JP2009119491A - Light beam splitting device, irradiation device, splitting method of light beam, method for manufacturing electronic device, and method for manufacturing precision component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ビーム分岐装置、照射装置、光ビームの分岐方法、電子デバイスの製造方法、および精密部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a light beam branching device, an irradiation device, a light beam branching method, an electronic device manufacturing method, and a precision component manufacturing method.
各種部材などの切断、溶接、表面処理、測定などにおいては、その安定性や高速応答性などの観点からレーザ光などの光ビームが用いられている。
このような光ビームを用いた加工などにおいて、例えば、レーザ発振器の出力が十分な場合には、レーザ光を分岐して複数の加工点における照射を行わせることで、エネルギーを有効に活用することが行われている。例えば、回動ミラーを用いてレーザ光を時間多分岐させ、複数の加工点における照射を行わせる技術が提案されている(特許文献1を参照)。また、分岐用ミラーを用いてレーザ光を同時多分岐させ、複数の加工点における照射を行わせる技術が提案されている(特許文献2を参照)。
In cutting, welding, surface treatment, measurement, and the like of various members, a light beam such as a laser beam is used from the viewpoint of stability and high-speed response.
In processing using such a light beam, for example, when the output of a laser oscillator is sufficient, energy can be used effectively by branching the laser beam and irradiating at multiple processing points. Has been done. For example, a technique has been proposed in which laser light is branched in time using a rotating mirror and irradiation is performed at a plurality of processing points (see Patent Document 1). Further, a technique has been proposed in which laser beams are simultaneously multi-branched using a branching mirror to perform irradiation at a plurality of processing points (see Patent Document 2).
しかしながら、このような分岐システムにおいては、経時変化により分配率が変動するおそれがある。例えば、レーザ発振器に設けられた電極管の損傷やチャンバ内の汚れによる偏光の成分比の変動や、分岐用ミラーに設けられた誘電体膜の損傷などにより分配率が変動するおそれがある。
そして、分配率が変動すると各加工点に分岐されるエネルギーの比率が変わり、加工不良や品質のバラツキが発生するおそれがある。
When the distribution rate fluctuates, the ratio of energy branched to each processing point changes, which may cause processing defects and quality variations.
本発明は、経時変化による分配率の変動を抑制することができる光ビーム分岐装置、照射装置、光ビームの分岐方法、電子デバイスの製造方法、および精密部品の製造方法を提供する。 The present invention provides a light beam branching device, an irradiation device, a light beam branching method, an electronic device manufacturing method, and a precision component manufacturing method capable of suppressing a change in distribution rate due to a change with time.
本発明の一態様によれば、光ビームの光路上に設けられた第1のアレイレンズと、前記第1のアレイレンズの出射側の光路上に設けられ、前記第1のアレイレンズと協働して前記光ビームを複数のビームに分割するとともに前記光ビームの断面におけるエネルギー強度の面内分布を均一に近づける第2のアレイレンズと、前記第2のアレイレンズの出射側の光路上に設けられ、前記第2のアレイレンズから出射した前記光ビームを集光し、重ね合わせることでエネルギー強度の面内分布が略均一な矩形ビームに整形する第1のコンデンサレンズと、前記第1のコンデンサレンズの出射側の光路上に設けられ、併設された複数のレンズを有し、前記複数のレンズのそれぞれに入射した前記光ビームごとに分岐する第1の分割レンズと、を備えたことを特徴とする光ビーム分岐装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, the first array lens provided on the optical path of the light beam, and provided on the optical path on the emission side of the first array lens, cooperate with the first array lens. A second array lens that divides the light beam into a plurality of beams and makes the in-plane distribution of energy intensity in the cross section of the light beam uniform, and an optical path on the emission side of the second array lens A first condenser lens that condenses and superimposes the light beams emitted from the second array lens to form a rectangular beam having a substantially uniform in-plane distribution of energy intensity, and the first condenser A first splitting lens that is provided on an optical path on the exit side of the lens and includes a plurality of lenses that are provided side by side, and is branched for each of the light beams incident on each of the plurality of lenses. Light beam splitting device is provided, characterized and.
また、本発明の他の一態様によれば、光ビームを出射する出射手段と、前記出射された光ビームの光路上に設けられ、前記光ビームを分岐する上記の光ビーム分岐装置と、を備えたことを特徴とする照射装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an emitting means for emitting a light beam, and the above-described light beam branching device provided on an optical path of the emitted light beam and for branching the light beam. There is provided an irradiation apparatus including the irradiation device.
