レーザ加工装置およびレーザ加工方法
【課題】簡単に複数のレーザ光によるスポットを走査しながらほぼ同じ位置に時間差を設けて照射する。
【解決手段】レーザ光λａは、レンズ１２０ａにより結像位置Ｐ１ａにおいて結像した後、レンズ１２１ａによりコリメートされ、２波長性ミラー１２３に入射する。レーザ光λｂは、レンズ１２０ｂにより結像位置Ｐ１ｂにおいて結像した後、レンズ１２１ｂによりコリメートされ、全反射ミラー１２２により反射され、２波長性ミラー１２３に入射する。そして、レーザ光λａおよびレーザ光λｂは、２波長性ミラー１２３により光路が結合され、２波長性レンズ１２４により結像位置Ｐ２ａ，Ｐ２ｂにおいて結像する。全反射ミラー１１９とレンズ１２０ｂを格納するモジュール１３１は、シフト機構１３２により、レンズ１２０ｂの光軸と垂直な方向にシフトする。本発明は、例えば、薄膜太陽電池パネルを加工するレーザ加工装置に適用できる。
【解決手段】レーザ光λａは、レンズ１２０ａにより結像位置Ｐ１ａにおいて結像した後、レンズ１２１ａによりコリメートされ、２波長性ミラー１２３に入射する。レーザ光λｂは、レンズ１２０ｂにより結像位置Ｐ１ｂにおいて結像した後、レンズ１２１ｂによりコリメートされ、全反射ミラー１２２により反射され、２波長性ミラー１２３に入射する。そして、レーザ光λａおよびレーザ光λｂは、２波長性ミラー１２３により光路が結合され、２波長性レンズ１２４により結像位置Ｐ２ａ，Ｐ２ｂにおいて結像する。全反射ミラー１１９とレンズ１２０ｂを格納するモジュール１３１は、シフト機構１３２により、レンズ１２０ｂの光軸と垂直な方向にシフトする。本発明は、例えば、薄膜太陽電池パネルを加工するレーザ加工装置に適用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関し、特に、複数の種類のレーザ光を並行して使用するレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、波長等が異なる２種類のレーザ光を所定の時間差で加工対象物に照射し、加工精度を向上させるようにしたレーザ加工装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の発明では、各レーザ光が通過する光ファイバの長さを変え、レーザ光の光路長差を調整することにより、各レーザ光が加工対象物に照射される時間差が調整される。
【０００４】
また、特許文献２に記載の発明では、各レーザ光の光学系が全く独立しており、光学系毎にレーザ光を出射するタイミングを調整することにより、各レーザ光が加工対象物に照射される時間差が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１３８５８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４２８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば薄膜太陽電池パネルの薄膜除去の工程等では、２種類のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射できるようにすることが望まれている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、レーザ光の走査速度によって、レーザ光を照射する時間差を調整するために光ファイバの長さを変える必要があり、時間と手間がかかる。また、予め準備されている長さの光ファイバの範囲内でしか時間差を調整することができない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の発明では、各レーザ光の光学系が全く独立しているため、２種類のレーザ光をほぼ同じ位置に照射するように調整することが難しい。
【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単に複数のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の側面のレーザ加工装置は、少なくとも第１のレーザ光および第２のレーザ光を用いて加工対象物の加工を行うレーザ加工装置であって、第１のレーザ光が通過する第１の光路上の第１の結像位置において、第１のレーザ光を結像する第１のレンズと、第１の光路上の第１の結像位置より後で第１のレーザ光をコリメートする第２のレンズと、第２のレーザ光が通過する第２の光路上の第２の結像位置において、第２のレーザ光を結像する第３のレンズと、第２の光路上の第２の結像位置より後で第２のレーザ光をコリメートする第４のレンズと、第２のレンズおよび第４のレンズの後段において、第１のレーザ光と第２のレーザ光の光路を結合する結合手段と、結合手段と加工対象物の間に設けられ、第１のレーザ光および第２のレーザ光を結像する第５のレンズと、第２の光路を調整して、第５のレンズによる第２のレーザ光の結像位置である第３の結像位置の光軸と垂直な方向における位置を調整する調整手段とを備える。
【００１１】
本発明の第１の側面のレーザ加工装置においては、第１のレーザ光が第１の光路上の第１の結像位置において結像した後、コリメートされ、第２のレーザ光が第２の光路上の第２の結像位置において結像した後、コリメートされ、その後、第１のレーザ光と第２のレーザ光の光路が結合された後、第１のレーザ光および第２のレーザ光が第５のレンズにより結像する。また、第２のレーザ光が通過する第２の光路が調整され、第２のレーザ光の第５のレンズによる結像位置の光軸と垂直な方向における位置が調整される。
【００１２】
従って、簡単に複数のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査することにより、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【００１３】
この結合手段は、例えば、２波長性ミラーにより構成される。この調整手段は、例えば、アクチュエータ等を用いたシフト機構や回転機構により構成される。
【００１４】
この調整手段には、第２の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整させることにより、第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整させることができる。
【００１５】
これにより、簡単な構成で、簡単に複数のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査することにより、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【００１６】
このレーザ加工装置には、第１の光路上の第１のレンズと第２のレンズの間に設けられる第１のスリットと、第２の光路上の第３のレンズと第４のレンズの間に設けられる第２のスリットとをさらに設け、この調整手段には、第２のスリットの開口部の光軸と垂直な方向における位置を調整することにより、第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整させることができる。
【００１７】
これにより、レーザ光のスポットのエッジが鮮明になり、その結果、加工品質が向上する。
【００１８】
この第２のスリットを、第２の結像位置付近に設け、この調整手段には、第２の結像位置を第２のスリットの開口部とともに移動させることができる。
【００１９】
これにより、スリットによるレーザ光の損失を軽減することができる。
【００２０】
このレーザ加工装置には、第４のレンズの後段において、第２の光路の方向を結合手段の方向に変更する変更手段をさらに設け、この調整手段には、第２の光路を第５のレンズの光軸と一致する回転軸を中心に回転させることにより、第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整させることができる。
【００２１】
これにより、第２のレーザ光のスポットの照射位置の調整の自由度を増すことができる。
【００２２】
このレーザ加工装置には、第１のレーザ光および第２のレーザ光を伝送する光ファイバと、光ファイバから出射された第１のレーザ光および第２のレーザ光をコリメートする第６のレンズと、第６のレンズの後段において、第１のレーザ光と第２のレーザ光の光路を第１の光路と第２の光路に分離する分離手段とをさらに設けることができる。
【００２３】
これにより、レーザ光の断面の強度を均一化することができ、その結果、加工品質が向上する。
【００２４】
この分離手段は、例えば、２波長性ミラーにより構成される。
【００２５】
光ファイバの出射端面の形状を角形にすることができる。
【００２６】
これにより、例えば、スリットによるレーザ光の損失を軽減することができる。
【００２７】
このレーザ加工装置には、加工対象物の表面上で、第３の結像位置を移動させる走査手段をさらに備えることができる。
【００２８】
この走査手段は、例えば、結像位置を加工対象物の表面で走査するガルバノミラーや、加工対象物を移動させるＸＹステージや、レーザ加工装置を移動させるガントリステージ、またはそれらの組み合わせにより実現することができる。
【００２９】
本発明の第２の側面のレーザ加工方法は、少なくとも第１のレーザ光および第２のレーザ光を用いて加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生させ、第１のレーザ光と第２のレーザ光をそれぞれ同一形状または異なる形状、かつ加工対象物の表面に隣接して結像させ、隣接させた結像の並んだ方向に結像位置を移動させ、または加工対象物の相対的な位置を移動させ、連続的に対象物の表面を加工する。
【００３０】
本発明の第２の側面においては、第１のレーザ光と第２のレーザ光が発生され、第１のレーザ光と第２のレーザ光がそれぞれ同一形状または異なる形状、かつ加工対象物の表面に隣接して結像され、隣接させた結像の並んだ方向に結像位置が移動され、または加工対象物の相対的な位置が移動され、連続的に対象物の表面が加工される。
【００３１】
従って、簡単に複数のレーザ光による各スポットを走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の第１の側面によれば、簡単に複数のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査することにより、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【００３３】
また、本発明の第２の側面によれば、簡単に複数のレーザ光による各スポットを走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用したレーザ加工装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の効果を説明するための図である。
【図３】レーザスポットの面積の関係の例を示す図である。
【図４】本発明を適用したレーザ加工装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明を適用したレーザ加工装置の第３の実施の形態を示す図である。
【図６】薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションについて説明するための図である。
【図７】レーザスポットの位置関係を示す図である。
【図８】本発明を適用したレーザ加工装置の第４の実施の形態を示す図である。
【図９】レーザスポットの照射位置の変化を示す図である。
【図１０】本発明を適用したレーザ加工装置の第５の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（基本形）
２．第２の実施の形態（ＸＹスリット機構を用いた例）
３．第３の実施の形態（ＸＹスリット機構のみをシフトさせるようにした例）
４．第４の実施の形態（レーザ光λｂの光路を回転させるようにした例）
５．変形例
【００３６】
＜１．第１の実施の形態＞
［レーザ加工装置の構成例］
図１は、本発明を適用したレーザ加工装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００３７】
なお、以下、レーザ光の進行方向をｚ軸方向とし、ｚ軸方向に垂直で、かつ互いに直交する所定の方向を、それぞれｘ軸方向およびｙ軸方向とする。
【００３８】
レーザ加工装置１０１は、レーザ発振器１１１ａ，１１１ｂ、ビームエキスパンダ１１２ａ，１１２ｂ、全反射ミラー１１３、ビームスプリッタ１１４、２波長性（Dichroic）ファイバ結合レンズ１１５、光ファイバ１１６、２波長性（Dichroic）結像加工光学系レンズ１１７、２波長性（Dichroic）ミラー１１８、全反射ミラー１１９、結像加工光学系レンズ１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂ、全反射ミラー１２２、２波長性（Dichroic）ミラー１２３、および、２波長性（Dichroic）結合加工光学系レンズ１２４を含むように構成される。
