図面を参照しながら説明する。図
１は本発明の第一の実施例におけるレーザ照射装置の全
体構成を示した図である。図１において、５１は一定周
波数で可変出力のレーザ光を発するレーザ光源、５２は
ワーク、５３はワーク５２を固定する固定ベッド、５４
は固定ベッド５３に固定された架台、５５は架台５４上
にありＸ１、Ｘ２方向に平行に設置された第一の案内、
５６は第一の案内５５上をＸ１、Ｘ２方向に往復運動可
能な第一のステージ、５７は第一のステージ５６をＸ
１、Ｘ２方向に駆動する駆動手段、５８は第一のステー
ジ５６上にありＹ１、Ｙ２方向に平行に設置された第二
の案内、５９は第二の案内５８上をＹ１、Ｙ２方向に往
復運動可能な第二のステージ、６０は第二のステージ５
９をＹ１、Ｙ２方向に駆動する駆動手段、６１は第一の
ステージ５６上にありレーザ光源５１からくるレーザ光
をＹ２方向に曲げる第一の光学部材、６２は第二のステ
ージ上５９にありＹ方向からくるレーザ光をＺ２方向に
曲げる第二の光学部材、６３は第二のステージ５９上に
固定されレーザ光のビーム形状を整えるビーム形成手
段、６４はレーザ光のエネルギー密度を計測する計測手
段である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser irradiation apparatus according to an embodiment of the first invention of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a laser irradiation apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 51 is a laser light source that emits laser light of variable output at a constant frequency, 52 is a work, 53 is a fixed bed for fixing the work 52, 54
Is a pedestal fixed to the fixed bed 53, 55 is a first guide installed on the pedestal 54 in parallel with the X1 and X2 directions,
56 is a first stage that can reciprocate on the first guide 55 in the X1 and X2 directions, and 57 is the first stage 56 that is X.
Driving means for driving in the 1st and X2 directions, 58 is a second guide installed on the first stage 56 and parallel to the Y1 and Y2 directions, and 59 is a reciprocating movement in the Y1 and Y2 directions on the second guide 58. The second stage which can be moved, 60 is the second stage 5
9 is a driving means for driving 9 in the Y1 and Y2 directions, 61 is on the first stage 56, a first optical member for bending the laser light coming from the laser light source 51 in the Y2 direction, and 62 is on the second stage 59. A second optical member that bends the laser light coming from the Y direction in the Z2 direction, 63 is a beam forming unit that is fixed on the second stage 59 to adjust the beam shape of the laser light, and 64 is a measurement that measures the energy density of the laser light. It is a means.
【００２０】以上のように構成されたレーザ照射装置に
ついて、以下その動作について説明する。まず、ワーク
に対し小面積のビームを重ねながらスキャンさせるマル
チショット方式はレーザ光源５１から連続的に、しかも
出力を可変的に変えられるレーザ光（例えばエキシマレ
ーザ）を数百HZの周波数で発しその間一定の速度で第
一、第二のステージ５６，５９を第一、第二の駆動手段
５７，６０でＸ，Ｙ方向に移動させる。レーザ光源５１
から照射されたレーザ光は第一のステージ５６上にある
第一の光学部材６１によりＹ２方向に曲げられる。その
間第一のステージ５６はスキャンのため移動している。
Ｙ２方向に曲げられたレーザ光は第二のステージ５９上
にある第二の光学部材６２によりＺ２方向に曲げられ
る。レーザ光源５１から発したレーザ光の形状は照射口
では例えば数cm角の形状からなる。このレーザ光をワー
ク上で例えば縦１cm＊横１cm形にするためにビーム形成
手段６３を用いて所定形状に形成する。この所定形状の
レーザ光を基板５２近傍に設置した計測手段６４により
レーザ光のエネルギー密度を計測し一定エネルギー密度
のレーザ光になるようにレーザ光源５１にフィードバッ
クしその出力を調整することによりワーク５２に一定の
エネルギー密度で一定量のエネルギーのレーザ光を重ね
合わせ照射し単位面積当たり一定量のエネルギーで照射
を行う。The operation of the laser irradiation apparatus constructed as above will be described below. First, in the multi-shot method in which a beam having a small area is superposed on a work and scanned, a laser beam (for example, an excimer laser) whose output can be variably changed is continuously emitted from a laser light source 51 at a frequency of several hundreds of HZ. The first and second stages 56 and 59 are moved in the X and Y directions by the first and second driving means 57 and 60 at a constant speed. Laser light source 51
The laser light emitted from is bent in the Y2 direction by the first optical member 61 on the first stage 56. Meanwhile, the first stage 56 is moving for scanning.
The laser light bent in the Y2 direction is bent in the Z2 direction by the second optical member 62 on the second stage 59. The shape of the laser light emitted from the laser light source 51 is, for example, several cm square at the irradiation port. A beam forming means 63 is used to form the laser light into a predetermined shape on the work in order to make it 1 cm long * 1 cm wide. The measuring means 64 installed near the substrate 52 measures the energy density of the laser light of this predetermined shape, feeds it back to the laser light source 51 so that the laser light has a constant energy density, and adjusts its output to adjust the work 52. Then, a laser beam having a constant energy density and a constant amount of energy is superposed and irradiated, and irradiation is performed with a constant amount of energy per unit area.
【００２１】以上のように本実施例によればレーザ光が
広がり角を持つためステージの位置によりレーザ光路長
が異なりレーザ光形状が異なってきて、単位面積当たり
のエネルギー密度が異なることを、計測手段６４により
レーザ光のエネルギー密度を計測して加工位置近傍で一
定のエネルギー密度を持つレーザ光になるようにレーザ
光の出力を調整する。この一定のエネルギー密度を持つ
レーザ光を重ね合わせ単位面積当たり一定量のエネルギ
ーで照射を行うことができる。なお計測手段は、ビーム
形成手段の直前でもよく、またステージ位置などのよう
なレーザ光の光路長に対応する数値を元に計算で求めて
もよい。As described above, according to the present embodiment, since the laser beam has a divergence angle, the laser beam path length differs depending on the position of the stage, the laser beam shape varies, and the energy density per unit area varies. The means 64 measures the energy density of the laser light and adjusts the output of the laser light so that the laser light has a constant energy density near the processing position. Irradiation can be performed with a constant amount of energy per unit area by superimposing the laser beams having the constant energy density. The measuring means may be immediately before the beam forming means, or may be calculated based on a numerical value corresponding to the optical path length of the laser light such as the stage position.