また、本発明の他の一態様によれば、光ビームを、第1のアレイレンズに入射させて前記第1のアレイレンズから出射した前記光ビームを第2のアレイレンズに入射させて前記光ビームを複数のビームに分割するとともに前記光ビームの断面におけるエネルギー強度の面内分布を均一に近づけ、前記第2のアレイレンズから出射した前記光ビームを第1のコンデンサレンズに入射させて集光し、重ね合わせることでエネルギー強度の面内分布が略均一な矩形ビームに整形し、前記整形した前記光ビームを、併設された複数のレンズを有する分割レンズに入射させて、前記複数の前記レンズのそれぞれに入射した前記光ビームごとに分岐することを特徴とする光ビームの分岐方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a light beam is incident on a first array lens and the light beam emitted from the first array lens is incident on a second array lens to emit the light. The beam is divided into a plurality of beams, and the in-plane distribution of energy intensity in the cross section of the light beam is made to be uniform, and the light beam emitted from the second array lens is incident on the first condenser lens and condensed. Then, by superimposing, the energy intensity is shaped into a rectangular beam having a substantially uniform in-plane distribution, and the shaped light beam is incident on a split lens having a plurality of lenses arranged side by side. A light beam branching method is provided, wherein the light beam is branched for each of the light beams incident thereon.
また、本発明の他の一態様によれば、上記の光ビーム分岐装置を用いて光ビームを分岐し、前記分岐された光ビームを被照射物に照射すること、を特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic device characterized in that a light beam is branched using the light beam branching device, and an irradiated object is irradiated with the branched light beam. A manufacturing method is provided.
また、本発明の他の一態様によれば、上記の光ビームの分岐方法により光ビームを分岐し、前記分岐された光ビームを被照射物に照射すること、を特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, an electronic device is manufactured by branching a light beam by the light beam branching method and irradiating an irradiated object with the branched light beam. A method is provided.
また、本発明の他の一態様によれば、上記の光ビーム分岐装置を用いて光ビームを分岐し、前記分岐された光ビームを被照射物に照射すること、を特徴とする精密部品の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a precision component characterized in that a light beam is branched using the light beam branching device, and an irradiated object is irradiated with the branched light beam. A manufacturing method is provided.
また、本発明の他の一態様によれば、上記の光ビームの分岐方法により光ビームを分岐し、前記分岐された光ビームを被照射物に照射すること、を特徴とする精密部品の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a precision component is manufactured by branching a light beam by the above-described light beam branching method and irradiating an irradiated object with the branched light beam. A method is provided.
本発明によれば、経時変化による分配率の変動を抑制することができる光ビーム分岐装置、照射装置、光ビームの分岐方法、電子デバイスの製造方法、および精密部品の製造方法が提供される。 According to the present invention, there are provided a light beam branching device, an irradiation device, a light beam branching method, an electronic device manufacturing method, and a precision component manufacturing method capable of suppressing a change in distribution rate due to a change with time.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。尚、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光ビーム分岐装置を例示するための模式構成図である。尚、図1においては、図面の煩雑化を避けるため一部の光のみを表し、他は省略するものとしている。
また、図2は、アレイレンズを例示するための模式図であり、図3は、分割レンズを例示するための模式図である。
また、図4は、エネルギー強度の略均一化を例示するための模式グラフ図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for illustrating a light beam branching apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, only a part of the light is shown to avoid complication of the drawing, and the others are omitted.
2 is a schematic diagram for illustrating an array lens, and FIG. 3 is a schematic diagram for illustrating a split lens.
FIG. 4 is a schematic graph for illustrating the substantially uniform energy intensity.