【００３９】
なお、２波長性結像加工光学系レンズ１１７，１２４は、それぞれ１枚の凸レンズとして図示されているが、複数の凸レンズや凹レンズの組み合わせにより構成される場合がある。同様に、結像加工光学系レンズ１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂも、それぞれ１枚の凸レンズとして図示されているが、複数の凸レンズや凹レンズの組み合わせにより構成される場合がある。
【００４０】
なお、以下、２波長性結像加工光学系レンズ１１７，１２４を、単に２波長性レンズ１１７，１２４と称し、結像加工光学系レンズ１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂを、単にレンズ１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂと称する。
【００４１】
レーザ発振器１１１ａは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより構成され、図示せぬ制御装置から入力される出射信号Ｓａに同期して、所定の波長λａのパルス状のレーザ光（以下、レーザ光λａと称する）を発振し、出射する。レーザ発振器１１１ａから出射されたレーザ光λａは、ビームエキスパンダ１１２ａによりビーム径が拡大されて、ビームスプリッタ１１４に入射する。
【００４２】
レーザ発振器１１１ｂは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより構成され、図示せぬ制御装置から入力される出射信号Ｓｂに同期して、所定の波長λｂのパルス状のレーザ光（以下、レーザ光λｂと称する）を発振し、出射する。レーザ発振器１１１ｂから出射されたレーザ光λｂは、ビームエキスパンダ１１２ｂによりビーム径が拡大された後、全反射ミラー１１３により反射され、ビームスプリッタ１１４に入射する。
【００４３】
なお、以下、波長λａが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波の波長である１０６４ｎｍに設定され、波長λｂが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波（ＳＨＧ）の波長である５３２ｎｍに設定されている場合について説明する。
【００４４】
ビームスプリッタ１１４は、波長λａの光を透過し、波長λｂの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光λａがビームスプリッタ１１４を透過し、レーザ光λｂがビームスプリッタ１１４により反射されることにより、レーザ光λａとレーザ光λｂの光路が結合する。そして、レーザ光λａおよびレーザ光λｂは、２波長性ファイバ結合レンズ１１５により集光されて、光ファイバ１１６に入射し、伝送される。
【００４５】
光ファイバ１１６の出射端面１１６Ａの断面は正方形になっており、光ファイバ１１６から出射されるレーザ光λａ，λｂの断面Ｂ１は、幅（一辺の長さ）ｄ１の正方形となる。また、レーザ光λａ，λｂの断面Ｂ１の強度がほぼ均一化される。そして、光ファイバ１１６から出射されたレーザ光λａ，λｂは、２波長性レンズ１１７によりコリメートされ、２波長性ミラー１１８に入射する。
【００４６】
２波長性ミラー１１８は、波長λａの光を透過し、波長λｂの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光λａが２波長性ミラー１１８を透過し、レーザ光λｂが２波長性ミラー１１８により反射されることにより、レーザ光λａとレーザ光λｂの光路が分離される。
【００４７】
２波長性ミラー１１８を透過したレーザ光λａは、レンズ１２０ａにより結像位置Ｐ１ａにおいて結像する。結像位置Ｐ１ａにおけるレーザ光λａの像Ｂ２ａ（レンズ１２０ａにより形成される光ファイバ１１６の出射端面１１６Ａの像Ｂ２ａ）の幅ｄ２ａは、次式（１）により求められる。
【００４８】
ｄ２ａ＝ｄ１×（ｆ２ａ／ｆ１） ・・・（１）
【００４９】
なお、ｆ１は２波長性レンズ１１７の焦点距離を表し、ｆ２ａはレンズ１２０ａの焦点距離を表している。
【００５０】
その後、レーザ光λａは、結像位置Ｐ１ａより後で、レンズ１２１ａによりコリメートされ、２波長性ミラー１２３に入射する。
【００５１】
一方、２波長性ミラー１１８により反射されたレーザ光λｂは、さらに全反射ミラー１１９により反射された後、レンズ１２０ｂにより結像位置Ｐ１ｂにおいて結像する。結像位置Ｐ１ｂにおけるレーザ光λｂの像Ｂ２ｂ（レンズ１２０ｂにより形成される光ファイバ１１６の出射端面１１６Ａの像Ｂ２ｂ）の幅ｄ２ｂは、次式（２）により求められる。
【００５２】
ｄ２ｂ＝ｄ１×（ｆ２ｂ／ｆ１） ・・・（２）
【００５３】
なお、ｆ２ｂは、レンズ１２０ｂの焦点距離を表している。
【００５４】
その後、レーザ光λｂは、結像位置Ｐ１ｂより後で、レンズ１２１ｂによりコリメートされ、全反射ミラー１２２により反射され、２波長性ミラー１２３に入射する。
【００５５】
２波長性ミラー１２３は、波長λａの光を透過し、波長λｂの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光λａが２波長性ミラー１２３を透過し、レーザ光λｂが２波長性ミラー１２３により反射されることにより、レーザ光λａとレーザ光λｂの光路が結合する。
【００５６】
その後、レーザ光λａおよびレーザ光λｂは、２波長性レンズ１２４により、それぞれ結像位置Ｐ２ａおよび結像位置Ｐ２ｂにおいて結像する。そして、加工対象物の加工面が結像位置Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ付近に設置されることにより、結像位置Ｐ２ａ付近におけるレーザ光λａの像Ｂ３ａ（以下、レーザスポットＢ３ａと称する）、および、結像位置Ｐ２ｂ付近におけるレーザ光λｂの像Ｂ３ｂ（以下、レーザスポットＢ３ｂと称する）により加工対象物の加工が行われる。
【００５７】
なお、結像位置Ｐ２ａにおけるレーザスポットＢ３ａの幅ｄ３ａ、および、結像位置Ｐ２ｂ付近におけるレーザスポットＢ３ｂの幅ｄ３ｂは、それぞれ次式（３）および（４）により求められる。
【００５８】
ｄ３ａ＝ｄ２ａ×（ｆ４／ｆ３ａ）
＝ｄ１×（ｆ２ａ・ｆ４／ｆ１・ｆ３ａ） ・・・（３）
ｄ３ｂ＝ｄ２ｂ×（ｆ４／ｆ３ｂ）
＝ｄ１×（ｆ２ｂ・ｆ４／ｆ１・ｆ３ｂ） ・・・（４）
【００５９】
なお、ｆ３ａはレンズ１２１ａの焦点距離を表し、ｆ３ｂはレンズ１２１ｂの焦点距離を表し、ｆ４は２波長性レンズ１２４の焦点距離を表している。
【００６０】
また、全反射ミラー１１９とレンズ１２０ｂは１つのモジュール１３１内に格納されている。モジュール１３１は、例えば、アクチュエータ等により構成されるシフト機構１３２により、電動または手動で、レンズ１２０ｂの光軸と垂直な所定の方向にシフトさせることができる。なお、以下、モジュール１３１のシフト方向がｘ軸方向と一致するものとして説明する。
【００６１】
そして、モジュール１３１がｘ軸方向にシフトするのに伴い、全反射ミラー１１９およびレンズ１２０ｂがｘ軸方向にシフトする。これに伴い、レーザ光λｂの光路および結像位置Ｐ１ｂがｘ軸方向にシフトし、その結果、レーザ光λｂの結像位置Ｐ２ｂ（レーザスポットＢ３ｂの照射位置）が、レンズ１２４の光軸と垂直な方向にシフトする。
【００６２】
例えば、光ファイバ１１６の出射端面１１６Ａから結像位置Ｐ１ｂへの結像倍率をＲＭ１、結像位置Ｐ１ｂから結像位置Ｐ２ｂへの結像倍率をＲＭ２とした場合、モジュール１３１のｘ軸方向の移動距離ｄに対する結像位置Ｐ２ｂの移動距離Ｄは、次式（５）により求められる。
【００６３】
Ｄ＝ｄ×ＲＭ１×ＲＭ２ ・・・（５）
【００６４】
ＲＭ１＝ｆ２ｂ×ｆ１、ＲＭ２＝ｆ４×ｆ３ｂなので、式（５）は、次式（６）のように変形することができる。
【００６５】
Ｄ＝（ｄ・ｆ２ｂ・ｆ３ｂ）／（ｆ１・ｆ４） ・・・（６）
【００６６】
なお、図１の例の場合、結像位置Ｐ２ｂは、モジュール１３１の移動方向とは逆方向にシフトする。
【００６７】
［本発明の効果の説明］
従って、レーザスポットＢ３ｂの照射位置を、レーザスポットＢ３ａとは独立して簡単に調整することができ、レーザスポットＢ３ａとレーザスポットＢ３ｂを異なる位置に照射することができる。
【００６８】
これにより、レーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂを、所定の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することが、簡単に実現できるようになる。この点について、図２を参照しながら、レーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂを矢印Ａ１の方向に走査しながら、レーザスポットＢ３ｂ、レーザスポットＢ３ａの順に、時間差を設けて照射する場合を例に挙げて説明する。
【００６９】
例えば、レーザ光λｂとレーザ光λｂの出射タイミングに所定の間隔（時間差）を設けて、レーザスポットＢ３ｂとレーザスポットＢ３ａをほぼ同じ位置に照射するようにした場合、レーザスポットの走査速度が速くなるほど、レーザスポットの照射位置のズレを小さくするために、出射タイミングの間隔を短くする必要がある（例えば、数１０から数１００ｎｓ程度）。そのため、出射タイミングの間隔の精度を高めるために、高度かつ安定した制御を行う必要が生じ、必要なコストが上昇する。
【００７０】
一方、レーザ加工装置１０１では、モジュール１３１のｘ軸方向の位置を調整することにより、簡単に図２の上の図に示されるように、レーザスポットＢ３ｂとレーザスポットＢ３ａを、走査方向に隣接するように照射することができる。そして、時間差を設けずに同じタイミングでレーザ光λａ，λｂを出射するように制御することにより、レーザスポットＢ３ｂを照射した位置に、次の照射タイミングでレーザスポットＢ３ａをほぼ正確に重ねて照射することが可能になる。
【００７１】
このように、レーザ光の出射タイミングの制御を行わずに、モジュール１３１のｘ軸方向の位置を調整するだけで、レーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂを、矢印Ａ１の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に所定の順番で時間差を設けて照射することができる。その結果、装置に必要なコストを下げることができるとともに、電気的な制御が不要で、ハード的な調整のみでよいため、長期的に安定した加工が可能になる。
【００７２】
さらに、最初の照射タイミングでレーザ光λａのみ出射を停止し、最後の照射タイミングでレーザ光λｂの出射を停止するようにすることにより、図２の右端のレーザスポットＢ３ａ（１）および左端のレーザスポットＢ３ｂ（ｎ）の照射を停止することができる。これにより、レーザスポットＢ３ｂとレーザスポットＢ３ａを、走査の開始位置から終了位置まで、順番にきれいに重ねて照射することが可能になる。
【００７３】
以上のようにして、例えば、薄膜太陽電池パネルの薄膜を除去する場合に、レーザスポットＢ３ｂにより所定の層の薄膜を除去した後、レーザスポットＢ３ａにより同じ位置の異なる層の薄膜を除去することができ、加工品質を向上させることができる。
【００７４】
また、式（３）および式（４）より、レーザスポットＢ３ａの幅ｄ３ａは、レンズ１２０ａの焦点距離ｆ２ａに比例し、レーザスポットＢ３ａの幅ｄ３ｂは、レンズ１２０ｂの焦点距離ｆ２ｂに比例する。従って、レーザ加工装置１０１では、レンズ１２０ａやレンズ１２０ｂを交換することにより、レーザスポットＢ３ａおよびレーザスポットＢ３ｂの大きさを、それぞれ個別に簡単に調整することができる。
【００７５】
例えば、図２を参照して上述したように、レーザスポットＢ３ｂに、レーザスポットＢ３ａを重ねて照射する場合、図３に示されるように、レーザスポットＢ３ｂの面積をレーザスポットＢ３ａの面積より大きくした方が、加工品質が向上する場合がある。
【００７６】
例えば、両者の面積が同じ場合、レーザスポットＢ３ｂの照射時に、加工エッジの熱影響によるロールアップ（土手のような盛り上がり）が発生し、次のレーザスポットＢ３ａの照射時に、このロールアップ部からスパッタが四方に飛散るおそれがある。一方、レーザスポットＢ３ｂの面積をレーザスポットＢ３ａの面積より若干大きくすることにより、このロールアップ部からのスパッタの発生を防止することができる。
【００７７】
なお、レーザスポットＢ３ｂのエッジとレーザスポットＢ３ａのエッジの間の幅Ｗは、上述したように、レンズ１２０ａの焦点距離ｆ２ａおよびレンズ１２０ｂの焦点距離ｆ２ｂのうち少なくとも一方を変えることにより、簡単に調整することができる。
【００７８】
＜２．第２の実施の形態＞
［レーザ加工装置の構成例］
図４は、本発明を適用したレーザ加工装置の第２の実施の形態を示す図である。なお、図中、図１と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００７９】