【００２２】以下本発明の第二の実施例のレーザ照射装
置について、図面を参照しながら説明する。A laser irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２３】図１は本発明の第二の実施例におけるレー
ザ照射装置の全体構成を表した図である。FIG. 1 is a diagram showing the overall construction of a laser irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
【００２４】同図において第一の実施例の構成と異なる
のは、一定の周波数で一定の出力でレーザ光５１を発す
るレーザ光源と移動速度を変化させることができる第一
のステージ５６と第二のステージ５９である。In the figure, the difference from the configuration of the first embodiment is that a laser light source that emits a laser light 51 at a constant frequency and a constant output, a first stage 56 that can change the moving speed, and a second stage 56 It is stage 59 of.
【００２５】以上のように構成されたレーザ照射装置に
ついて、以下その動作について説明する。まず、ワーク
に対し小面積のビームを重ねながらスキャンさせるマル
チショット方式はレーザ光源５１から連続的に、しかも
一定の出力でレーザ光（例えばエキシマレーザ）を数百
HZの周波数で発しその間第一、第二のステージ５６，５
９を第一、第二の駆動手段５７，６０でＸ，Ｙ方向に移
動速度を変化させる。例えば、第一、第二のステージ５
６、５９の位置によってレーザ光の単位面積当たりのエ
ネルギー密度が小さい時、ステージ速度を遅くして一定
周波数でレーザ光を照射すると単位面積当たりのワーク
に対してのレーザ光の照射回数が増加することになる。
また、逆にレーザ光の単位面積当たりのエネルギー密度
が大きい時、ステージ速度を速くして一定周波数でレー
ザ光を照射すると単位面積当たりのワークに対してのレ
ーザの照射回数が減少することになる。その結果両者の
単位面積当たりの照射エネルギーは等しくなって均一な
照射が行えることになる。The operation of the laser irradiation apparatus having the above structure will be described below. First, in the multi-shot method in which a beam having a small area is superposed on a work and scanned, a laser beam (for example, an excimer laser) is continuously emitted from a laser light source 51 at a constant output of several hundred.
It emits at the frequency of HZ, during which the first and second stages 56, 5
The moving speed of 9 is changed in the X and Y directions by the first and second driving means 57 and 60. For example, the first and second stage 5
When the energy density per unit area of the laser light is small depending on the positions of 6 and 59, if the stage speed is slowed and the laser light is irradiated at a constant frequency, the number of times the workpiece is irradiated with the laser light per unit area increases. It will be.
On the contrary, when the energy density per unit area of the laser light is large, if the stage speed is increased and the laser light is irradiated at a constant frequency, the number of laser irradiations on the workpiece per unit area is reduced. . As a result, the irradiation energies per unit area of both are equal and uniform irradiation can be performed.
【００２６】以上のように本実施例によればレーザ光が
広がり角を持つためステージの位によりレーザ光波長が
異なりレーザ光形状が異なってきて、ワークでの単位面
積当たりエネルギー密度がちがっても単位面積当たりの
レーザ照射回数をステージ速度を変化させることにより
単位面積当たりのエネルギー量が一定になるようにする
ことで均一な照射を行うことができる。As described above, according to the present embodiment, since the laser light has a divergence angle, the laser light wavelength varies depending on the stage position, and the laser light shape varies, so that the energy density per unit area of the work is different. Uniform irradiation can be performed by changing the stage speed of the number of laser irradiations per unit area so that the amount of energy per unit area becomes constant.
【００２７】なお計測手段は、ビーム形成手段の直前で
もよく、またステージ位置などのようなレーザ光の光路
長に対応する数値を元に計算で求めてもよい。The measuring means may be immediately before the beam forming means, or may be calculated based on a numerical value corresponding to the optical path length of the laser beam such as the stage position.
【００２８】以下本発明の第三の実施例のレーザ照射装
置について、図面を参照しながら説明する。図１は本発
明の第三の実施例におけるレーザ照射装置の全体構成を
表した図である。A laser irradiation apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a laser irradiation apparatus according to the third embodiment of the present invention.
【００２９】図１において第一の実施例の構成と異なる
のは、可変の周波数で一定の出力でレーザ光５１を発す
るレーザ光源である。In FIG. 1, the difference from the configuration of the first embodiment is a laser light source which emits a laser beam 51 with a variable frequency and a constant output.
【００３０】以上のように構成されたレーザ照射装置に
ついて、以下その動作について説明する。まず、レーザ
光源５１から一定の出力でレーザ光を発しその間の第一
のステージ５６、第二のステージ５９を第一の駆動手段
５７、第二の駆動手段、６０でＸ，Ｙ方向に一定速度で
移動させる。例えば、第一のステージ５６、第二のステ
ージ５９の位置によってレーザ光の単位面積当たりエネ
ルギー密度が小さい時、単位面積当たりの基板に対して
レーザ光の照射回数を多くし、また、逆にレーザ光の単
位面積当たりのエネルギー密度が大きいとき、単位面積
当たりのワークら対してのレーザ光の単位面積当たりの
エネルギー密度が大きい時、単位面積当たりの照射エネ
ルギー密度が大きいとき、単位面積当たりのワークに対
してのレーザ光の照射回数を少なくすることにより、両
者の単位面積当たりの照射エネルギーは等しくなって均
一な照射が行えることになる。The operation of the laser irradiation apparatus constructed as above will be described below. First, laser light is emitted from the laser light source 51 at a constant output, and the first stage 56 and the second stage 59 between them are driven at a constant speed in the X and Y directions by the first drive means 57 and the second drive means 60. Move with. For example, when the energy density per unit area of the laser light is small due to the positions of the first stage 56 and the second stage 59, the number of times the substrate is irradiated with the laser light per unit area is increased, and vice versa. When the energy density per unit area of light is large, when the energy density per unit area of laser light is large for the workpiece per unit area, when the irradiation energy density per unit area is large, the workpiece per unit area By reducing the number of times the laser light is irradiated to, the irradiation energy per unit area of the both becomes equal, and uniform irradiation can be performed.
【００３１】以上のように本実施例によればレーザ光が
広がりを持つためステージの位置によりレーザ光路長が
異なりレーザ光形状が異なってきて、ワーク上での単位
面積当たりのエネルギー密度が違っても単位面積当たり
のレーザ照射回数をステージ速度を一定にしてレーザ光
源からのレーザ照射周波数を変化させることにより単位
面積当たりエネルギー量が一定になるようにすることで
均一な照射を行うことができる。As described above, according to the present embodiment, since the laser light has a spread, the laser light path length differs depending on the position of the stage, and the laser light shape differs, so that the energy density per unit area on the work differs. Also, uniform irradiation can be performed by changing the laser irradiation frequency from the laser light source so that the amount of energy per unit area becomes constant by making the stage speed constant for the number of laser irradiations per unit area.