図1に示すように、光ビーム分岐装置1の光ビームの光路上には、第1のアレイレンズ2、第2のアレイレンズ3、第1のコンデンサレンズ4、第1の分割レンズ5、第2の分割レンズ6、ミラー7a、7b、バリアブルアッテネータ8a、8b、ミラー9a、9b、第2のコンデンサレンズ10a、10bが設けられている。
また、光ビーム分岐装置1は、光ビームの出射手段20と、出射された光ビームを反射してその方向を90°変えるためのミラー21、22と、により形成される光路23上に設けられている。尚、光ビーム分岐装置1を備えた照射装置24については後述する。
As shown in FIG. 1, the
The light
また、線図Aは、第1のアレイレンズ2の入射面における光ビームのエネルギー強度の分布を示し、線図Bは、第1の分割レンズ5の入射面における光ビームのエネルギー強度の分布を示している。また、線図Cは、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光面における光ビームのエネルギー強度の分布を示している。
Further, the diagram A shows the distribution of the energy intensity of the light beam on the incident surface of the
すなわち、第1のアレイレンズ2の入射面においては、光ビームのエネルギー強度の分布がガウス分布(線図A)または山形となっており、第1の分割レンズ5の入射面と第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光面においては、光ビームのエネルギー強度の分布が略均一(線図B、C)となっている。
That is, on the incident surface of the
一般的に、光ビームの出射手段(例えば、レーザ発振器など)から出射した光ビーム(例えば、レーザ光など)のビーム断面においては、エネルギー強度の分布がガウス分布(線図A)となっている。このような、分布を有する光ビームを所定の割合で分岐するのは困難である。また、例えば、光ビームの出射手段の経時変化(例えば、電極管の損傷やチャンバ内の汚れなど)などにともないエネルギー強度の分布自体が変動するため、一度設定した分配率が変動するおそれもある。 In general, in a beam cross section of a light beam (for example, laser light) emitted from a light beam emitting means (for example, a laser oscillator), the energy intensity distribution is a Gaussian distribution (line A). . It is difficult to branch such a light beam having a distribution at a predetermined ratio. In addition, for example, the distribution of energy intensity itself varies with changes in the light beam emitting means over time (for example, damage to the electrode tube or dirt in the chamber), and thus the distribution rate once set may vary. .
本発明者は検討の結果、光ビームの分岐にあたり、光ビームのエネルギー強度の面内分布を均一に近づけ、また、ビーム断面の形状が矩形となるようにすれば、経時変化の影響を受けにくくなり、また、所定のエネルギーの割合に分岐することが容易となるとの知見を得た。 As a result of the study, the present inventor has found that the in-plane distribution of the energy intensity of the light beam is made to be uniform and the shape of the beam cross section is rectangular when the light beam is branched, and is less susceptible to changes over time. Moreover, the knowledge that it becomes easy to branch to the ratio of the predetermined energy was obtained.
そのため、本実施の形態においては、第1のアレイレンズ2、第2のアレイレンズ3、第1のコンデンサレンズ4を設けることで、線図Bに示すような光ビームのエネルギー強度の分布の略均一化を図り、また、ビーム断面形状が矩形となるようにしている。
図2に示すように、第1のアレイレンズ2は、2つのシリンドリカルアレイレンズ2a、2bを互いに垂直に交わる方向に所定の間隔をおいて配置している。また、第2のアレイレンズ3も同様に、2つのシリンドリカルアレイレンズ3a、3bを互いに垂直に交わる方向に所定の間隔をおいて配置している。
Therefore, in the present embodiment, by providing the
As shown in FIG. 2, the
出射手段20から出射した光ビームは、第1のアレイレンズ2のシリンドリカルアレイレンズ2aにより複数のビームに分割される。この際、第1のアレイレンズ2の入射面(シリンドリカルアレイレンズ2aの入射面)においては、光ビームのエネルギー強度の分布がガウス分布(線図A)または山形となっている。このような強度分布を有する光ビームは、シリンドリカルアレイレンズ2a、2bと、シリンドリカルアレイレンズ3a、3bと、により図4中の線分(a)、(b)を境に分割される。そして、分割されたそれぞれの部分において、光ビームがコンデンサレンズ4によって重なり合わされ、図4中の(c)に示すようにエネルギー強度の分布の略均一化が図られる。すなわち、図4に示す場合には、図4中の(e)、(d)、(f)の部分が重なり合わされ、図4中の(c)に示すようにエネルギー強度の分布の略均一化が図られる。