図４のレーザ加工装置２０１は、図１のレーザ加工装置１０１に、ＸＹスリット機構２１１ａ，２１１ｂを追加し、モジュール１３１の代わりにモジュール２３１を設け、シフト機構１３２の代わりにシフト機構２３２を設けたものである。
【００８０】
ＸＹスリット機構２１１ａは、開口部Ｏａがレーザ光λａの結像位置Ｐ１ａとほぼ一致するように設置される。また、ＸＹスリット機構２１１ａは、矩形の開口部Ｏａの縦横の幅を個別に調整することができ、レンズ１２０ａにより結像されたレーザ光λａの断面を開口部Ｏａの形状に整形して、レンズ１２１ａに入射させる。
【００８１】
ＸＹスリット機構２１１ｂは、開口部Ｏｂがレーザ光λｂの結像位置Ｐ１ｂとほぼ一致するように設置される。また、ＸＹスリット機構２１１ｂは、矩形の開口部Ｏｂの縦横の幅を個別に調整することができ、レンズ１２０ｂにより結像されたレーザ光λｂの断面を開口部Ｏｂの形状に整形して、レンズ１２１ｂに入射させる。
【００８２】
モジュール２３１は、全反射ミラー１１９、レンズ１２０ｂ、および、ＸＹスリット機構２１１ｂを格納するように構成される。
【００８３】
シフト機構２３２は、例えば、アクチュエータ等により構成され、電動または手動で、レンズ１２０ｂの光軸と垂直な所定の方向にモジュール２３１をシフトさせる。なお、以下、モジュール２３１のシフト方向がｘ軸方向と一致するものとして説明する。
【００８４】
そして、モジュール２３１がｘ軸方向にシフトするのに伴い、全反射ミラー１１９、レンズ１２０ｂ、および、ＸＹスリット機構２１１ｂがｘ軸方向にシフトする。これに伴い、レーザ光λｂの光路およびＸＹスリット機構２１１ｂの開口部Ｏｂがｘ軸方向にシフトし、ＸＹスリット機構２１１ｂを通過するレーザ光λｂの位置がｘ軸方向にシフトする。このとき、レーザ光λｂの結像位置Ｐｂ１（不図示）とＸＹスリット機構２１１ｂの開口部Ｏｂとは、ほぼ一致したままｘ軸方向にシフトする。その結果、レーザ光λｂの結像位置Ｐ２ｂ（レーザスポットＢ３ｂの照射位置）が、レンズ１２４の光軸と垂直な方向にシフトする。なお、この例の場合、結像位置Ｐ２ｂは、モジュール２３１の移動方向とは逆方向に、上述した式（６）に示される距離だけシフトする。
【００８５】
従って、レーザ加工装置１０１と同様に、レーザスポットＢ３ｂの照射位置を、レーザスポットＢ３ａとは独立して簡単に調整することができ、レーザスポットＢ３ａとレーザスポットＢ３ｂを異なる位置に照射することができる。
【００８６】
また、レーザスポットＢ３ａおよびレーザスポットＢ３ｂのエッジが鮮明になり、加工エッジがシャープになる。その結果、加工精度を向上させることができる。
【００８７】
さらに、ＸＹスリット機構２１１ａの開口部Ｏａの形状を調整することにより、レンズ１２０ａを交換することなく、レーザスポットＢ３ａの形状および大きさを簡単に調整することができる。同様に、ＸＹスリット機構２１１ｂの開口部Ｏｂの形状を調整することにより、レンズ１２０ｂを交換することなく、レーザスポットＢ３ｂの形状および大きさを簡単に調整することができる。
【００８８】
＜３．第３の実施の形態＞
［レーザ加工装置の構成例］
図５は、本発明を適用したレーザ加工装置の第３の実施の形態を示す図である。なお、図中、図４と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００８９】
図５のレーザ加工装置３０１は、図４のレーザ加工装置２０１と比較して、シフト機構３１１が追加され、レンズ１２０ｂの代わりにレンズ１２０ｂ’が設けられている。また、全反射ミラー１１９、レンズ１２０ｂ’、および、ＸＹスリット機構２１１ｂがモジュール化されておらず、シフト機構２３２が設けられていない。
【００９０】
レンズ１２０ｂ’の焦点距離ｆ２ｂ’は、図４のレンズ１２０ｂの焦点距離ｆ２ｂ’より大きい値に設定される。また、ＸＹスリット機構２１１ｂは、レンズ１２０ｂ’の焦点位置より前に配置される。
【００９１】
シフト機構３１１は、例えば、アクチュエータ等により構成され、電動または手動で、
ＸＹスリット機構２１１ｂを、光軸に垂直で、かつ、互いに直交する方向にシフトさせる。なお、以下、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト方向が、ｘ軸方向およびｙ軸方向と一致するものとして説明する。
【００９２】
そして、ＸＹスリット機構２１１ｂがｘ軸方向またはｙ軸方向にシフトするのに伴い、ＸＹスリット機構２１１ｂの開口部Ｏｂがｘ軸方向またはｙ軸方向にシフトし、ＸＹスリット機構２１１ｂを通過するレーザ光λｂの位置がｘ軸方向またはｙ軸方向にシフトする。その結果、レーザ光λｂの結像位置Ｐ２ｂ（レーザスポットＢ３ｂの照射位置）が、レンズ１２４の光軸と垂直な方向にシフトする。なお、この例の場合、結像位置Ｐ２ｂは、ＸＹスリット機構２１１ｂの移動方向とは逆方向に、上述した式（６）に示される距離だけシフトする。
【００９３】
従って、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト量およびシフト方向を調整することにより、所定の距離の範囲内で、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することができる。
【００９４】
［加工処理の具体例］
ここで、図６および図７を参照して、レーザ加工装置３０１を用いて、薄膜太陽電池パネル３５１のエッジデリーションを行う場合について説明する。なお、エッジデリーションは、矢印Ａ１１、矢印Ａ１２、矢印Ａ１３、矢印Ａ１４の方向の順番に行われるものとする。また、図２の例と同様に、レーザスポットＢ３ｂが照射された後に、レーザスポットＢ３ａを照射することにより、エッジデリーションが行われるものとする。
【００９５】
上述したように、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することができる。例えば、図７に示されるように、レーザスポットＢ３ａとともに、レーザスポットＢ３ａの四方に隣接する領域Ｄ１乃至Ｄ４のいずれかにレーザスポットＢ３ｂを照射することが可能である。
【００９６】
従って、まず、領域Ｄ２にレーザスポットＢ３ｂを照射するように、シフト機構３１１によりＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整し、矢印Ａ１１の方向のエッジデリーションを行う。次に、領域Ｄ３にレーザスポットＢ３ｂが照射されるように、シフト機構３１１によりＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整し、矢印Ａ１２の方向のエッジデリーションを行う。次に、領域Ｄ４にレーザスポットＢ３ｂが照射されるように、シフト機構３１１によりＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整し、矢印Ａ１３の方向のエッジデリーションを行う。最後に、領域Ｄ１にレーザスポットＢ３ｂが照射されるように、シフト機構３１１によりＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整し、矢印Ａ１４の方向のエッジデリーションを行う。
【００９７】
これにより、レーザ加工装置３０１では、レーザスポットＢ３ａとレーザスポットＢ３ｂを同時に薄膜太陽電池パネル３５１に照射しながら、両者の照射位置を所定の順番で正確に重ねることができ、その結果、エッジデリーションの品質が向上する。また、薄膜太陽電池パネル３５１の各コーナーにおいて、ＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整するだけでよく、制御が簡単であり、かつ、加工時間を短くすることができる。
【００９８】
＜４．第４の実施の形態＞
［レーザ加工装置の構成例］
図８は、本発明を適用したレーザ加工装置の第４の実施の形態を示す図である。なお、図中、図４と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００９９】
図８のレーザ加工装置４０１は、図４のレーザ加工装置２０１と比較して、シフト機構４１１が追加され、モジュール２３１の代わりにモジュール４２１が設けられ、シフト機構２３２が削除されている。
【０１００】
シフト機構４１１は、例えば、アクチュエータ等により構成され、電動または手動で、レンズ１２０ｂの光軸に垂直な方向に、ＸＹスリット機構２１１ｂをシフトさせる。なお、以下、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト方向が、ｘ軸方向と一致するものとして説明する。
【０１０１】
また、２波長性ミラー１１８、全反射ミラー１１９、レンズ１２０ｂ、ＸＹスリット機構２１１ｂ、レンズ１２１ｂ、全反射ミラー１２２、２波長性ミラー１２３、および、シフト機構４１１がモジュール４２１内に格納されている。モジュール４２１は、レンズ１２４の光軸と一致する回転軸を中心に、矢印Ａ２１に示される方向に回転させることができる。これにより、２波長性ミラー１１８から２波長性ミラー１２３までのレーザ光λｂの光路が、レンズ１２４の光軸と一致する回転軸を中心に回転する。その結果、レーザスポットＢ３ａとレーザスポットＢ３ｂの相対位置を回転させることができる。
【０１０２】
例えば、モジュール４２１を回転軸回りに図８の上方向に９０度回転させることにより、図９の上の図から下の図に示されるように、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を９０度回転させることができる。
【０１０３】
従って、モジュール４２１を回転軸回りに１８０度回転できるようにすれば、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト方向とモジュール４２１の回転方向の組み合わせにより、レーザ加工装置３０１と同様に、所定の距離の範囲内で、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することができる。また、モジュール４２１を回転軸回りに９０度回転できるようにすれば、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト方向とモジュール４２１の回転方向の組み合わせにより、図７を参照して上述したように、レーザスポットＢ３ａの四方に隣接する領域Ｄ１乃至Ｄ４のいずれかにレーザスポットＢ３ｂを照射することが可能になる。
【０１０４】
これにより、例えば、レーザ加工装置３０１と同様に、図６を参照して上述した方法により薄膜太陽電池パネル３５１のエッジデリーションを実行することが可能になる。
【０１０５】
＜５．変形例＞
以下、本発明の実施の形態の変形例について説明する。
【０１０６】
［変形例１］
本発明の実施の形態では、例えば、レーザ発振器１１１ａから出射されたレーザ光λａおよびレーザ発振器１１１ｂから出射されたレーザ光λｂを、光路を結合せずに、それぞれ直接レンズ１２０ａまたはレンズ１２０ｂに入射するようにすることも可能である。この場合、レーザ発振器１１１ａとレンズ１２０ａの間において、レーザ光λａのビーム径を拡大したり、レーザ光λａをコリメートしたり、レーザ光λａの断面の強度を均一化するようにすることが望ましい。強度の均一化には、例えば、ホモジナイザ、カライドスコープを用いることができる。レーザ発振器１１１ｂとレンズ１２０ｂの間についても同様である。
【０１０７】
［変形例２］
また、図１のレーザ加工装置１０１において、モジュール１３１のシフト方向をレンズ１２０ｂの光軸と垂直な２つ以上の方向（例えば、ｘ軸方向とｙ軸方向）にシフトできるようにしてもよい。これにより、図５のレーザ加工装置３０１や図８のレーザ加工装置４０１と同様に、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することが可能になる。
【０１０８】
［変形例３］
同様に、図４のレーザ加工装置２０１において、モジュール２３１のシフト方向をレンズ１２０ｂの光軸と垂直な２つ以上の方向（例えば、ｘ軸方向とｙ軸方向）にシフトできるようにしてもよい。これにより、図５のレーザ加工装置３０１や図８のレーザ加工装置４０１と同様に、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することが可能になる。
【０１０９】
［変形例４］
また、本発明は、３種類以上の波長のレーザ光を用いる場合にも適用することが可能である。３種類以上の波長のレーザ光を用いる場合、例えば、光ファイバ１１６からレーザ光が出射された後、各レーザ光の光路を分岐し、光路毎に、図１、図４、図５または図８を参照して上述したレーザ光λａまたはレーザ光λｂの光路上の構成と同様の構成を設けるようにすればよい。その後、各レーザ光の光路を合成した後、２波長性レンズ１２４に入射するようにすればよい。なお、３波長以上の波長を用いる場合、２波長レンズ１２４には、その波長に対応した多波長レンズが用いられる。
【０１１０】