【００３２】なお計測手段は、ビーム形成手段の手前で
もよく、またステージ位置などのようなレーザ光の光路
長に対応する数値を元に計算で求めてもよい。The measuring means may be in front of the beam forming means, or may be calculated based on a numerical value corresponding to the optical path length of the laser beam such as the stage position.
【００３３】以下、本発明の第四の実施例のレーザ照射
装置にいて、図面を参照しながら説明する。A laser irradiation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３４】図２は本発明の第四実施例におけるレーザ
照射装置の全体構成を表した図である。FIG. 2 is a diagram showing the overall construction of a laser irradiation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
【００３５】同図において、１０２はワーク、１０３は
ワーク１０２を固定する固定ベッド、１０４は固定ベッ
ド１０３に固定された架台、１０５は架台１０４上にあ
りＸ１、Ｘ２方向に平行に設置された第一の案内、１０
６は案内１０５上をＸ１、Ｘ２方向に往復運動可能な第
一のステージ、１０７は第一のステージ１０６をＸ１、
Ｘ２方向に駆動する駆動手段、１０８は第一ステージ１
０６上にありＹ１、Ｙ２方向に平行に設置された第二の
案内、１０９は第二の案内１０８上をＹ１、Ｙ２方向に
往復運動可能な第二のステージ、１１０は第二のステー
ジ１０９をＹ１、Ｙ２方向に駆動する駆動手段、１１１
は第一のステージ１０６上にありレーザ光源からくるレ
ーザ光をＹ２方向に曲げる第一の光学部材、１１２は第
二のステージ１０９上にありＹ２方向からくるレーザ光
をＺ２方向に曲げる第二の光学部材、１１３、１１４、
１１５、１６、１１７は第二のステージ１０９上にあり
それぞれ第三、第四、第五、第六、第七の光学部材でレ
ーザ光を所定のビーム形状に整え、１１８は絞り部材で
レーザ光を所定のビーム形状にする働きをする。１１９
はレーザ光のエネルギー密度を計測する計測手段であ
る。図１の構成と異なるのは、一定出力を発するレーザ
光源１０１、第三の案内１２０を第三の方向に平行に設
置し第三、第四の光学部材１１３、１１４を平行移動可
能にした点である。なお、１２１はその駆動手段であ
る。In the figure, 102 is a work, 103 is a fixed bed for fixing the work 102, 104 is a pedestal fixed to the fixed bed 103, 105 is on the pedestal 104, and is installed parallel to the X1 and X2 directions. 1 guide, 10
6 is a first stage which can reciprocate on the guide 105 in X1 and X2 directions; 107 is a first stage 106 which is X1;
Driving means for driving in the X2 direction, 108 is the first stage 1
The second guide 109 located on 06 and installed parallel to the Y1 and Y2 directions, 109 is a second stage that can reciprocate in the Y1 and Y2 directions on the second guide 108, and 110 is the second stage 109. Driving means for driving in the Y1 and Y2 directions, 111
Is a first optical member on the first stage 106 for bending the laser light coming from the laser light source in the Y2 direction, and 112 is a second optical member on the second stage 109 for bending the laser light coming from the Y2 direction in the Z2 direction. Optical member, 113, 114,
Reference numerals 115, 16 and 117 are on the second stage 109, and the third, fourth, fifth, sixth, and seventh optical members respectively adjust the laser light into a predetermined beam shape, and 118 is a diaphragm member. To form a predetermined beam shape. 119
Is a measuring means for measuring the energy density of the laser light. The difference from the configuration of FIG. 1 is that a laser light source 101 that emits a constant output and a third guide 120 are installed in parallel to a third direction, and the third and fourth optical members 113 and 114 are movable in parallel. Is. In addition, 121 is the drive means.
【００３６】以上のように構成されたレーザ照射装置に
ついて、以下その動作について説明する。レーザ光源１
０１から連続的に、しかも一定のエネルギー密度で発せ
られたレーザ光（例えばエキシマレーザ）は、広がり角
を持つためステージの位置によりレーザ光路長が異なり
レーザ光の形状が異なってきて、しかも単位面積当たり
エネルギー密度が異なるが、ワーク１０２の近傍に設置
した計測手段１１９でレーザ光のエネルギー密度を計測
し一定のエネルギー密度になるように、第三の光学部材
１１３と第四の光学部材１１４と第五の光学部材１１５
と第六の光学部材１１６との間隔を第三の駆動手段１２
１を用いてその位置を変え、第三の光学部材１１３と第
四の光学部材１１４の位置を調整することによりレーザ
光形状を調整し、一定密度のレーザ光にしワーク１０２
に一定量のエネルギーでレーザ光を照射する。The operation of the laser irradiation apparatus having the above structure will be described below. Laser light source 1
Since laser light emitted continuously from 01 with a constant energy density (for example, excimer laser) has a divergence angle, the laser light path length differs depending on the position of the stage, and the shape of the laser light varies, Although the contacting energy densities are different, the third optical member 113, the fourth optical member 114, the fourth optical member 114, and Five optical members 115
And the sixth optical member 116 are separated from each other by the third driving means 12
1, the position is changed and the positions of the third optical member 113 and the fourth optical member 114 are adjusted to adjust the shape of the laser beam to obtain a laser beam having a constant density.
Irradiate a laser beam with a certain amount of energy.
【００３７】以上のように本実施例によればレーザ光が
広がり角を持つためステージの位置によりレーザ光路長
が異なりレーザ光の形状が異なってきて、しかも単位面
積当たりのエネルギー密度が異なることを、ワーク１０
２の近傍に設置した計測手段１１９によりレーザ光のエ
ネルギー密度を計測し一定エネルギー密度のレーザ光に
なるように光学部材の位置を変えることによりレーザ光
の形状を調整し、一定エネルギー密度のレーザ光にしワ
ークに一定量のエネルギーでレーザ光を照射する。As described above, according to this embodiment, since the laser light has a divergence angle, the laser light path length varies depending on the position of the stage, the shape of the laser light varies, and the energy density per unit area also varies. , Work 10
The energy density of the laser light is measured by the measuring means 119 installed in the vicinity of 2, and the shape of the laser light is adjusted by changing the position of the optical member so that the laser light has a constant energy density. The work is irradiated with laser light with a certain amount of energy.
【００３８】なお計測手段１１９は、ビーム形成手段の
直前でもよく、またステージ位置などのようなレーザ光
の光路長に対応する数値を元に計算で求めてもよい。The measuring means 119 may be provided immediately before the beam forming means, or may be calculated based on a numerical value corresponding to the optical path length of the laser light such as the stage position.