The light beam emitted from the emission means 20 is divided into a plurality of beams by the
すなわち、出射手段20から出射した光ビームは、第1のアレイレンズ2と第2のアレイレンズ3とが協働することにより、光ビームのビームの断面形状が複数に分割され、コンデンサレンズ4により再度集光、重ね合わされることにより、光ビームの断面におけるエネルギー強度の面内分布の略均一化が図られる。
尚、第1のコンデンサレンズ4は、第2のアレイレンズ3のシリンドリカルアレイレンズ3bから出射した光ビームを重ね合わせるようにして第1の分割レンズ5の入射面に集光させるものである。
That is, the light beam emitted from the
The
以上のようにして、 一つのシリンドリカルアレイレンズ2aにおける像は、対向するシリンドリカルアレイレンズ3aの一つとコンデンサレンズ4とにより、第1の分割レンズ5の位置に結像される。また、一つのシリンドリカルアレイレンズ2bにおける像は、対向するシリンドリカルアレイレンズ3bの一つとコンデンサレンズ4とにより、やはり第1の分割レンズ5上に転写される。結果的にシリンドリカルアレイレンズ2a、2bのそれぞれにおける像が、第1の分割レンズ5上に結像され、かつ重ねあわされることでビームの断面形状が矩形で、エネルギー強度の面内分布が略均一なビームに整形される。
このようにして、入射する光ビームのエネルギー強度の面内分布の略均一化が図られているため、第1の分割レンズ5の入射面に集光される光ビームも線図Bに示すようにエネルギー強度の面内分布が略均一となっている。また、入射する光ビームのビーム断面形状も矩形となっているため、第1の分割レンズ5の入射面に集光される光ビームのビーム断面形状も矩形となっている。
この場合、シリンドリカルアレイレンズ2aと、第1の分割レンズ5との位置は、シリンドリカルアレイレンズ3aとコンデンサレンズ4に対して共役な位置関係となっている。そのため、ビームの断面形状が矩形で、エネルギー強度の面内分布の略均一化な光ビームを第1の分割レンズ5上に転写(結像関係、共役な位置関係)させることができる。
As described above, an image in one
Since the in-plane distribution of the energy intensity of the incident light beam is made substantially uniform in this way, the light beam condensed on the incident surface of the
In this case, the positions of the
図3に示すように、第1の分割レンズ5、第2の分割レンズ6は、併設された複数のレンズ(レンズ断片)を有する。この場合、例えば、複数のレンズを接合したり、1枚のレンズを切断し再度接合したりすることで形成させることができる。接合代が全くない場合には、結像は1つであるが、接合代があると各レンズの光軸がずれるため、それぞれのレンズを通過した光ビームが異なる位置に集光する。そして、接合代が大きいほど、それぞれのレンズの光軸が大きくずれるために集光位置間の距離は大きくなる。尚、図3に例示をした分割レンズの分割数(レンズ(レンズ断片)の数)は2であるが、これに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
As shown in FIG. 3, the
第1の分割レンズ5の入射面に集光した光ビームは、混ざり合うことなく分割され、それぞれが第2の分割レンズ6の入射面に入射する。このように、分割された光ビーム同士が混ざり合うことがないので、第2の分割レンズ6の入射面においてもエネルギーの分割比は一定となる。例えば、分割レンズに併設されたレンズが2つの場合は、1対1となる。そして、分割された光ビームは、第2の分割レンズ6によりそれぞれが別々に集光され、ミラー7a、7bの入射面に入射する。
The light beams collected on the incident surface of the first divided
ここで、第1の分割レンズ5の各レンズ(レンズ断片)における光ビームの入射面積によりエネルギーの分配率が決定される。例えば、図3に示すように、矩形形状のビーム11が第1の分割レンズ5に入射される場合において、接合面12両側のビーム11の面積が等しければ、エネルギーが50%ずつ分岐され、どちらかの面積が多くなれば、その分多くのエネルギーが分岐されることになる。
Here, the energy distribution rate is determined by the incident area of the light beam in each lens (lens fragment) of the
方向変換手段であるミラー7a、7bに入射した光ビームは、反射してその方向を90°変え、バリアブルアッテネータ8a、8bを介してミラー9a、9bに入射する。そして、ミラー9a、9bに入射した光ビームは、さらに反射してその方向を90°変え、第2のコンデンサレンズ10a、10bにより集光面13a、13b上に集光する。尚、ミラー7a、7b、9a、9bの角度、数、配置、形態などは例示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、ミラー9a、9bは必ずしも必要ではなく、例えば、ミラー7a、7bで反射した光ビームを第2のコンデンサレンズ10a、10bに入射させるようにすることもできる。
The light beams incident on the