なお、必ずしも全てのレーザ光の光路を個々に分岐する必要はなく、複数のレーザ光の光路を共通にするようにしてもよい。例えば、レーザ光λａ，λｂ，λｃの３種類のレーザ光を使用する場合、レーザ光λｂだけ分岐し、レーザ光λａとレーザ光λｃの光路を共通にするようにしてもよい。
【０１１１】
［変形例５］
また、以上の説明では、それぞれ異なるレーザ発振器から異なる波長のレーザ光を出射する例を示したが、１台のレーザ発振器から異なる波長のレーザ光を出射するようにしてもよい。この場合、例えば、１台のレーザ発振器から、異なる波長のパルス状のレーザ光が、所定の時間間隔で所定の順番で出射される。
【０１１２】
［変形例６］
さらに、以上の説明では、波長が異なる複数の種類のレーザ光を並行して使用する例を示したが、本発明は、波長以外の他の要素（例えば、偏光方向、エネルギー等）がそれぞれ異なる複数の種類のレーザ光を並行して使用する場合にも適用することができる。
【０１１３】
図１０は、偏光方向が異なるレーザ光を用いた場合のレーザ加工装置の実施の形態を示す図である。なお、図中、図１と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１１４】
図１０のレーザ加工装置５０１は、図１のレーザ加工装置１０１と比較して、レーザ発振器１１１ａ，１１１ｂ、ビームスプリッタ１１４、２波長性ファイバ結合レンズ１１５、光ファイバ１１６、２波長性結像加工光学系レンズ１１７、２波長性ミラー１１８，１２３、および、２波長性結合加工光学系レンズ１２４の代わりに、レーザ発振器５１１ａ，５１１ｂ、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５１２、ファイバ結合レンズ５１３、偏波面保存ファイバ（PANDA（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバ）５１４、結像加工光学系レンズ５１５、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５１６，５１７、および、結合加工光学系レンズ５１８を含むように構成される。
【０１１５】
また、全反射ミラー１１３、１１９、１２２は、Ｓ波の光をほぼ１００％反射可能なミラーにより構成される。
【０１１６】
なお、結像加工光学系レンズ５１５,５１８は、それぞれ１枚の凸レンズとして図示されているが、複数の凸レンズや凹レンズの組み合わせにより構成される場合がある。
【０１１７】
また、以下、結像加工光学系レンズ５１５，５１８を、単にレンズ５１５，５１８と称する。
【０１１８】
レーザ発振器５１１ａは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより構成され、図示せぬ制御装置から入力されるパルス状の出射信号Ｓａに同期して、所定の波長のＰ波のパルス状のレーザ光（以下、レーザ光Ｐと称する）を発振し、出射する。レーザ発振器５１１ａから出射されたレーザ光Ｐは、ビームエキスパンダ１１２ａによりビーム径が拡大されて、偏光ビームスプリッタ５１２に入射する。
【０１１９】
レーザ発振器５１１ｂは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより構成され、図示せぬ制御装置から入力される出射信号Ｓｂに同期して、レーザ光Ｐと同じ波長のＳ波のパルス状のレーザ光（以下、レーザ光Ｓと称する）を発振し、出射する。レーザ発振器５１１ｂから出射されたレーザ光Ｓは、ビームエキスパンダ１１２ｂによりビーム径が拡大された後、全反射ミラー１１３により反射され、偏光ビームスプリッタ５１２に入射する。
【０１２０】
なお、以下、図内に示されるように、レーザ光Ｐの偏光方向を紙面の上下方向とし、レーザ光Ｓの偏光方向を紙面に垂直な方向とする。
【０１２１】
偏光ビームスプリッタ５１２は、Ｐ波の光を透過し、Ｓ波の光を反射する特性を有している。従って、レーザ光Ｐが偏光ビームスプリッタ５１２を透過し、レーザ光Ｓが偏光ビームスプリッタ５１２により反射されることにより、レーザ光Ｐとレーザ光Ｓの光路が結合する。そして、レーザ光Ｐおよびレーザ光Ｓは、ファイバ結合レンズ５１３により集光されて、偏波面保存ファイバ５１４に入射し、偏光方向がそのまま維持されたまま伝送される。
【０１２２】
偏波面保存ファイバ５１４の出射端面５１４Ａの断面は正方形になっており、偏波面保存ファイバ５１４から出射されるレーザ光Ｐ，Ｓの断面Ｂ１は、幅（一辺の長さ）ｄ１の正方形となる。また、レーザ光Ｐ，Ｓの断面Ｂ１の強度がほぼ均一化される。そして、偏波面保存ファイバ５１４から出射されたレーザ光Ｐ，Ｓは、レンズ５１５によりコリメートされ、偏光ビームスプリッタ５１６に入射する。
【０１２３】
偏光ビームスプリッタ５１６は、波長Ｐの光を透過し、波長Ｓの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光Ｐが偏光ビームスプリッタ５１６を透過し、レーザ光Ｓが偏光ビームスプリッタ５１６により反射されることにより、レーザ光Ｐとレーザ光Ｓの光路が分離される。
【０１２４】
偏光ビームスプリッタ５１６を透過したレーザ光Ｐは、レンズ１２０ａにより結像位置Ｐ１ａにおいて結像する。さらに、レーザ光Ｐは、レンズ１２１ａによりコリメートされ、偏光ビームスプリッタ５１７に入射する。
【０１２５】
一方、偏光ビームスプリッタ５１６により反射されたレーザ光Ｓは、さらに全反射ミラー１１９により反射された後、レンズ１２０ｂにより結像位置Ｐ１ｂにおいて結像する。さらに、レーザ光Ｓは、レンズ１２１ｂによりコリメートされ、全反射ミラー１２２により反射され、偏光ビームスプリッタ５１７に入射する。
【０１２６】
偏光ビームスプリッタ５１７は、波長Ｐの光を透過し、波長Ｓの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光Ｐが偏光ビームスプリッタ５１７を透過し、レーザ光Ｓが偏光ビームスプリッタ５１７により反射されることにより、レーザ光Ｐとレーザ光Ｓの光路が結合する。
【０１２７】
その後、レーザ光Ｐおよびレーザ光Ｓは、レンズ５１８により、それぞれ結像位置Ｐ２ａおよび結像位置Ｐ２ｂにおいて結像する。そして、加工対象物の加工面が結像位置Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ付近に設置されることにより、結像位置Ｐ２ａ付近におけるレーザ光Ｐの像Ｂ３ａ（レーザスポットＢ３ａ）、および、結像位置Ｐ２ｂ付近におけるレーザ光Ｓの像Ｂ３ｂ（レーザスポットＢ３ｂ）により加工対象物の加工が行われる。
【０１２８】
これにより、上述した実施の形態と同様に、波長が同じで偏光方向が異なるレーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂを、所定の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することを、簡単に実現することができる。そのため、例えば、１種類の波長で効率の良い加工ができるような素材に対して、２倍の速度で加工することが可能になる。
【０１２９】
なお、本発明は、１種類の要素だけでなく、複数の要素の組み合わせ（例えば、波長と偏光方向の組み合わせ等）が異なる複数の種類のレーザ光を並行して使用する場合にも適用することも可能である。
【０１３０】
［変形例７］
また、レーザ光の光路を分離または結合したり、レーザ光の光路の方向を変更したりする手段は、上述した例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上述した例以外に、プリズムやハーフミラー等を用いることも可能である。
【０１３１】
［変形例８］
さらに、以上の説明では、ＸＹスリット機構の開口部の形状を矩形とする例を示したが、矩形以外の形状、例えば、円形や楕円形等にすることも可能である。また、以上の説明では、光ファイバ１６１および偏波面保存ファイバ５１４の出射端面の形状を正方形とする例を示したが、矩形等の他の形状にすることも可能である。
【０１３２】
［変形例９］
また、レーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂの走査は、例えば、ガルバノミラー等による結像位置Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの走査、加工対象物の移動、レーザ加工装置の移動、またはそれらの組み合わせにより実施することができる。
【０１３３】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０１ レーザ加工装置
１１１ａ，１１１ｂ レーザ発振器
１１２ａ，１１２ｂ ビームエキスパンダ
１１３ 全反射ミラー
１１４ ビームスプリッタ
１１５ ２波長性ファイバ結合レンズ
１１６ 光ファイバ
１１７ ２波長性結像加工光学系レンズ
１１８ ２波長性ミラー
１１９ 全反射ミラー
１２０ａ乃至１２１ｂ，１２０ｂ’ 結像加工光学系レンズ
１２２ 全反射ミラー
１２３ ２波長性ミラー
１２４ ２波長性結合加工光学系レンズ
１３１ モジュール
１３２ シフト機構
２０１ レーザ加工装置
２１１ａ，２１１ｂ ＸＹスリット機構
２３１ モジュール
２３２ シフト機構
３０１ レーザ加工装置
３１１ シフト機構
４０１ レーザ加工装置
４１１ シフト機構
４２１ モジュール
５０１ レーザ加工装置
５１１ａ，５１１ｂ レーザ発振器
５１２ 偏光ビームスプリッタ
５１３ ファイバ結合レンズ
５１４ 偏波面保存ファイバ
５１５ 結像加工光学系レンズ
５１６，５１７ 偏光ビームスプリッタ
５１８ 結合加工光学系レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関し、特に、複数の種類のレーザ光を並行して使用するレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、波長等が異なる２種類のレーザ光を所定の時間差で加工対象物に照射し、加工精度を向上させるようにしたレーザ加工装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の発明では、各レーザ光が通過する光ファイバの長さを変え、レーザ光の光路長差を調整することにより、各レーザ光が加工対象物に照射される時間差が調整される。
【０００４】
また、特許文献２に記載の発明では、各レーザ光の光学系が全く独立しており、光学系毎にレーザ光を出射するタイミングを調整することにより、各レーザ光が加工対象物に照射される時間差が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１３８５８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４２８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば薄膜太陽電池パネルの薄膜除去の工程等では、２種類のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射できるようにすることが望まれている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、レーザ光の走査速度によって、レーザ光を照射する時間差を調整するために光ファイバの長さを変える必要があり、時間と手間がかかる。また、予め準備されている長さの光ファイバの範囲内でしか時間差を調整することができない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の発明では、各レーザ光の光学系が全く独立しているため、２種類のレーザ光をほぼ同じ位置に照射するように調整することが難しい。
【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単に複数のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の側面のレーザ加工装置は、少なくとも第１のレーザ光および第２のレーザ光を用いて加工対象物の加工を行うレーザ加工装置であって、第１のレーザ光が通過する第１の光路上の第１の結像位置において、第１のレーザ光を結像する第１のレンズと、第１の光路上の第１の結像位置より後で第１のレーザ光をコリメートする第２のレンズと、第２のレーザ光が通過する第２の光路上の第２の結像位置において、第２のレーザ光を結像する第３のレンズと、第２の光路上の第２の結像位置より後で第２のレーザ光をコリメートする第４のレンズと、第２のレンズおよび第４のレンズの後段において、第１のレーザ光と第２のレーザ光の光路を結合する結合手段と、結合手段と加工対象物の間に設けられ、第１のレーザ光および第２のレーザ光を結像する第５のレンズと、第２の光路を調整して、第５のレンズによる第２のレーザ光の結像位置である第３の結像位置の光軸と垂直な方向における位置を調整する調整手段とを備える。
【００１１】