【００３９】なお本実施例では、絞り部材はワーク直前
だけで配置しているが、他にもう一つの絞り部材を第三
の光学部材の直前には配置し、前記第三の光学部材へ入
射するレーザ光形状を整えることによりさにら均一なレ
ーザ光を形成できる。In this embodiment, the diaphragm member is arranged only just before the work, but another diaphragm member is arranged immediately before the third optical member and is incident on the third optical member. Uniform laser light can be formed by adjusting the laser light shape.
【００４０】以下本発明の第五の発明の一実施例のレー
ザ照射装置について、図面を参照しながら説明する。図
３は本発明の第五の実施例におけるレーザ照射装置の全
体の構成を表した図である。A laser irradiation apparatus according to an embodiment of the fifth aspect of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of the laser irradiation apparatus in the fifth embodiment of the present invention.
【００４１】同図において、２０１は一定出力のレーザ
光を発するレーザ光源、２０２はワーク、２０３はワー
ク２０２を固定する固定ベッド、２０４は固定ベッド２
０３に固定された架台、２０５は架台２０４上にありＸ
１、Ｘ２方向に平行に配置された第一の案内、２０６は
案内２０５上をＸ１、Ｘ２方向に往復運動可能な第一の
ステージ、２０７は第一のステージ２０６をＸ１、Ｘ２
方向に駆動する駆動手段、２０８は第一のステージ２０
６上にありＹ１、Ｙ２方向に平行に設置された第二の案
内、２０９は第二の案内２０８上をＹ１、Ｙ２方向に往
復運動可能な第二のステージ、２１０は第二のステージ
２０９をＹ１、Ｙ２方向に駆動する駆動手段、２１１は
第一のステージ２０６上にありレーザ光源２０１からく
るレーザ光をＹ２方向に曲げる第一の光学部材、２１２
は第二のステージ２０９上にありＹ２方向からくるレー
ザ光をＺ２方向に曲げる第二の光学部材、２１３は第二
のステージ２０９上に固定されたレーザ光のビーム形状
を整えるビーム形成手段、２１４はレーザ光のエネルギ
ー密度を計測する計測手段である。In the figure, 201 is a laser light source that emits a constant output laser beam, 202 is a work, 203 is a fixed bed for fixing the work 202, and 204 is the fixed bed 2.
The base fixed to 03, 205 is on the base 204 X
A first guide 206 arranged parallel to the X and X2 directions, 206 is a first stage that can reciprocate on the guide 205 in the X1 and X2 directions, and 207 is X1 and X2 of the first stage 206.
Driving means for driving in the direction, 208 is the first stage 20
6 is a second guide installed in parallel with the Y1 and Y2 directions, 209 is a second stage that can reciprocate in the Y1 and Y2 directions on the second guide 208, and 210 is a second stage 209. Driving means for driving in the Y1 and Y2 directions, 211 is a first optical member on the first stage 206 for bending the laser light coming from the laser light source 201 in the Y2 direction, 212
Is a second optical member on the second stage 209 for bending the laser light coming from the Y2 direction in the Z2 direction, and 213 is a beam forming means for adjusting the beam shape of the laser light fixed on the second stage 209, 214 Is a measuring means for measuring the energy density of the laser light.
【００４２】以上のように構成されたレーザ照射装置に
ついて、以下その動作について説明する。まず、ワーク
に対し小面積のビームを重ねながらスキャンさせるマル
チショット方式はレーザ光源２０１から連続的に、一定
出力のレーザ光（例えばエキシマレーザ）を数百HZの周
波数で発しその間一定の速度で２０６、２０９の第一、
第二のステージ２０６、２０９を第一、第二の駆動手段
２０７、２１０でＸ、Ｙ方向に駆動させる。レーザ光源
２０１から照射されたレーザ光は第一のステージ２０６
上にある第一の光学部材２１１によりＹ２方向に曲げら
れる。その間第一のステージ２０６はスキャンのため移
動している。Ｙ２方向に曲げられたレーザ光は第二のス
テージ２０９上にある第二の光学部材２１２によりＺ２
方向に曲げられる。このレーザ光をビーム形成手段２１
３を用いて所定形状に形成し、透過率可変部材２１５を
透過させ、このレーザ光を基板２０２の近傍に設置した
計測手段２１４によりレーザ光のエネルギー密度を計測
し一定エネルギー密度のレーザ光になるように透過率可
変部材２１５にフィードバックして透過率を調整するこ
とによりワーク２０２に一定のエネルギー密度で一定量
のエネルギーのレーザ光を重ね合わせて照射することが
できる。The operation of the laser irradiation apparatus constructed as above will be described below. First, in the multi-shot method in which a beam having a small area is superposed on a work and scanned, a laser light source 201 continuously emits a constant output laser light (for example, an excimer laser) at a frequency of several hundreds of HZ and a constant speed of 206 , The first of 209,
The second stages 206 and 209 are driven in the X and Y directions by the first and second driving means 207 and 210. The laser light emitted from the laser light source 201 is the first stage 206
It is bent in the Y2 direction by the upper first optical member 211. Meanwhile, the first stage 206 is moving for scanning. The laser beam bent in the Y2 direction is Z2 by the second optical member 212 on the second stage 209.
Can be bent in any direction. This laser light is used for beam forming means 21.
3 is formed into a predetermined shape and transmitted through the transmittance varying member 215, and the energy density of the laser light is measured by the measuring means 214 installed in the vicinity of the substrate 202 to obtain a laser light having a constant energy density. By thus feeding back the variable transmittance 215 and adjusting the transmittance, it is possible to irradiate the work 202 with laser light having a constant energy density and a constant amount of energy in a superimposed manner.
【００４３】以上のように本実施例によればレーザ光が
広がりを持つためステージの位置によりレーザ光路長が
異なりレーザ光形状が異なってきて、単位面積当たりの
エネルギー密度も異なることを、基板近傍に設置した計
測手段２１４によりレーザ光のエネルギー密度を計測し
一定のエネルギー密度を持つレーザ光になるように透過
率可変部材の透過率を調整する。この一定のエネルギー
密度を持つレーザ光を重ね合わせ単位面積当たり一定量
のエネルギーで照射を行うことができる。As described above, according to the present embodiment, since the laser light has a spread, the laser light path length varies depending on the position of the stage, the laser light shape varies, and the energy density per unit area also varies. The energy density of the laser light is measured by the measuring means 214 installed at the position, and the transmittance of the transmittance variable member is adjusted so that the laser light has a constant energy density. Irradiation can be performed with a constant amount of energy per unit area by superimposing the laser beams having the constant energy density.