バリアブルアッテネータ8a、8bは、光ビームの透過率などを調整するためのものである。また、バリアブルアッテネータ8a、8bには、光ビームの透過率を調整可能なアッテネータが設けられている。尚、光路を補正する補償板としてのコンペンセータを併せて備えるようにすることもできる。また、アッテネータやコンペンセータは、石英などで形成されており、互いに相対する方向に向けて連動して回動自在となっている。尚、バリアブルアッテネータ8a、8bは、必ずしも必要ではないが、各分岐先におけるエネルギー量の調整を容易とするためには設けられていた方が好ましい。
The
また、第1の分割レンズ5の位置と、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置とが、共役な位置関係となるようにされている。そのため、第1の分割レンズ5に入射した光ビームが第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置(集光面13a、13b)に集光され、線図Cに示すようにエネルギー強度の面内分布が略均一で、ビームの断面形状が矩形の光ビームが集光面13a、13b上に転写(結像関係、共役な位置関係)されるようになっている。
Further, the position of the
また、第1の分割レンズ5と、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置とが、第2の分割レンズ6と、第2のコンデンサレンズ10a、10bと、に対して共役な位置関係、となるようにされている。
さらに詳細に説明すれば、第1の分割レンズ5の上半分(図1における左側半分)のレンズと第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置とが、第2の分割レンズ6の上半分のレンズと第2のコンデンサレンズ10a、10bの下半分(図1における右側半分)のレンズとに対して共役な位置関係となるようにされている。
また同様に、第1の分割レンズ5の下半分(図1における右側半分)のレンズと第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置とが、第2の分割レンズ6の下半分のレンズと第2のコンデンサレンズ10a、10bの上半分(図1における左側半分)のレンズとに対して共役な位置関係となるようにされている。
ここで、仮に、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置が共役な位置関係からずれている場合には、像(第1の分割レンズ5の像)がぼけてしまい、集光面13a、13b上で矩形であったはずのビームの断面形状がやや丸くなったり、エネルギー強度の分布が「山形」になったりしてしまう。そのため、第1の分割レンズ5の位置では、ビームの断面形状が矩形、エネルギー強度の面内分布が略均一であったとしても、ビームの断面形状やエネルギー強度の分布を受け継ぐことができないことになる。
本実施の形態においては、第1の分割レンズ5と、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置とが、第2の分割レンズ6と、第2のコンデンサレンズ10a、10bと、に対して共役な位置関係、となるようにされているので、第1の分割レンズ5の位置におけるエネルギー強度の面内分布が略均一で、ビームの断面形状が矩形の光ビームを集光面13a、13b上に転写(結像関係、共役な位置関係)させることができる。
Further, the
More specifically, the upper half of the first split lens 5 (the left half in FIG. 1) and the condensing position of the
Similarly, the lower half lens (right half in FIG. 1) of the
Here, if the condensing positions of the
In the present embodiment, the
ここで、光ビームとしては、例えば、レーザ光や紫外線光などを例示することができる。また、レーザ光としては、例えば、媒体が固体である固体レーザ(例えば、YAGレーザなど)、媒体が液体である液体レーザ(例えば、色素レーザなど)、媒体が気体であるガスレーザ(例えば、炭酸ガスレーザ(赤外線)、ヘリウム・ネオンレーザ(赤色)、アルゴンイオンレーザ(可視,主に青色または緑色)、エキシマレーザ(主に紫外)など)、媒体が半導体である半導体レーザ、真空中で光速に近い自由電子に磁界を加え進路を変えるとき発生する自由電子レーザなどを例示することができる。 Here, examples of the light beam include laser light and ultraviolet light. As the laser light, for example, a solid laser whose medium is a solid (for example, a YAG laser), a liquid laser whose medium is a liquid (for example, a dye laser), and a gas laser whose medium is a gas (for example, a carbon dioxide laser) (Infrared), helium-neon laser (red), argon ion laser (visible, mainly blue or green), excimer laser (mainly ultraviolet), etc., semiconductor laser whose medium is a semiconductor, freedom close to the speed of light in vacuum Examples include a free electron laser generated when a magnetic field is applied to electrons to change the course.