本発明の第１の側面のレーザ加工装置においては、第１のレーザ光が第１の光路上の第１の結像位置において結像した後、コリメートされ、第２のレーザ光が第２の光路上の第２の結像位置において結像した後、コリメートされ、その後、第１のレーザ光と第２のレーザ光の光路が結合された後、第１のレーザ光および第２のレーザ光が第５のレンズにより結像する。また、第２のレーザ光が通過する第２の光路が調整され、第２のレーザ光の第５のレンズによる結像位置の光軸と垂直な方向における位置が調整される。
【００１２】
従って、簡単に複数のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査することにより、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【００１３】
この結合手段は、例えば、２波長性ミラーにより構成される。この調整手段は、例えば、アクチュエータ等を用いたシフト機構や回転機構により構成される。
【００１４】
この調整手段には、第２の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整させることにより、第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整させることができる。
【００１５】
これにより、簡単な構成で、簡単に複数のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査することにより、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【００１６】
このレーザ加工装置には、第１の光路上の第１のレンズと第２のレンズの間に設けられる第１のスリットと、第２の光路上の第３のレンズと第４のレンズの間に設けられる第２のスリットとをさらに設け、この調整手段には、第２のスリットの開口部の光軸と垂直な方向における位置を調整することにより、第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整させることができる。
【００１７】
これにより、レーザ光のスポットのエッジが鮮明になり、その結果、加工品質が向上する。
【００１８】
この第２のスリットを、第２の結像位置付近に設け、この調整手段には、第２の結像位置を第２のスリットの開口部とともに移動させることができる。
【００１９】
これにより、スリットによるレーザ光の損失を軽減することができる。
【００２０】
このレーザ加工装置には、第４のレンズの後段において、第２の光路の方向を結合手段の方向に変更する変更手段をさらに設け、この調整手段には、第２の光路を第５のレンズの光軸と一致する回転軸を中心に回転させることにより、第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整させることができる。
【００２１】
これにより、第２のレーザ光のスポットの照射位置の調整の自由度を増すことができる。
【００２２】
このレーザ加工装置には、第１のレーザ光および第２のレーザ光を伝送する光ファイバと、光ファイバから出射された第１のレーザ光および第２のレーザ光をコリメートする第６のレンズと、第６のレンズの後段において、第１のレーザ光と第２のレーザ光の光路を第１の光路と第２の光路に分離する分離手段とをさらに設けることができる。
【００２３】
これにより、レーザ光の断面の強度を均一化することができ、その結果、加工品質が向上する。
【００２４】
この分離手段は、例えば、２波長性ミラーにより構成される。
【００２５】
光ファイバの出射端面の形状を角形にすることができる。
【００２６】
これにより、例えば、スリットによるレーザ光の損失を軽減することができる。
【００２７】
このレーザ加工装置には、加工対象物の表面上で、第３の結像位置を移動させる走査手段をさらに備えることができる。
【００２８】
この走査手段は、例えば、結像位置を加工対象物の表面で走査するガルバノミラーや、加工対象物を移動させるＸＹステージや、レーザ加工装置を移動させるガントリステージ、またはそれらの組み合わせにより実現することができる。
【００２９】
本発明の第２の側面のレーザ加工方法は、少なくとも第１のレーザ光および第２のレーザ光を用いて加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生させ、第１のレーザ光と第２のレーザ光をそれぞれ同一形状または異なる形状、かつ加工対象物の表面に隣接して結像させ、隣接させた結像の並んだ方向に結像位置を移動させ、または加工対象物の相対的な位置を移動させ、連続的に対象物の表面を加工する。
【００３０】
本発明の第２の側面においては、第１のレーザ光と第２のレーザ光が発生され、第１のレーザ光と第２のレーザ光がそれぞれ同一形状または異なる形状、かつ加工対象物の表面に隣接して結像され、隣接させた結像の並んだ方向に結像位置が移動され、または加工対象物の相対的な位置が移動され、連続的に対象物の表面が加工される。
【００３１】
従って、簡単に複数のレーザ光による各スポットを走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の第１の側面によれば、簡単に複数のレーザ光による各スポットを所定の方向に走査することにより、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【００３３】
また、本発明の第２の側面によれば、簡単に複数のレーザ光による各スポットを走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用したレーザ加工装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の効果を説明するための図である。
【図３】レーザスポットの面積の関係の例を示す図である。
【図４】本発明を適用したレーザ加工装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明を適用したレーザ加工装置の第３の実施の形態を示す図である。
【図６】薄膜太陽電池パネルのエッジデリーションについて説明するための図である。
【図７】レーザスポットの位置関係を示す図である。
【図８】本発明を適用したレーザ加工装置の第４の実施の形態を示す図である。
【図９】レーザスポットの照射位置の変化を示す図である。
【図１０】本発明を適用したレーザ加工装置の第５の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（基本形）
２．第２の実施の形態（ＸＹスリット機構を用いた例）
３．第３の実施の形態（ＸＹスリット機構のみをシフトさせるようにした例）
４．第４の実施の形態（レーザ光λｂの光路を回転させるようにした例）
５．変形例
【００３６】
＜１．第１の実施の形態＞
［レーザ加工装置の構成例］
図１は、本発明を適用したレーザ加工装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００３７】
なお、以下、レーザ光の進行方向をｚ軸方向とし、ｚ軸方向に垂直で、かつ互いに直交する所定の方向を、それぞれｘ軸方向およびｙ軸方向とする。
【００３８】
レーザ加工装置１０１は、レーザ発振器１１１ａ，１１１ｂ、ビームエキスパンダ１１２ａ，１１２ｂ、全反射ミラー１１３、ビームスプリッタ１１４、２波長性（Dichroic）ファイバ結合レンズ１１５、光ファイバ１１６、２波長性（Dichroic）結像加工光学系レンズ１１７、２波長性（Dichroic）ミラー１１８、全反射ミラー１１９、結像加工光学系レンズ１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂ、全反射ミラー１２２、２波長性（Dichroic）ミラー１２３、および、２波長性（Dichroic）結合加工光学系レンズ１２４を含むように構成される。
【００３９】
なお、２波長性結像加工光学系レンズ１１７，１２４は、それぞれ１枚の凸レンズとして図示されているが、複数の凸レンズや凹レンズの組み合わせにより構成される場合がある。同様に、結像加工光学系レンズ１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂも、それぞれ１枚の凸レンズとして図示されているが、複数の凸レンズや凹レンズの組み合わせにより構成される場合がある。
【００４０】
なお、以下、２波長性結像加工光学系レンズ１１７，１２４を、単に２波長性レンズ１１７，１２４と称し、結像加工光学系レンズ１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂを、単にレンズ１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂと称する。
【００４１】
レーザ発振器１１１ａは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより構成され、図示せぬ制御装置から入力される出射信号Ｓａに同期して、所定の波長λａのパルス状のレーザ光（以下、レーザ光λａと称する）を発振し、出射する。レーザ発振器１１１ａから出射されたレーザ光λａは、ビームエキスパンダ１１２ａによりビーム径が拡大されて、ビームスプリッタ１１４に入射する。
【００４２】
レーザ発振器１１１ｂは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより構成され、図示せぬ制御装置から入力される出射信号Ｓｂに同期して、所定の波長λｂのパルス状のレーザ光（以下、レーザ光λｂと称する）を発振し、出射する。レーザ発振器１１１ｂから出射されたレーザ光λｂは、ビームエキスパンダ１１２ｂによりビーム径が拡大された後、全反射ミラー１１３により反射され、ビームスプリッタ１１４に入射する。
【００４３】
なお、以下、波長λａが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波の波長である１０６４ｎｍに設定され、波長λｂが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波（ＳＨＧ）の波長である５３２ｎｍに設定されている場合について説明する。
【００４４】
ビームスプリッタ１１４は、波長λａの光を透過し、波長λｂの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光λａがビームスプリッタ１１４を透過し、レーザ光λｂがビームスプリッタ１１４により反射されることにより、レーザ光λａとレーザ光λｂの光路が結合する。そして、レーザ光λａおよびレーザ光λｂは、２波長性ファイバ結合レンズ１１５により集光されて、光ファイバ１１６に入射し、伝送される。
【００４５】
光ファイバ１１６の出射端面１１６Ａの断面は正方形になっており、光ファイバ１１６から出射されるレーザ光λａ，λｂの断面Ｂ１は、幅（一辺の長さ）ｄ１の正方形となる。また、レーザ光λａ，λｂの断面Ｂ１の強度がほぼ均一化される。そして、光ファイバ１１６から出射されたレーザ光λａ，λｂは、２波長性レンズ１１７によりコリメートされ、２波長性ミラー１１８に入射する。
【００４６】
２波長性ミラー１１８は、波長λａの光を透過し、波長λｂの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光λａが２波長性ミラー１１８を透過し、レーザ光λｂが２波長性ミラー１１８により反射されることにより、レーザ光λａとレーザ光λｂの光路が分離される。
【００４７】
２波長性ミラー１１８を透過したレーザ光λａは、レンズ１２０ａにより結像位置Ｐ１ａにおいて結像する。結像位置Ｐ１ａにおけるレーザ光λａの像Ｂ２ａ（レンズ１２０ａにより形成される光ファイバ１１６の出射端面１１６Ａの像Ｂ２ａ）の幅ｄ２ａは、次式（１）により求められる。
【００４８】
ｄ２ａ＝ｄ１×（ｆ２ａ／ｆ１） ・・・（１）
【００４９】
なお、ｆ１は２波長性レンズ１１７の焦点距離を表し、ｆ２ａはレンズ１２０ａの焦点距離を表している。
【００５０】
その後、レーザ光λａは、結像位置Ｐ１ａより後で、レンズ１２１ａによりコリメートされ、２波長性ミラー１２３に入射する。
【００５１】
一方、２波長性ミラー１１８により反射されたレーザ光λｂは、さらに全反射ミラー１１９により反射された後、レンズ１２０ｂにより結像位置Ｐ１ｂにおいて結像する。結像位置Ｐ１ｂにおけるレーザ光λｂの像Ｂ２ｂ（レンズ１２０ｂにより形成される光ファイバ１１６の出射端面１１６Ａの像Ｂ２ｂ）の幅ｄ２ｂは、次式（２）により求められる。
【００５２】
ｄ２ｂ＝ｄ１×（ｆ２ｂ／ｆ１） ・・・（２）
【００５３】
なお、ｆ２ｂは、レンズ１２０ｂの焦点距離を表している。
【００５４】
その後、レーザ光λｂは、結像位置Ｐ１ｂより後で、レンズ１２１ｂによりコリメートされ、全反射ミラー１２２により反射され、２波長性ミラー１２３に入射する。
【００５５】
２波長性ミラー１２３は、波長λａの光を透過し、波長λｂの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光λａが２波長性ミラー１２３を透過し、レーザ光λｂが２波長性ミラー１２３により反射されることにより、レーザ光λａとレーザ光λｂの光路が結合する。