【００４４】なお計測手段２１４は、ビーム形成手段の
直前でもよく、またステージ位置などのようなレーザ光
の光路長に対応する数値を元に計算で求めてもよい。The measuring means 214 may be provided immediately before the beam forming means, or may be calculated based on a numerical value corresponding to the optical path length of the laser beam such as the stage position.
【００４５】以下本発明の第六の実施例のレーザ照射装
置について、図面を参照しながら説明する。図４は本発
明の第六の実施例におけるレーザ照射装置の全体構成を
示した図である。図５は本発明の第六の実施例における
ワーク上のレーザ光照射経路を示したものである。図６
は本発明の第六の実施例におけるワーク上のレーザ照射
位置とレーザ光路長の関係を表した図である。A laser irradiation apparatus according to the sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration of a laser irradiation apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a laser light irradiation path on a work in the sixth embodiment of the present invention. Figure 6
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a laser irradiation position on a work and a laser optical path length in a sixth embodiment of the present invention.
【００４６】図７は本発明の第一の実施例におけるワー
ク上のレーザ光照射経路を表した図である。FIG. 7 is a diagram showing a laser beam irradiation path on a work in the first embodiment of the present invention.
【００４７】図８は本発明の第一の実施例におけるワー
ク上のレーザ照射照射位置とレーザ光路長の関係を表し
た図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the laser irradiation position on the work and the laser optical path length in the first embodiment of the present invention.
【００４８】図４において、１５１は一定出力のレーザ
光を発するレーザ光源、１５２はＸ方向とＹ方向に４５
度をなすように置かれたワーク、１５３はワーク１５２
を固定する固定ベッド、１５４は固定ベッドに固定され
た架台、１５５は架台１５４上にありＸ１、Ｘ２方向に
平行に設置された第一の案内、１５６は案内１５５上を
Ｘ１、Ｘ２方向に往復運動可能な第一のステージ、１５
７は第一ステージ１５６をＸ１、Ｘ２方向に駆動する駆
動手段、１５８は第一のステージ１５６上にありＹ１、
Ｙ２方向に平行に設置された第二の案内、１５９は第二
の案内１５８上をＹ１、Ｙ２方向に往復運動可能な第二
のステージ、１６０は第二のステージ１５９をＹ１、Ｙ
２方向に駆動する駆動手段、１６１は第一のステージ１
５６上にありレーザ光源１５１からくるレーザ光をＹ２
方向に曲げる第一の光学部材、１６２は第二のステージ
１５９上にありＹ２方向からくるレーザ光をＺ２方向に
曲げる第二の光学部材、１６３は第二のステージ１５９
上に固定されレーザ光のビーム形状を整えるビーム形成
手段、１６４はレーザ光のエネルギー密度を計測する計
測手段である。In FIG. 4, reference numeral 151 denotes a laser light source which emits laser light having a constant output, and 152 denotes 45 in the X and Y directions.
The work 153 is placed so as to make a turn, and the work 152 is a work 152.
A fixed bed for fixing the fixed bed, 154 is a pedestal fixed to the fixed bed, 155 is a first guide installed on the pedestal 154 in parallel with the X1 and X2 directions, and 156 is a reciprocating guide 155 on the X1 and X2 directions. First stage that can be exercised, 15
7 is a driving means for driving the first stage 156 in the X1 and X2 directions, and 158 is Y1 on the first stage 156,
A second guide 159 installed parallel to the Y2 direction, 159 is a second stage that can reciprocate on the second guide 158 in the Y1 and Y2 directions, and 160 is a second stage 159 that moves the Y1, Y
Driving means for driving in two directions, 161 is the first stage 1
Laser light coming from the laser light source 151 on
A first optical member that bends in a direction, 162 is a second optical member that is on the second stage 159, and bends laser light coming from the Y2 direction in the Z2 direction, and 163 is a second stage 159.
A beam forming unit 164 fixed above the beam forming unit for adjusting the beam shape of the laser beam is a measuring unit for measuring the energy density of the laser beam.
【００４９】以上のように構成されたレーザ照射装置に
ついて、以下その動作について説明する。まず、ワーク
に対し小面積のビームを重ねながらスキャンさせるマル
チショット方式はレーザ光源１５１から連続的に、しか
も出力を可変的に変えられるレーザ光（例えばエキシマ
レーザ）を数百HZの周波数で発しその間一定の速度で第
一、第二のステージ１５６、１５９を第一、第二の駆動
手段１５７、１６０でＸ、Ｙ方向に移動させる。レーザ
光源１５１から照射されたレーザ光は第一のステージ１
５６上にある第一の光学部材１６１によりＹ２方向に曲
げられる。Ｙ２方向に曲げられたレーザ光は第二のステ
ージ上１５９にある第二の光学部材１６２によりＺ２方
向に曲げられる。このレーザ光をビーム形成手段１６３
により所定形状に形成し、この所定形状のレーザ光をワ
ーク１５２の近傍に設置した計測手段１６４によりレー
ザ光のエネルギー密度を計測し一定エネルギー密度のレ
ーザ光になるようにレーザ光源１５１にフィードバック
しその出力を調整することによりワーク１５２に一定の
エネルギー密度で一定量のエネルギーのレーザ光を重ね
あわせ照射し単位面積当たり一定量のエネルギーで照射
を行う。このとき図５に示すようにレーザ光をＸ方向例
えばＡ点からＢ点、Ｙ方向例えばＢ点からＣ点にスキャ
ンさせると図６に示すようにＸ方向の移動、Ｙ方向の移
動とも光路長が変化するが、図７に示すようにレーザ光
をＸ方向、Ｙ方向と４５度をなすＵ方向例えばＡ点から
Ｂ点、Ｖ方向例えばＢ点からＣ点にスキャンさせると第
８図に示すようにＵ方向の移動では光路長が変化せずＵ
方向の移動のときには１５１のレーザ光源の出力調整が
不用となるため、高速スキャンが可能となり高生産性の
レーザ照射装置を実現できる。なお出力調整は、ステー
ジの移動速度を可変にしても、レーザ周波数を可変にし
ても、ビーム形成手段の光学部材の間隔を可変にして
も、透過率可変部材の透過率を可変にしても同様の効果
が得られる。なお計測手段は、ビーム形成手段の直前で
もよく、またステージ位置などのようなレーザ光の光路
長に対応する数値を元に計算で求めてもよい。The operation of the laser irradiation apparatus constructed as above will be described below. First, in the multi-shot method in which a beam having a small area is superposed on a work and scanned, a laser light (eg, excimer laser) whose output can be variably changed is continuously emitted from a laser light source 151 at a frequency of several hundred HZ. The first and second stages 156 and 159 are moved in the X and Y directions by the first and second driving means 157 and 160 at a constant speed. The laser light emitted from the laser light source 151 is the first stage 1
It is bent in the Y2 direction by the first optical member 161 on 56. The laser light bent in the Y2 direction is bent in the Z2 direction by the second optical member 162 on the second stage 159. This laser light is used for beam forming means 163.