本実施の形態によれば、エネルギー強度の面内分布が略均一とされ、また、ビームの断面形状も矩形とされているので、入射面積を変えることで、分配率の調整を容易かつ正確に行うことができる。また、光ビーム分岐装置1に入射する光ビームのエネルギー強度の分布が出射手段20の経時変化などにより変動しても、エネルギー強度の面内分布を略均一にすることができるためその影響を抑制することができる。
According to the present embodiment, the in-plane distribution of energy intensity is substantially uniform, and the cross-sectional shape of the beam is also rectangular. Therefore, the distribution ratio can be adjusted easily and accurately by changing the incident area. It can be carried out. Further, even if the distribution of the energy intensity of the light beam incident on the
また、第1の分割レンズ5の位置と、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置とが、共役な位置関係となっているので、第1の分割レンズ5に入射した光ビームが第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置に集光され、エネルギー強度の面内分布が略均一で、ビームの断面形状が矩形の光ビームを転写することができる。
In addition, since the position of the
次に、光ビーム分岐装置1を備えた照射装置24について例示をする。
図1に示すように、照射装置24は、光ビームの出射手段20と、出射された光ビームを反射してその方向を90°変えるためのミラー21、22と、光ビーム分岐装置1とを備えている。尚、ミラー21、22は、必ずしも必要ではなく、例えば、出射手段20から出射した光ビームを光ビーム分岐装置1に直接入射させることもできる。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る光ビーム分岐装置を例示するための模式構成図である。
尚、図1において例示をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
図5に示すように、光ビーム分岐装置1aには、第1のアレイレンズ2、第2のアレイレンズ3、第1のコンデンサレンズ4、第1の分割レンズ5、第2の分割レンズ6、ミラー7c、ミラー9a、9b、第2のコンデンサレンズ10a、10bが設けられている。
方向変換手段であるミラー7cは、第1の反射面7c1と第2の反射面7c2とを有し、第1の反射面7c1と第2の反射面7c2とがなす角度が90°となるようになっている。尚、第1の反射面7c1と第2の反射面7c2とがなす角度は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram for illustrating a light beam branching apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was illustrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 5, the light
The
本実施の形態においては、図1で例示をしたバリアブルアッテネータ8a、8bを省略しているが、適宜設けるようにしてもよい。また、第2のコンデンサレンズ10a、10bが、ミラー7cとミラー9a、9bとの間に設けられている。すなわち、第2のコンデンサレンズ10a、10bは、第1の分割レンズ5の出射側の光路上に設けられている。
In the present embodiment, the
ただし、第2のコンデンサレンズ10a、10bの配置が異なっていても、第1の分割レンズ5の位置と、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置とが、共役な位置関係となるようにされている。そのため、第1の分割レンズ5に入射した光ビームが第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置(集光面13a、13b)に集光され、エネルギー強度の面内分布が略均一で、ビームの断面形状が矩形の光ビームが集光面13a、13b上に転写されるようになっている。
However, even if the arrangement of the
次に、図1に戻って、照射装置24を例示する。
図1に示すように、照射装置24には、光ビーム分岐装置1、出射手段20、ミラー21、22が設けられている。そして、出射手段20から出射された光ビームの光路23上に光ビーム分岐装置1が設けられている。
Next, returning to FIG. 1, the
As shown in FIG. 1, the
ミラー21、22は、出射手段20から出射した光ビームを反射してその方向を90°変え、光ビーム分岐装置1に入射させる。尚、ミラー21、22は必ずしも必要ではなく、出射手段20から出射した光ビームを光ビーム分岐装置1に直接入射させるようにすることもできる。また、ミラー21、22の数、配置、角度などは例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、集光面13a、13bとなる部分には、被照射物を載置、保持可能とする移動手段35(図9を参照)を設けることができ、移動手段35上に載置、保持された被照射物の照射面が集光面13a、13bとなるようにすることもできる。
The
Further, a moving means 35 (see FIG. 9) that can place and hold an object to be irradiated can be provided on the portions that become the light condensing surfaces 13a and 13b, and is placed and held on the moving
出射手段20は、例えば、エキシマレーザ照射手段とすることができる。
この場合、エキシマレーザ照射手段には、波長が400nm以下となる、例えば、KrF(波長248nm)またはArF(波長193nm)などのエキシマレーザ光を出射するエキシマレーザ発振器や、エキシマレーザ発振器から出射されたエキシマレーザ光を整形などするための光学系(例えば、ビーム整形レンズ、絞りマスク、偏向ミラー、結像レンズなど)などを設けるようにすることができる。
The
In this case, the excimer laser irradiation means emits an excimer laser oscillator that emits excimer laser light such as KrF (wavelength 248 nm) or ArF (wavelength 193 nm) or an excimer laser oscillator whose wavelength is 400 nm or less. An optical system for shaping the excimer laser beam (for example, a beam shaping lens, a diaphragm mask, a deflection mirror, an imaging lens, etc.) can be provided.