【００５６】
その後、レーザ光λａおよびレーザ光λｂは、２波長性レンズ１２４により、それぞれ結像位置Ｐ２ａおよび結像位置Ｐ２ｂにおいて結像する。そして、加工対象物の加工面が結像位置Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ付近に設置されることにより、結像位置Ｐ２ａ付近におけるレーザ光λａの像Ｂ３ａ（以下、レーザスポットＢ３ａと称する）、および、結像位置Ｐ２ｂ付近におけるレーザ光λｂの像Ｂ３ｂ（以下、レーザスポットＢ３ｂと称する）により加工対象物の加工が行われる。
【００５７】
なお、結像位置Ｐ２ａにおけるレーザスポットＢ３ａの幅ｄ３ａ、および、結像位置Ｐ２ｂ付近におけるレーザスポットＢ３ｂの幅ｄ３ｂは、それぞれ次式（３）および（４）により求められる。
【００５８】
ｄ３ａ＝ｄ２ａ×（ｆ４／ｆ３ａ）
＝ｄ１×（ｆ２ａ・ｆ４／ｆ１・ｆ３ａ） ・・・（３）
ｄ３ｂ＝ｄ２ｂ×（ｆ４／ｆ３ｂ）
＝ｄ１×（ｆ２ｂ・ｆ４／ｆ１・ｆ３ｂ） ・・・（４）
【００５９】
なお、ｆ３ａはレンズ１２１ａの焦点距離を表し、ｆ３ｂはレンズ１２１ｂの焦点距離を表し、ｆ４は２波長性レンズ１２４の焦点距離を表している。
【００６０】
また、全反射ミラー１１９とレンズ１２０ｂは１つのモジュール１３１内に格納されている。モジュール１３１は、例えば、アクチュエータ等により構成されるシフト機構１３２により、電動または手動で、レンズ１２０ｂの光軸と垂直な所定の方向にシフトさせることができる。なお、以下、モジュール１３１のシフト方向がｘ軸方向と一致するものとして説明する。
【００６１】
そして、モジュール１３１がｘ軸方向にシフトするのに伴い、全反射ミラー１１９およびレンズ１２０ｂがｘ軸方向にシフトする。これに伴い、レーザ光λｂの光路および結像位置Ｐ１ｂがｘ軸方向にシフトし、その結果、レーザ光λｂの結像位置Ｐ２ｂ（レーザスポットＢ３ｂの照射位置）が、レンズ１２４の光軸と垂直な方向にシフトする。
【００６２】
例えば、光ファイバ１１６の出射端面１１６Ａから結像位置Ｐ１ｂへの結像倍率をＲＭ１、結像位置Ｐ１ｂから結像位置Ｐ２ｂへの結像倍率をＲＭ２とした場合、モジュール１３１のｘ軸方向の移動距離ｄに対する結像位置Ｐ２ｂの移動距離Ｄは、次式（５）により求められる。
【００６３】
Ｄ＝ｄ×ＲＭ１×ＲＭ２ ・・・（５）
【００６４】
ＲＭ１＝ｆ２ｂ×ｆ１、ＲＭ２＝ｆ４×ｆ３ｂなので、式（５）は、次式（６）のように変形することができる。
【００６５】
Ｄ＝（ｄ・ｆ２ｂ・ｆ３ｂ）／（ｆ１・ｆ４） ・・・（６）
【００６６】
なお、図１の例の場合、結像位置Ｐ２ｂは、モジュール１３１の移動方向とは逆方向にシフトする。
【００６７】
［本発明の効果の説明］
従って、レーザスポットＢ３ｂの照射位置を、レーザスポットＢ３ａとは独立して簡単に調整することができ、レーザスポットＢ３ａとレーザスポットＢ３ｂを異なる位置に照射することができる。
【００６８】
これにより、レーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂを、所定の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することが、簡単に実現できるようになる。この点について、図２を参照しながら、レーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂを矢印Ａ１の方向に走査しながら、レーザスポットＢ３ｂ、レーザスポットＢ３ａの順に、時間差を設けて照射する場合を例に挙げて説明する。
【００６９】
例えば、レーザ光λｂとレーザ光λｂの出射タイミングに所定の間隔（時間差）を設けて、レーザスポットＢ３ｂとレーザスポットＢ３ａをほぼ同じ位置に照射するようにした場合、レーザスポットの走査速度が速くなるほど、レーザスポットの照射位置のズレを小さくするために、出射タイミングの間隔を短くする必要がある（例えば、数１０から数１００ｎｓ程度）。そのため、出射タイミングの間隔の精度を高めるために、高度かつ安定した制御を行う必要が生じ、必要なコストが上昇する。
【００７０】
一方、レーザ加工装置１０１では、モジュール１３１のｘ軸方向の位置を調整することにより、簡単に図２の上の図に示されるように、レーザスポットＢ３ｂとレーザスポットＢ３ａを、走査方向に隣接するように照射することができる。そして、時間差を設けずに同じタイミングでレーザ光λａ，λｂを出射するように制御することにより、レーザスポットＢ３ｂを照射した位置に、次の照射タイミングでレーザスポットＢ３ａをほぼ正確に重ねて照射することが可能になる。
【００７１】
このように、レーザ光の出射タイミングの制御を行わずに、モジュール１３１のｘ軸方向の位置を調整するだけで、レーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂを、矢印Ａ１の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に所定の順番で時間差を設けて照射することができる。その結果、装置に必要なコストを下げることができるとともに、電気的な制御が不要で、ハード的な調整のみでよいため、長期的に安定した加工が可能になる。
【００７２】
さらに、最初の照射タイミングでレーザ光λａのみ出射を停止し、最後の照射タイミングでレーザ光λｂの出射を停止するようにすることにより、図２の右端のレーザスポットＢ３ａ（１）および左端のレーザスポットＢ３ｂ（ｎ）の照射を停止することができる。これにより、レーザスポットＢ３ｂとレーザスポットＢ３ａを、走査の開始位置から終了位置まで、順番にきれいに重ねて照射することが可能になる。
【００７３】
以上のようにして、例えば、薄膜太陽電池パネルの薄膜を除去する場合に、レーザスポットＢ３ｂにより所定の層の薄膜を除去した後、レーザスポットＢ３ａにより同じ位置の異なる層の薄膜を除去することができ、加工品質を向上させることができる。
【００７４】
また、式（３）および式（４）より、レーザスポットＢ３ａの幅ｄ３ａは、レンズ１２０ａの焦点距離ｆ２ａに比例し、レーザスポットＢ３ａの幅ｄ３ｂは、レンズ１２０ｂの焦点距離ｆ２ｂに比例する。従って、レーザ加工装置１０１では、レンズ１２０ａやレンズ１２０ｂを交換することにより、レーザスポットＢ３ａおよびレーザスポットＢ３ｂの大きさを、それぞれ個別に簡単に調整することができる。
【００７５】
例えば、図２を参照して上述したように、レーザスポットＢ３ｂに、レーザスポットＢ３ａを重ねて照射する場合、図３に示されるように、レーザスポットＢ３ｂの面積をレーザスポットＢ３ａの面積より大きくした方が、加工品質が向上する場合がある。
【００７６】
例えば、両者の面積が同じ場合、レーザスポットＢ３ｂの照射時に、加工エッジの熱影響によるロールアップ（土手のような盛り上がり）が発生し、次のレーザスポットＢ３ａの照射時に、このロールアップ部からスパッタが四方に飛散るおそれがある。一方、レーザスポットＢ３ｂの面積をレーザスポットＢ３ａの面積より若干大きくすることにより、このロールアップ部からのスパッタの発生を防止することができる。
【００７７】
なお、レーザスポットＢ３ｂのエッジとレーザスポットＢ３ａのエッジの間の幅Ｗは、上述したように、レンズ１２０ａの焦点距離ｆ２ａおよびレンズ１２０ｂの焦点距離ｆ２ｂのうち少なくとも一方を変えることにより、簡単に調整することができる。
【００７８】
＜２．第２の実施の形態＞
［レーザ加工装置の構成例］
図４は、本発明を適用したレーザ加工装置の第２の実施の形態を示す図である。なお、図中、図１と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００７９】
図４のレーザ加工装置２０１は、図１のレーザ加工装置１０１に、ＸＹスリット機構２１１ａ，２１１ｂを追加し、モジュール１３１の代わりにモジュール２３１を設け、シフト機構１３２の代わりにシフト機構２３２を設けたものである。
【００８０】
ＸＹスリット機構２１１ａは、開口部Ｏａがレーザ光λａの結像位置Ｐ１ａとほぼ一致するように設置される。また、ＸＹスリット機構２１１ａは、矩形の開口部Ｏａの縦横の幅を個別に調整することができ、レンズ１２０ａにより結像されたレーザ光λａの断面を開口部Ｏａの形状に整形して、レンズ１２１ａに入射させる。
【００８１】
ＸＹスリット機構２１１ｂは、開口部Ｏｂがレーザ光λｂの結像位置Ｐ１ｂとほぼ一致するように設置される。また、ＸＹスリット機構２１１ｂは、矩形の開口部Ｏｂの縦横の幅を個別に調整することができ、レンズ１２０ｂにより結像されたレーザ光λｂの断面を開口部Ｏｂの形状に整形して、レンズ１２１ｂに入射させる。
【００８２】
モジュール２３１は、全反射ミラー１１９、レンズ１２０ｂ、および、ＸＹスリット機構２１１ｂを格納するように構成される。
【００８３】
シフト機構２３２は、例えば、アクチュエータ等により構成され、電動または手動で、レンズ１２０ｂの光軸と垂直な所定の方向にモジュール２３１をシフトさせる。なお、以下、モジュール２３１のシフト方向がｘ軸方向と一致するものとして説明する。
【００８４】
そして、モジュール２３１がｘ軸方向にシフトするのに伴い、全反射ミラー１１９、レンズ１２０ｂ、および、ＸＹスリット機構２１１ｂがｘ軸方向にシフトする。これに伴い、レーザ光λｂの光路およびＸＹスリット機構２１１ｂの開口部Ｏｂがｘ軸方向にシフトし、ＸＹスリット機構２１１ｂを通過するレーザ光λｂの位置がｘ軸方向にシフトする。このとき、レーザ光λｂの結像位置Ｐｂ１（不図示）とＸＹスリット機構２１１ｂの開口部Ｏｂとは、ほぼ一致したままｘ軸方向にシフトする。その結果、レーザ光λｂの結像位置Ｐ２ｂ（レーザスポットＢ３ｂの照射位置）が、レンズ１２４の光軸と垂直な方向にシフトする。なお、この例の場合、結像位置Ｐ２ｂは、モジュール２３１の移動方向とは逆方向に、上述した式（６）に示される距離だけシフトする。
【００８５】
従って、レーザ加工装置１０１と同様に、レーザスポットＢ３ｂの照射位置を、レーザスポットＢ３ａとは独立して簡単に調整することができ、レーザスポットＢ３ａとレーザスポットＢ３ｂを異なる位置に照射することができる。
【００８６】
また、レーザスポットＢ３ａおよびレーザスポットＢ３ｂのエッジが鮮明になり、加工エッジがシャープになる。その結果、加工精度を向上させることができる。
【００８７】
さらに、ＸＹスリット機構２１１ａの開口部Ｏａの形状を調整することにより、レンズ１２０ａを交換することなく、レーザスポットＢ３ａの形状および大きさを簡単に調整することができる。同様に、ＸＹスリット機構２１１ｂの開口部Ｏｂの形状を調整することにより、レンズ１２０ｂを交換することなく、レーザスポットＢ３ｂの形状および大きさを簡単に調整することができる。
【００８８】
＜３．第３の実施の形態＞
［レーザ加工装置の構成例］
図５は、本発明を適用したレーザ加工装置の第３の実施の形態を示す図である。なお、図中、図４と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００８９】
図５のレーザ加工装置３０１は、図４のレーザ加工装置２０１と比較して、シフト機構３１１が追加され、レンズ１２０ｂの代わりにレンズ１２０ｂ’が設けられている。また、全反射ミラー１１９、レンズ１２０ｂ’、および、ＸＹスリット機構２１１ｂがモジュール化されておらず、シフト機構２３２が設けられていない。
【００９０】
レンズ１２０ｂ’の焦点距離ｆ２ｂ’は、図４のレンズ１２０ｂの焦点距離ｆ２ｂ’より大きい値に設定される。また、ＸＹスリット機構２１１ｂは、レンズ１２０ｂ’の焦点位置より前に配置される。
【００９１】
シフト機構３１１は、例えば、アクチュエータ等により構成され、電動または手動で、
ＸＹスリット機構２１１ｂを、光軸に垂直で、かつ、互いに直交する方向にシフトさせる。なお、以下、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト方向が、ｘ軸方向およびｙ軸方向と一致するものとして説明する。
【００９２】
そして、ＸＹスリット機構２１１ｂがｘ軸方向またはｙ軸方向にシフトするのに伴い、ＸＹスリット機構２１１ｂの開口部Ｏｂがｘ軸方向またはｙ軸方向にシフトし、ＸＹスリット機構２１１ｂを通過するレーザ光λｂの位置がｘ軸方向またはｙ軸方向にシフトする。その結果、レーザ光λｂの結像位置Ｐ２ｂ（レーザスポットＢ３ｂの照射位置）が、レンズ１２４の光軸と垂直な方向にシフトする。なお、この例の場合、結像位置Ｐ２ｂは、ＸＹスリット機構２１１ｂの移動方向とは逆方向に、上述した式（６）に示される距離だけシフトする。
【００９３】
従って、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト量およびシフト方向を調整することにより、所定の距離の範囲内で、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することができる。
【００９４】
［加工処理の具体例］