Is formed into a predetermined shape by a measuring means 164 installed near the work 152 to measure the energy density of the laser light, and the laser light is fed back to the laser light source 151 so that the laser light has a constant energy density. By adjusting the output, the work 152 is overlapped and irradiated with laser light having a constant energy density and a constant amount of energy, and irradiation is performed with a constant amount of energy per unit area. At this time, as shown in FIG. 5, when the laser light is scanned in the X direction, for example, from A point to B point, and in the Y direction, for example, from B point to C point, the optical path length is changed in both the X direction and the Y direction as shown in FIG. However, as shown in FIG. 7, when the laser light is scanned in the U direction forming 45 degrees with the X direction and the Y direction, for example, from A point to B point, and in the V direction, for example, from B point to C point, as shown in FIG. As shown, the optical path length does not change when moving in the U direction.
Since the output adjustment of the laser light source 151 is unnecessary when moving in the directional direction, high-speed scanning becomes possible and a highly productive laser irradiation device can be realized. The output adjustment is the same whether the moving speed of the stage is changed, the laser frequency is changed, the interval between the optical members of the beam forming unit is changed, or the transmittance of the transmittance changing member is changed. The effect of is obtained. The measuring means may be immediately before the beam forming means, or may be calculated based on a numerical value corresponding to the optical path length of the laser light such as the stage position.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上のように本発明の第一の発明によれ
ば、ワークの所定の位置に集積したレーザ光を照射する
レーザ照射装置において、前記レーザ光の出力を可変的
に第一の方向に発するレーザ光源と前記ワーク上方に対
向して設置された架台と前記架台上に前記第一の方向に
平行に設置された第一の案内と前記第一の案内上を前記
第一の方向に往復運動可能な第一のステージと前記第一
のステージを前記第一の方向に駆動する第一の駆動手段
と前記第一のステージに固定され前記レーザ光を前記第
一の方向と直角な第二の方向に曲げる第一の光学部材と
前記第一のステージ上に前記第二の方向に平行に設置さ
れた第二の案内と前記第二の案内上を前記前記第二の方
向に往復運動可能な第二のステージと前記第二のステー
ジを前記第二の方向に駆動する第二の駆動手段と前記第
二のステージに固定され前記レーザ光を前記第一と第二
の方向に直角な第三の方向に曲げる第二の光学部材と前
記第二のステージ上にあり前記第二の光学部材の前記第
三の方向に平行に配置されたビーム形成手段と前記ビー
ム形成手段の透過前または透過後の前記レーザ光エネル
ギー密度を計測する第一の計測手段もしくは、前記レー
ザ光源から前記第二の光学部材までの光路長を計測する
第二の計測手段と、前記第一の計測手段または前記第二
の計測手段より前記レーザ光源の出力を可変にする制御
手段を設けることにより、レーザ光が広がり角を持つた
めステージ位置によりレーザ光路長が異なりレーザ光形
状が異なってきて、単位面積当たりのエネルギー密度が
異なることを、ビーム形成手段の透過前または透過後の
レーザ光のエネルギー密度を計測する計測手段もしく
は、レーザ光から第二の光学部材までの光路長を計測す
る計測手段と、これらの計測手段よりレーザ光源の出力
を可変にする制御手段により、レーザ光のエネルギー密
度を計測もしくは予測して一定エネルギー密度を持つレ
ーザ光になるようにレーザ光源の出力を調整することに
よりワークに一定エネルギー密度を持つレーザ光で一定
量のエネルギーを照射することにより優れたレーザ照射
を実現できるものである。As described above, according to the first aspect of the present invention, in the laser irradiating device for irradiating the laser light integrated at a predetermined position on the work, the output of the laser light is variably changed. Laser light source emitting in a direction, a pedestal installed to face above the work, a first guide installed on the gantry in parallel with the first direction, and the first guide on the first direction. A reciprocating first stage, first driving means for driving the first stage in the first direction, and the laser beam fixed to the first stage at a right angle to the first direction. A first optical member that bends in a second direction, a second guide installed on the first stage in parallel with the second direction, and reciprocates in the second direction on the second guide. The movable second stage and the second stage are the second On the second stage and a second drive member that is fixed to the second stage and that bends the laser beam in a third direction perpendicular to the first and second directions. In the first measuring means for measuring the laser light energy density before or after the beam forming means and the beam forming means arranged in parallel to the third direction of the second optical member, or Second measuring means for measuring the optical path length from the laser light source to the second optical member, and control means for varying the output of the laser light source from the first measuring means or the second measuring means. By providing the laser beam, since the laser beam has a divergence angle, the laser beam path length varies depending on the stage position, and the laser beam shape varies, so that the energy density per unit area varies. Measuring means for measuring the energy density of the laser light before or after transmission, or measuring means for measuring the optical path length from the laser light to the second optical member, and control for making the output of the laser light source variable by these measuring means. By measuring or predicting the energy density of the laser light by means of the means and adjusting the output of the laser light source so that the laser light has a constant energy density, the work is irradiated with a certain amount of energy with the laser light having a constant energy density. By doing so, excellent laser irradiation can be realized.
【００５１】また、本発明の第二の発明によれば、レー
ザ光源が所定の出力と周波数でレーザ光を発し、第一の
ステージと第二のステージの移動速度が可変できること
により単位面積当たりレーザ照射回数を変化させ、単位
面積当たりのエネルギー量が一定になるようにすること
で均一な優れたレーザ照射を実現できるものである。According to the second aspect of the present invention, the laser light source emits laser light at a predetermined output and frequency, and the moving speeds of the first stage and the second stage can be varied, so that Uniform and excellent laser irradiation can be realized by changing the number of times of irradiation so that the amount of energy per unit area becomes constant.
【００５２】また、本発明の第三の発明によれば、レー
ザ光源が所定の出力を可変の周波数でレーザ光を発し、
第一のステージと前記第二のステージを所定の速度で移
動させることによりワーク上での単位面積当たりのエネ
ルギー密度が異なっても単位面積当たりのレーザ照射回
数をレーザ光源からのレーザ照射周波数を変化させるこ
とにより単位面積当たりのエネルギー量を一定にするこ
とで均一な優れたレーザ照射を実現できるものである。Further, according to the third aspect of the present invention, the laser light source emits laser light with a predetermined output at a variable frequency,
Even if the energy density per unit area on the work is different by moving the first stage and the second stage at a predetermined speed, the number of laser irradiations per unit area and the laser irradiation frequency from the laser light source are changed. By making the amount of energy per unit area constant by doing so, uniform and excellent laser irradiation can be realized.