次に、照射装置24の作用について例示をする。
出射手段20(例えば、エキシマレーザ照射手段など)から出射した光ビーム(例えば、エキシマレーザ光など)は、ミラー21、22に反射することで、その進行方向が90°変えられて光ビーム分岐装置1に入射する。光ビーム分岐装置1に入射した光ビームは、第1のアレイレンズ2、第2のアレイレンズ3、第1のコンデンサレンズ4により、ビームの断面形状が矩形に整形され、また、エネルギー強度の面内分布が略均一化される。
Next, the operation of the
The light beam (for example, excimer laser beam) emitted from the emission unit 20 (for example, excimer laser irradiation unit) is reflected by the
そして、第1の分割レンズ5により分岐された光ビームは、第2の分割レンズ6によりそれぞれが別々に集光され、ミラー7a、7bの入射面に入射する。ミラー7a、7bに入射した光ビームは、反射してその方向を90°変え、バリアブルアッテネータ8a、8bを介してミラー9a、9bに入射する。そして、ミラー9a、9bに入射した光ビームは、さらに反射してその方向を90°変え、第2のコンデンサレンズ10a、10bにより、集光面13a、13bに載置された図示しない被照射物の照射面上に集光する。尚、被照射物を載置、保持する移動手段35(図9を参照)が設けられている場合には、被照射物を移動させることで照射位置(集光位置)を変えることができる。
The light beams branched by the
この場合、前述したように、第1の分割レンズ5の位置と、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置(照射位置)とが、共役な位置関係となっているので、エネルギー強度の面内分布が略均一で、ビームの断面形状が矩形の光ビームを被照射物の照射面に入射させることができる。また、被照射物の照射面に照射される光ビームのエネルギー強度は、バリアブルアッテネータ8a、8bにより調整することができる。
In this case, as described above, the position of the
尚、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置に、例えば、マスクなどを設けて、マスクに形成された形状をその直下に設けられた被照射物の照射面上に転写することもできる。
Note that, for example, a mask or the like may be provided at the condensing position of the
図6は、本発明の第3の実施の形態に係る照射装置を例示するための模式構成図である。 尚、図1において例示をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。また、図6においては、図面の煩雑化を避けるため一部の光のみを表し、他は省略するものとしている。
図6に示すように、照射装置24aには、図1において例示をした出射手段20、ミラー21、22、第1のアレイレンズ2、第2のアレイレンズ3、第1のコンデンサレンズ4、第1の分割レンズ5、第2の分割レンズ6、ミラー7a、7b、バリアブルアッテネータ8a、8b、ミラー9a、9b、第2のコンデンサレンズ10a、10bが設けられている。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram for illustrating an irradiation apparatus according to the third embodiment of the invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was illustrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. In FIG. 6, only a part of the light is shown to avoid complication of the drawing, and the others are omitted.
As shown in FIG. 6, the
またさらに、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置には第3のアレイレンズ25、31が設けられ、光路上にはそれに続くようにして第4のアレイレンズ26、32、第3のコンデンサレンズ27a、27b、リレーレンズ28a、28b、マスク29a、29b、反射対物レンズ30a、30bが設けられている。
また、集光面13c、13dとなる部分には、被照射物W(図9を参照)を載置、保持可能とする移動手段35(図9を参照)が設けられ、移動手段35上に載置、保持された被照射物Wの照射面が集光面13c、13dとなるようになっている。
Furthermore, the
Further, a moving means 35 (see FIG. 9) that can place and hold the irradiated object W (see FIG. 9) is provided on the portions to be the light collecting surfaces 13c and 13d. The irradiation surface of the object to be irradiated W placed and held is the condensing surfaces 13c and 13d.
また、図1において例示をしたように、線図Aは、第1のアレイレンズ2の入射面における光ビームのエネルギー強度の分布を示し、線図Bは、第1の分割レンズ5の入射面における光ビームのエネルギー強度の分布を示している。また、線図Cは、第3のアレイレンズ25、31の入射面における光ビームのエネルギー強度の分布を示している。
また、線図Dは、マスク29a、29bの入射面における光ビームのエネルギー強度の分布を示し、線図Eは、反射対物レンズ30a、30bの入射面における光ビームのエネルギー強度の分布を示している。
Further, as illustrated in FIG. 1, the diagram A shows the distribution of the energy intensity of the light beam on the incident surface of the
A line D shows the distribution of the energy intensity of the light beam on the incident surfaces of the
すなわち、第1のアレイレンズ2の入射面においては、光ビームのエネルギー強度の分布がガウス分布(線図A)となっており、第1の分割レンズ5の入射面、第3のアレイレンズ25、31の入射面、マスク29a、29bの入射面、反射対物レンズ30a、30bの入射面においては、光ビームのエネルギー強度の分布が略均一(線図B〜E)となっている。
That is, on the incident surface of the