ここで、図６および図７を参照して、レーザ加工装置３０１を用いて、薄膜太陽電池パネル３５１のエッジデリーションを行う場合について説明する。なお、エッジデリーションは、矢印Ａ１１、矢印Ａ１２、矢印Ａ１３、矢印Ａ１４の方向の順番に行われるものとする。また、図２の例と同様に、レーザスポットＢ３ｂが照射された後に、レーザスポットＢ３ａを照射することにより、エッジデリーションが行われるものとする。
【００９５】
上述したように、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することができる。例えば、図７に示されるように、レーザスポットＢ３ａとともに、レーザスポットＢ３ａの四方に隣接する領域Ｄ１乃至Ｄ４のいずれかにレーザスポットＢ３ｂを照射することが可能である。
【００９６】
従って、まず、領域Ｄ２にレーザスポットＢ３ｂを照射するように、シフト機構３１１によりＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整し、矢印Ａ１１の方向のエッジデリーションを行う。次に、領域Ｄ３にレーザスポットＢ３ｂが照射されるように、シフト機構３１１によりＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整し、矢印Ａ１２の方向のエッジデリーションを行う。次に、領域Ｄ４にレーザスポットＢ３ｂが照射されるように、シフト機構３１１によりＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整し、矢印Ａ１３の方向のエッジデリーションを行う。最後に、領域Ｄ１にレーザスポットＢ３ｂが照射されるように、シフト機構３１１によりＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整し、矢印Ａ１４の方向のエッジデリーションを行う。
【００９７】
これにより、レーザ加工装置３０１では、レーザスポットＢ３ａとレーザスポットＢ３ｂを同時に薄膜太陽電池パネル３５１に照射しながら、両者の照射位置を所定の順番で正確に重ねることができ、その結果、エッジデリーションの品質が向上する。また、薄膜太陽電池パネル３５１の各コーナーにおいて、ＸＹスリット機構２１１ｂの位置を調整するだけでよく、制御が簡単であり、かつ、加工時間を短くすることができる。
【００９８】
＜４．第４の実施の形態＞
［レーザ加工装置の構成例］
図８は、本発明を適用したレーザ加工装置の第４の実施の形態を示す図である。なお、図中、図４と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００９９】
図８のレーザ加工装置４０１は、図４のレーザ加工装置２０１と比較して、シフト機構４１１が追加され、モジュール２３１の代わりにモジュール４２１が設けられ、シフト機構２３２が削除されている。
【０１００】
シフト機構４１１は、例えば、アクチュエータ等により構成され、電動または手動で、レンズ１２０ｂの光軸に垂直な方向に、ＸＹスリット機構２１１ｂをシフトさせる。なお、以下、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト方向が、ｘ軸方向と一致するものとして説明する。
【０１０１】
また、２波長性ミラー１１８、全反射ミラー１１９、レンズ１２０ｂ、ＸＹスリット機構２１１ｂ、レンズ１２１ｂ、全反射ミラー１２２、２波長性ミラー１２３、および、シフト機構４１１がモジュール４２１内に格納されている。モジュール４２１は、レンズ１２４の光軸と一致する回転軸を中心に、矢印Ａ２１に示される方向に回転させることができる。これにより、２波長性ミラー１１８から２波長性ミラー１２３までのレーザ光λｂの光路が、レンズ１２４の光軸と一致する回転軸を中心に回転する。その結果、レーザスポットＢ３ａとレーザスポットＢ３ｂの相対位置を回転させることができる。
【０１０２】
例えば、モジュール４２１を回転軸回りに図８の上方向に９０度回転させることにより、図９の上の図から下の図に示されるように、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を９０度回転させることができる。
【０１０３】
従って、モジュール４２１を回転軸回りに１８０度回転できるようにすれば、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト方向とモジュール４２１の回転方向の組み合わせにより、レーザ加工装置３０１と同様に、所定の距離の範囲内で、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することができる。また、モジュール４２１を回転軸回りに９０度回転できるようにすれば、ＸＹスリット機構２１１ｂのシフト方向とモジュール４２１の回転方向の組み合わせにより、図７を参照して上述したように、レーザスポットＢ３ａの四方に隣接する領域Ｄ１乃至Ｄ４のいずれかにレーザスポットＢ３ｂを照射することが可能になる。
【０１０４】
これにより、例えば、レーザ加工装置３０１と同様に、図６を参照して上述した方法により薄膜太陽電池パネル３５１のエッジデリーションを実行することが可能になる。
【０１０５】
＜５．変形例＞
以下、本発明の実施の形態の変形例について説明する。
【０１０６】
［変形例１］
本発明の実施の形態では、例えば、レーザ発振器１１１ａから出射されたレーザ光λａおよびレーザ発振器１１１ｂから出射されたレーザ光λｂを、光路を結合せずに、それぞれ直接レンズ１２０ａまたはレンズ１２０ｂに入射するようにすることも可能である。この場合、レーザ発振器１１１ａとレンズ１２０ａの間において、レーザ光λａのビーム径を拡大したり、レーザ光λａをコリメートしたり、レーザ光λａの断面の強度を均一化するようにすることが望ましい。強度の均一化には、例えば、ホモジナイザ、カライドスコープを用いることができる。レーザ発振器１１１ｂとレンズ１２０ｂの間についても同様である。
【０１０７】
［変形例２］
また、図１のレーザ加工装置１０１において、モジュール１３１のシフト方向をレンズ１２０ｂの光軸と垂直な２つ以上の方向（例えば、ｘ軸方向とｙ軸方向）にシフトできるようにしてもよい。これにより、図５のレーザ加工装置３０１や図８のレーザ加工装置４０１と同様に、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することが可能になる。
【０１０８】
［変形例３］
同様に、図４のレーザ加工装置２０１において、モジュール２３１のシフト方向をレンズ１２０ｂの光軸と垂直な２つ以上の方向（例えば、ｘ軸方向とｙ軸方向）にシフトできるようにしてもよい。これにより、図５のレーザ加工装置３０１や図８のレーザ加工装置４０１と同様に、レーザスポットＢ３ａに対するレーザスポットＢ３ｂの照射位置を任意の方向に設定することが可能になる。
【０１０９】
［変形例４］
また、本発明は、３種類以上の波長のレーザ光を用いる場合にも適用することが可能である。３種類以上の波長のレーザ光を用いる場合、例えば、光ファイバ１１６からレーザ光が出射された後、各レーザ光の光路を分岐し、光路毎に、図１、図４、図５または図８を参照して上述したレーザ光λａまたはレーザ光λｂの光路上の構成と同様の構成を設けるようにすればよい。その後、各レーザ光の光路を合成した後、２波長性レンズ１２４に入射するようにすればよい。なお、３波長以上の波長を用いる場合、２波長レンズ１２４には、その波長に対応した多波長レンズが用いられる。
【０１１０】
なお、必ずしも全てのレーザ光の光路を個々に分岐する必要はなく、複数のレーザ光の光路を共通にするようにしてもよい。例えば、レーザ光λａ，λｂ，λｃの３種類のレーザ光を使用する場合、レーザ光λｂだけ分岐し、レーザ光λａとレーザ光λｃの光路を共通にするようにしてもよい。
【０１１１】
［変形例５］
また、以上の説明では、それぞれ異なるレーザ発振器から異なる波長のレーザ光を出射する例を示したが、１台のレーザ発振器から異なる波長のレーザ光を出射するようにしてもよい。この場合、例えば、１台のレーザ発振器から、異なる波長のパルス状のレーザ光が、所定の時間間隔で所定の順番で出射される。
【０１１２】
［変形例６］
さらに、以上の説明では、波長が異なる複数の種類のレーザ光を並行して使用する例を示したが、本発明は、波長以外の他の要素（例えば、偏光方向、エネルギー等）がそれぞれ異なる複数の種類のレーザ光を並行して使用する場合にも適用することができる。
【０１１３】
図１０は、偏光方向が異なるレーザ光を用いた場合のレーザ加工装置の実施の形態を示す図である。なお、図中、図１と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１１４】
図１０のレーザ加工装置５０１は、図１のレーザ加工装置１０１と比較して、レーザ発振器１１１ａ，１１１ｂ、ビームスプリッタ１１４、２波長性ファイバ結合レンズ１１５、光ファイバ１１６、２波長性結像加工光学系レンズ１１７、２波長性ミラー１１８，１２３、および、２波長性結合加工光学系レンズ１２４の代わりに、レーザ発振器５１１ａ，５１１ｂ、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５１２、ファイバ結合レンズ５１３、偏波面保存ファイバ（PANDA（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバ）５１４、結像加工光学系レンズ５１５、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５１６，５１７、および、結合加工光学系レンズ５１８を含むように構成される。
【０１１５】
また、全反射ミラー１１３、１１９、１２２は、Ｓ波の光をほぼ１００％反射可能なミラーにより構成される。
【０１１６】
なお、結像加工光学系レンズ５１５,５１８は、それぞれ１枚の凸レンズとして図示されているが、複数の凸レンズや凹レンズの組み合わせにより構成される場合がある。
【０１１７】
また、以下、結像加工光学系レンズ５１５，５１８を、単にレンズ５１５，５１８と称する。
【０１１８】
レーザ発振器５１１ａは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより構成され、図示せぬ制御装置から入力されるパルス状の出射信号Ｓａに同期して、所定の波長のＰ波のパルス状のレーザ光（以下、レーザ光Ｐと称する）を発振し、出射する。レーザ発振器５１１ａから出射されたレーザ光Ｐは、ビームエキスパンダ１１２ａによりビーム径が拡大されて、偏光ビームスプリッタ５１２に入射する。
【０１１９】
レーザ発振器５１１ｂは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにより構成され、図示せぬ制御装置から入力される出射信号Ｓｂに同期して、レーザ光Ｐと同じ波長のＳ波のパルス状のレーザ光（以下、レーザ光Ｓと称する）を発振し、出射する。レーザ発振器５１１ｂから出射されたレーザ光Ｓは、ビームエキスパンダ１１２ｂによりビーム径が拡大された後、全反射ミラー１１３により反射され、偏光ビームスプリッタ５１２に入射する。
【０１２０】
なお、以下、図内に示されるように、レーザ光Ｐの偏光方向を紙面の上下方向とし、レーザ光Ｓの偏光方向を紙面に垂直な方向とする。
【０１２１】
偏光ビームスプリッタ５１２は、Ｐ波の光を透過し、Ｓ波の光を反射する特性を有している。従って、レーザ光Ｐが偏光ビームスプリッタ５１２を透過し、レーザ光Ｓが偏光ビームスプリッタ５１２により反射されることにより、レーザ光Ｐとレーザ光Ｓの光路が結合する。そして、レーザ光Ｐおよびレーザ光Ｓは、ファイバ結合レンズ５１３により集光されて、偏波面保存ファイバ５１４に入射し、偏光方向がそのまま維持されたまま伝送される。
【０１２２】
偏波面保存ファイバ５１４の出射端面５１４Ａの断面は正方形になっており、偏波面保存ファイバ５１４から出射されるレーザ光Ｐ，Ｓの断面Ｂ１は、幅（一辺の長さ）ｄ１の正方形となる。また、レーザ光Ｐ，Ｓの断面Ｂ１の強度がほぼ均一化される。そして、偏波面保存ファイバ５１４から出射されたレーザ光Ｐ，Ｓは、レンズ５１５によりコリメートされ、偏光ビームスプリッタ５１６に入射する。
【０１２３】
偏光ビームスプリッタ５１６は、波長Ｐの光を透過し、波長Ｓの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光Ｐが偏光ビームスプリッタ５１６を透過し、レーザ光Ｓが偏光ビームスプリッタ５１６により反射されることにより、レーザ光Ｐとレーザ光Ｓの光路が分離される。
【０１２４】
偏光ビームスプリッタ５１６を透過したレーザ光Ｐは、レンズ１２０ａにより結像位置Ｐ１ａにおいて結像する。さらに、レーザ光Ｐは、レンズ１２１ａによりコリメートされ、偏光ビームスプリッタ５１７に入射する。
【０１２５】
一方、偏光ビームスプリッタ５１６により反射されたレーザ光Ｓは、さらに全反射ミラー１１９により反射された後、レンズ１２０ｂにより結像位置Ｐ１ｂにおいて結像する。さらに、レーザ光Ｓは、レンズ１２１ｂによりコリメートされ、全反射ミラー１２２により反射され、偏光ビームスプリッタ５１７に入射する。