【００５３】また本発明の第四の発明によれば、レーザ
光源が所定の出力でレーザ光を発し、前記第二のステー
ジ上にあり前記第三の方向に平行に設置された第三のス
テージと前記第三のステージ上にあり前記第二の光学部
材の前記第三の方向に平行に設置された第三、第四の光
学部材と前記第三のステージを前記第三の方向に駆動す
る第三の駆動手段と前記第三の方向に平行で前記第三、
第四の光学部材に順に前記第二のステージ上に固定され
た第五、第六、第七の光学部材と前記レーザ光を所定の
大きさに調整する絞り部材と、前記制御手段により構成
され前記制御手段により前記第三の駆動手段を駆動でき
るレーザ照射装置を設けることにより、レーザ光が広が
り角を持つためステージの位置によりレーザ光路長が異
なりレーザ光の形状が異なってきて、単位面積当たりの
エネルギー密度が異なることを、ビーム形成手段の透過
前または透過後の前記レーザ光のエネルギー密度を計測
する第一の計測手段もしくは、前記レーザ光源から前記
第二の光学部材までの光路長を計測する第二の計測手段
と、前記第一の計測手段または前記第二の計測手段によ
り前記第三の駆動手段を駆動する制御手段を設けること
によりレーザ光のエネルギー密度を計測もしくは予測
し、一定密度のレーザ光になるように光学部材の位置を
変えることにより一定エネルギー密度のレーザ光にしワ
ークに照射することにより単位面積当たりのエネルギー
量が一定になるようにすることで均一で優れたレーザ照
射を実現できるものである。According to the fourth aspect of the present invention, the laser light source emits a laser beam with a predetermined output, and the third stage is provided on the second stage and arranged in parallel to the third direction. And driving the third and fourth optical members, which are on the third stage and are parallel to the third direction of the second optical member, and the third stage in the third direction. The third driving means and the third parallel to the third direction,
A fifth optical member, a sixth optical member, a seventh optical member fixed to the second optical member in order on the second stage, a diaphragm member for adjusting the laser light to a predetermined size, and the control means. By providing a laser irradiation device capable of driving the third drive means by the control means, the laser light path length varies depending on the position of the stage because the laser light has a divergence angle, and the shape of the laser light varies. That the energy densities of the two are different, the first measuring means for measuring the energy density of the laser light before or after passing through the beam forming means, or the optical path length from the laser light source to the second optical member is measured. Of the laser light by providing a second measuring means for controlling the third driving means by the first measuring means or the second measuring means. Measure or predict the energy density and change the position of the optical member so that the laser light has a constant density so that the laser light has a constant energy density and irradiates the work so that the energy amount per unit area becomes constant. By doing so, uniform and excellent laser irradiation can be realized.
【００５４】また本発明の第５の発明によれば、レーザ
光源が所定の出力を発し、レーザ光路上に配置したレー
ザ光の光量を可変できる透過率可変部材を備えたレーザ
照射装置を設けることにより、レーザ光が広がり角を持
つためステージの位置によりレーザ光路長が異なりレー
ザ光の形状が異なってきて、単位面積当たりのエネルギ
ー密度が異なることを、ビーム形成手段の透過前または
透過後の前記レーザ光のエネルギー密度を計測する第一
の計測手段もしくは、前記レーザ光源から前記第二の光
学部材までの光路長を計測する第二の計測手段と、前記
第一の計測手段または前記第二の計測手段より前記レー
ザ光源の出力を可変にする制御手段を設けることにより
レーザ光のエネルギー密度を計測もしくは予測し、一定
密度のレーザ光になるように透過率可変部材の透過率を
調整することにより一定エネルギー密度のレーザ光にし
てワークに照射することにより単位面積当たりのエネル
ギー量が一定になるようにすることで均一で優れたレー
ザ照射を実現できるものである。According to the fifth aspect of the present invention, a laser irradiation device is provided which is provided with a transmittance variable member which emits a predetermined output from a laser light source and is capable of varying the amount of laser light arranged on the laser optical path. Since the laser beam has a divergence angle, the laser beam path length varies depending on the position of the stage, and the shape of the laser beam varies, which means that the energy density per unit area varies. First measuring means for measuring the energy density of laser light, or second measuring means for measuring the optical path length from the laser light source to the second optical member, and the first measuring means or the second By providing a control means for varying the output of the laser light source from the measuring means, the energy density of the laser light is measured or predicted to obtain a laser light of a constant density. By adjusting the transmittance of the variable transmittance member so that a laser beam with a constant energy density is irradiated onto the work, the amount of energy per unit area becomes constant, thus providing uniform and excellent laser irradiation. Can be realized.
【００５５】また本発明の第６の発明によれば、前記第
一の駆動手段と、前記第二の駆動手段を同時に駆動する
ことにより前記レーザ光を前記第一と第二の方向に４５
度をなす第四の方向と前記第四の方向と直角な第五の方
向にスキャンさせ照射することのできるレーザ照射装置
を設けることにより、レーザ光源の出力調整を間欠的に
行うことで、高速送りを可能とし、高生産性のレーザ照
射装置を実現できるものである。According to the sixth aspect of the present invention, the laser beam is directed in the first and second directions by driving the first drive means and the second drive means at the same time.
By providing a laser irradiation device capable of scanning and irradiating in a fourth direction that forms a degree and a fifth direction that is perpendicular to the fourth direction, by intermittently adjusting the output of the laser light source, high speed It is possible to realize a high-productivity laser irradiation device that can be fed.
【図１】本発明の第一〜第三の実施例におけるレーザ照
射装置の斜視図FIG. 1 is a perspective view of a laser irradiation device according to first to third embodiments of the present invention.
【図２】本発明の第四の実施例におけるレーザ照射装置
の斜視図FIG. 2 is a perspective view of a laser irradiation device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第五の実施例におけるレーザ照射装置
の斜視図FIG. 3 is a perspective view of a laser irradiation device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第六の実施例におけるレーザ照射装置
の斜視図FIG. 4 is a perspective view of a laser irradiation device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第一実施例におけるレーザの照射経路
図FIG. 5 is a laser irradiation path diagram in the first embodiment of the present invention.
【図６】同レーザ光の照射経路とレーザ光路長の関係図FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the laser light irradiation path and the laser light path length.
【図７】本発明の第六の実施例におけるレーザ光の照射
経路図FIG. 7 is a laser light irradiation path diagram in the sixth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第六の実施例におけるレーザ光の照射
経路とレーザ光路長の関係図FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the laser light irradiation path and the laser light path length in the sixth embodiment of the present invention.
【図９】従来のレーザ照射装置の斜視図FIG. 9 is a perspective view of a conventional laser irradiation device.
５１ レーザ光源 ５２ ワーク ５３ 固定ベッド ５４ 架台 ５５ 第一の案内 ５６ 第一のステージ ５７ 第一の駆動手段 ５８ 第二の案内 ５９ 第二のステージ ６０ 第二の駆動手段 ６１ 第一の光学部材 ６２ 第二の光学部材 ６３ ビーム形成手段 ６４ 計測手段 51 laser light source 52 work 53 fixed bed 54 frame 55 first guide 56 first stage 57 first drive means 58 second guide 59 second stage 60 second drive means 61 first optical member 62 first Second optical member 63 Beam forming means 64 Measuring means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水口 信一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 井上 隆史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川村 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮田 豊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shinichi Mizuguchi 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Takashi Inoue, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Kawamura 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor, Yutaka Miyata 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (6)
で小面積のビームを重ねながらスキャンさせ照射し、ワ
ークの加工を行うレーザ照射装置において、前記レーザ
光の出力を可変的に第一の方向に発するレーザ光源と、
前記ワークに対向して設置された架台と、前記架台上に
前記第一の方向に平行に設置された第一の案内と、前記
第一の案内上を前記第一の方向に往復運動可能な第一の
ステージと、前記第一のステージを前記第一の方向に駆
動する第一の駆動手段と、前記第一のステージに固定さ
れ前記レーザ光を前記第一の方向と直角な第二の方向に
曲げる第一の光学部材と、前記第一のステージ上に前記
第二の方向に設置された第二の案内と、前記第二の案内
上を前記第二の方向に往復運動可能な第二のステージ
と、前記第二のステージに固定され前記レーザ光を前記
第一と第二の方向に垂直な第三の方向に曲げる第二の光
学部材と、前記第二のステージ上にあり前記第二の光学
部材の前記第三の方向に平行に配置されたビーム形成手
段と、前記ビーム形成手段の透過前または透過後の前記
レーザ光のエネルギー密度を計測する第一の計測手段も
しくは、前記レーザ光源から前記第二の光学部材までの
光路長を計測する第二の計測手段と、前記第一の計測手
段または前記第二の計測手段より前記レーザ光源の出力
を可変にする制御手段とを備え、集光された前記レーザ
光で前記ワークの所定の位置を照射することを特徴とす
るレーザ照射装置。1. A laser irradiation device for processing a work by irradiating while scanning a beam of a small area while superimposing a beam of a small area with a laser beam integrating a predetermined position of the work to variably output the output of the laser beam. Laser light source that emits in the direction
A gantry installed to face the work, a first guide installed on the gantry in parallel with the first direction, and a reciprocating motion on the first guide in the first direction. A first stage, a first driving means for driving the first stage in the first direction, and a second laser beam which is fixed to the first stage and makes the laser beam perpendicular to the first direction. A first optical member that bends in a direction, a second guide that is installed on the first stage in the second direction, and a second guide that can reciprocate in the second direction on the second guide. A second stage, a second optical member fixed to the second stage and bending the laser light in a third direction perpendicular to the first and second directions, and on the second stage Beam forming means arranged parallel to the third direction of the second optical member; First measuring means for measuring the energy density of the laser light before or after transmission of means, or second measuring means for measuring the optical path length from the laser light source to the second optical member; A laser comprising: a control unit for varying the output of the laser light source from one measuring unit or the second measuring unit, and irradiating a predetermined position of the work with the condensed laser light. Irradiation device.
光を発し、制御手段により第一のステージと第二のステ
ージの移動速度が可変できることを特徴とする請求項１
記載のレーザ照射装置。2. The laser light source emits laser light at a predetermined output and frequency, and the moving speed of the first stage and the second stage can be varied by the control means.
The laser irradiation device described.
し、第一のステージと第二のステージを所定の速度で移
動し、制御手段によりレーザ光源の周波数を可変にする
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ照射装置。3. The laser light source emits a laser beam with a predetermined output, the first stage and the second stage are moved at a predetermined speed, and the frequency of the laser light source is made variable by the control means. The laser irradiation device according to claim 1.
し、第二のステージ上にあり第三の方向に平行に設置さ
れた第三のステージと、前記第三のステージ上にあり第
二の光学部材の第三の方向に平行に配置された第三、第
四の光学部材と、第三のステージを第三の方向に駆動す
る第三の駆動手段と、第三の方向に平行で前記第三、第
四の光学部材に順に前記第二のステージ上に固定された
第五、第六、第七の光学部材と、前記レーザ光を所定の
大きさに調整する絞り手段と、制御手段により構成さ
れ、制御手段により第三の駆動手段を駆動できることを
特徴とする請求項１記載のレーザ照射装置。4. A laser light source emits a laser beam with a predetermined output, a third stage on the second stage and parallel to the third direction, and a second stage on the third stage. The third and fourth optical members arranged in parallel to the third direction of the optical member, the third driving means for driving the third stage in the third direction, and Fifth, sixth, and seventh optical members fixed on the second stage in order to the third and fourth optical members, diaphragm means for adjusting the laser light to a predetermined size, and control The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the laser irradiation device is configured by means, and the control means can drive the third drive means.
し、レーザ光の光路上に配置され制御手段により透過率
を可変できる透過率可変部材を備えたことを特徴とする
請求項１記載のレーザ照射装置。5. The transmittance variable member, which is arranged on the optical path of the laser light and which is capable of varying the transmittance by the control means, emits a laser beam having a predetermined output. Laser irradiation device.
駆動することによりレーザ光を第一と第二の方向に４５
度をなす第四の方向と第四の方向と直角な第五の方向に
スキャンさせ照射することを特徴とする請求項１記載の
レーザ照射装置。6. The laser light is driven in the first and second directions by simultaneously driving the first driving means and the second driving means.
2. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the irradiation is performed by scanning in a fourth direction which forms a degree and a fifth direction which is perpendicular to the fourth direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33153192A JPH06181353A (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Laser irradiation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33153192A JPH06181353A (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Laser irradiation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181353A true JPH06181353A (en) | 1994-06-28 |
Family
ID=18244703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33153192A Pending JPH06181353A (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Laser irradiation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06181353A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5935464A (en) * | 1997-09-11 | 1999-08-10 | Lsp Technologies, Inc. | Laser shock peening apparatus with a diffractive optic element |
-
1992
- 1992-12-11 JP JP33153192A patent/JPH06181353A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5935464A (en) * | 1997-09-11 | 1999-08-10 | Lsp Technologies, Inc. | Laser shock peening apparatus with a diffractive optic element |
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