【０１２６】
偏光ビームスプリッタ５１７は、波長Ｐの光を透過し、波長Ｓの光を反射する特性を有している。従って、レーザ光Ｐが偏光ビームスプリッタ５１７を透過し、レーザ光Ｓが偏光ビームスプリッタ５１７により反射されることにより、レーザ光Ｐとレーザ光Ｓの光路が結合する。
【０１２７】
その後、レーザ光Ｐおよびレーザ光Ｓは、レンズ５１８により、それぞれ結像位置Ｐ２ａおよび結像位置Ｐ２ｂにおいて結像する。そして、加工対象物の加工面が結像位置Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ付近に設置されることにより、結像位置Ｐ２ａ付近におけるレーザ光Ｐの像Ｂ３ａ（レーザスポットＢ３ａ）、および、結像位置Ｐ２ｂ付近におけるレーザ光Ｓの像Ｂ３ｂ（レーザスポットＢ３ｂ）により加工対象物の加工が行われる。
【０１２８】
これにより、上述した実施の形態と同様に、波長が同じで偏光方向が異なるレーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂを、所定の方向に走査しながら、ほぼ同じ位置に時間差を設けて照射することを、簡単に実現することができる。そのため、例えば、１種類の波長で効率の良い加工ができるような素材に対して、２倍の速度で加工することが可能になる。
【０１２９】
なお、本発明は、１種類の要素だけでなく、複数の要素の組み合わせ（例えば、波長と偏光方向の組み合わせ等）が異なる複数の種類のレーザ光を並行して使用する場合にも適用することも可能である。
【０１３０】
［変形例７］
また、レーザ光の光路を分離または結合したり、レーザ光の光路の方向を変更したりする手段は、上述した例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上述した例以外に、プリズムやハーフミラー等を用いることも可能である。
【０１３１】
［変形例８］
さらに、以上の説明では、ＸＹスリット機構の開口部の形状を矩形とする例を示したが、矩形以外の形状、例えば、円形や楕円形等にすることも可能である。また、以上の説明では、光ファイバ１６１および偏波面保存ファイバ５１４の出射端面の形状を正方形とする例を示したが、矩形等の他の形状にすることも可能である。
【０１３２】
［変形例９］
また、レーザスポットＢ３ａ，Ｂ３ｂの走査は、例えば、ガルバノミラー等による結像位置Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの走査、加工対象物の移動、レーザ加工装置の移動、またはそれらの組み合わせにより実施することができる。
【０１３３】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０１ レーザ加工装置
１１１ａ，１１１ｂ レーザ発振器
１１２ａ，１１２ｂ ビームエキスパンダ
１１３ 全反射ミラー
１１４ ビームスプリッタ
１１５ ２波長性ファイバ結合レンズ
１１６ 光ファイバ
１１７ ２波長性結像加工光学系レンズ
１１８ ２波長性ミラー
１１９ 全反射ミラー
１２０ａ乃至１２１ｂ，１２０ｂ’ 結像加工光学系レンズ
１２２ 全反射ミラー
１２３ ２波長性ミラー
１２４ ２波長性結合加工光学系レンズ
１３１ モジュール
１３２ シフト機構
２０１ レーザ加工装置
２１１ａ，２１１ｂ ＸＹスリット機構
２３１ モジュール
２３２ シフト機構
３０１ レーザ加工装置
３１１ シフト機構
４０１ レーザ加工装置
４１１ シフト機構
４２１ モジュール
５０１ レーザ加工装置
５１１ａ，５１１ｂ レーザ発振器
５１２ 偏光ビームスプリッタ
５１３ ファイバ結合レンズ
５１４ 偏波面保存ファイバ
５１５ 結像加工光学系レンズ
５１６，５１７ 偏光ビームスプリッタ
５１８ 結合加工光学系レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のレーザ光および第２のレーザ光を用いて加工対象物の加工を行うレーザ加工装置において、
前記第１のレーザ光が通過する第１の光路上の第１の結像位置において、前記第１のレーザ光を結像する第１のレンズと、
前記第１の光路上の前記第１の結像位置より後で前記第１のレーザ光をコリメートする第２のレンズと、
前記第２のレーザ光が通過する第２の光路上の第２の結像位置において、前記第２のレーザ光を結像する第３のレンズと、
前記第２の光路上の前記第２の結像位置より後で前記第２のレーザ光をコリメートする第４のレンズと、
前記第２のレンズおよび前記第４のレンズの後段において、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の光路を結合する結合手段と、
前記結合手段と前記加工対象物の間に設けられ、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を結像する第５のレンズと、
前記第２の光路を調整して、前記第５のレンズによる前記第２のレーザ光の結像位置である第３の結像位置の光軸と垂直な方向における位置を調整する調整手段と
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記第２の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整することにより、前記第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第１の光路上の前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に設けられる第１のスリットと、
前記第２の光路上の前記第３のレンズと前記第４のレンズの間に設けられる第２のスリットと
をさらに備え、
前記調整手段は、前記第２のスリットの開口部の光軸と垂直な方向における位置を調整することにより、前記第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記第２のスリットは、前記第２の結像位置付近に設けられ、
前記調整手段は、前記第２の結像位置を前記第２のスリットの開口部とともに移動させる
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第４のレンズの後段において、前記第２の光路の方向を前記結合手段の方向に変更する変更手段を
さらに備え、
前記調整手段は、前記第２の光路を前記第５のレンズの光軸と一致する回転軸を中心に回転させることにより、前記第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整する
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバから出射された前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光をコリメートする第６のレンズと、
前記第６のレンズの後段において、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の光路を前記第１の光路と前記第２の光路に分離する分離手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記光ファイバの出射端面の形状が角形である
ことを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記加工対象物の表面上で、前記第３の結像位置を移動させる走査手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
少なくとも第１のレーザ光および第２のレーザ光を用いて加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光を発生させ、
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光をそれぞれ同一形状または異なる形状、かつ加工対象物の表面に隣接して結像させ、
隣接させた前記結像の並んだ方向に結像位置を移動させ、または加工対象物の相対的な位置を移動させ、
連続的に対象物の表面を加工することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１】
少なくとも第１のレーザ光および第２のレーザ光を用いて加工対象物の加工を行うレーザ加工装置において、
前記第１のレーザ光が通過する第１の光路上の第１の結像位置において、前記第１のレーザ光を結像する第１のレンズと、
前記第１の光路上の前記第１の結像位置より後で前記第１のレーザ光をコリメートする第２のレンズと、
前記第２のレーザ光が通過する第２の光路上の第２の結像位置において、前記第２のレーザ光を結像する第３のレンズと、
前記第２の光路上の前記第２の結像位置より後で前記第２のレーザ光をコリメートする第４のレンズと、
前記第２のレンズおよび前記第４のレンズの後段において、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の光路を結合する結合手段と、
前記結合手段と前記加工対象物の間に設けられ、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を結像する第５のレンズと、
前記第２の光路を調整して、前記第５のレンズによる前記第２のレーザ光の結像位置である第３の結像位置の光軸と垂直な方向における位置を調整する調整手段と
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記第２の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整することにより、前記第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第１の光路上の前記第１のレンズと前記第２のレンズの間に設けられる第１のスリットと、
前記第２の光路上の前記第３のレンズと前記第４のレンズの間に設けられる第２のスリットと
をさらに備え、
前記調整手段は、前記第２のスリットの開口部の光軸と垂直な方向における位置を調整することにより、前記第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記第２のスリットは、前記第２の結像位置付近に設けられ、
前記調整手段は、前記第２の結像位置を前記第２のスリットの開口部とともに移動させる
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第４のレンズの後段において、前記第２の光路の方向を前記結合手段の方向に変更する変更手段を
さらに備え、
前記調整手段は、前記第２の光路を前記第５のレンズの光軸と一致する回転軸を中心に回転させることにより、前記第３の結像位置の光軸と垂直な方向の位置を調整する
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバから出射された前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光をコリメートする第６のレンズと、
前記第６のレンズの後段において、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の光路を前記第１の光路と前記第２の光路に分離する分離手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記光ファイバの出射端面の形状が角形である
ことを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記加工対象物の表面上で、前記第３の結像位置を移動させる走査手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
少なくとも第１のレーザ光および第２のレーザ光を用いて加工対象物の加工を行うレーザ加工方法において、
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光を発生させ、
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光をそれぞれ同一形状または異なる形状、かつ加工対象物の表面に隣接して結像させ、
隣接させた前記結像の並んだ方向に結像位置を移動させ、または加工対象物の相対的な位置を移動させ、
連続的に対象物の表面を加工することを特徴とするレーザ加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１３５８０８（Ｐ２０１２−１３５８０８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１３３７（Ｐ２０１０−２９１３３７）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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