図2において例示をしたものと同様に、第3のアレイレンズ25、31は、2つのシリンドリカルアレイレンズ25a、25b、31a、31bを互いに垂直に交わる方向に所定の間隔をおいて配置している。また、第4のアレイレンズ26、32も同様に、2つのシリンドリカルアレイレンズ26a、26b、32a、32bを互いに垂直に交わる方向に所定の間隔をおいて配置している。
Similar to the example illustrated in FIG. 2, the
そして、第3のアレイレンズ25、31と第4のアレイレンズ26、32、第3のコンデンサレンズ27とにより、再度ビームの断面形状の整形と、エネルギー強度の分布の面内均一化を図ることで、被照射物の照射面(加工点)におけるエネルギー強度の面内分布がさらに均一となるようになっている。
すなわち、本実施の形態によれば、光ビームの分岐後であって各被照射物への照射を行うための光路上に第3のアレイレンズ25、31と第4のアレイレンズ26、32、第3のコンデンサレンズ27とを設けるようにしている。そのため、被照射物の照射面(加工点)におけるエネルギー強度の面内均一性をさらに向上させることができる。
Then, the
That is, according to the present embodiment, the
第3のコンデンサレンズ27a、27bとリレーレンズ28a、28bは、入射した光ビームを集光して重ね合わせマスク29a、29b上に入射させる。そのため、マスク29a、29b上に集光する光ビームも、線図Dに示すようにエネルギー強度の分布が略均一となり、また、そのビーム断面形状も矩形となる。
The
マスク29a、29bは、入射した光ビームの一部を透過させることで、光ビームを所定の大きさと形状に整形する。また、マスク29a、29bを透過した光ビームは、反射対物レンズ30a、30bに入射する。この際、反射対物レンズ30a、30bの入射面においても、線図Eに示すようにエネルギー強度の面内分布が略均一となる。
ここで、透過対物レンズを用いるようにしても、マスク29a、29bを透過した光ビームを被照射物の照射面上に集光させることができる。しかしながら、被照射物の照射面上への集光に透過対物レンズを用いるものとすれば、いわゆるゴースト(二重像)が発生して製品の品質が悪化するおそれがある。
The
Here, even if the transmission objective lens is used, the light beam transmitted through the
図7は、ゴースト(二重像)の発生を例示するための模式図である。
図7(a)に示すように、透過対物レンズを用いて被照射物の照射面上に光ビームを集光させる場合、特にUVレーザを用いた場合には、透過対物レンズの表面に微視的な損傷が生じて回折光が発生する。また、複屈折が生じた場合には光路分割が起こる。
そして、回折光や光路分割が生じた場合には、例えば、図7(b)に示すように、加工した孔の周りにゴースト(二重像)が発生して加工精度が悪化するおそれがある。
FIG. 7 is a schematic diagram for illustrating generation of a ghost (double image).
As shown in FIG. 7A, when the light beam is condensed on the irradiation surface of the object to be irradiated using the transmission objective lens, particularly when a UV laser is used, the surface of the transmission objective lens is microscopically viewed. Damage occurs and diffracted light is generated. When birefringence occurs, optical path division occurs.
When diffracted light or optical path splitting occurs, for example, as shown in FIG. 7B, a ghost (double image) is generated around the processed hole, and the processing accuracy may deteriorate. .
また、光ビームにも波長の拡がりがあり、波長によって焦点距離が異なる色分散が生じるおそれがある。例えば、KrFエキシマレーザの場合には、フリーラン時に、0.5nm程度の波長の拡がりがある。そのため、色消し性能を有するレンズなどを用いて光ビームを被照射物の照射面上に集光させるようにしなければ、高い精度の加工をすることができない。 Further, the light beam also has a wavelength spread, and there is a possibility that chromatic dispersion having a different focal length depending on the wavelength may occur. For example, in the case of a KrF excimer laser, there is a wavelength spread of about 0.5 nm during free run. Therefore, high-precision processing cannot be performed unless the light beam is focused on the irradiation surface of the irradiation object using a lens having an achromatic performance.
本発明者は検討の結果、透過レンズを用いない反射対物レンズを用いるものとすれば、色収差がなく球面収差も光軸上で補正されるため、加工精度を大幅に向上させることができるとの知見を得た。
ここで、反射対物レンズの形式は特に限定されるわけではなく、例えば、シュワルツシルド(シュバルツシルド)型やオフナー型の反射対物レンズを用いることができる。
As a result of the study, the present inventor said that if a reflective objective lens that does not use a transmission lens is used, the processing accuracy can be greatly improved because there is no chromatic aberration and spherical aberration is also corrected on the optical axis. Obtained knowledge.
Here, the type of the reflective objective lens is not particularly limited. For example, a Schwarzschild (Schwarzschild) type or Offner type reflective objective lens can be used.
図8は、シュワルツシルド(シュバルツシルド)型の反射対物レンズを例示するための模式構成図である。
図8に示すように、シュワルツシルド(シュバルツシルド)型の反射対物レンズ30a、30bは、反射膜がコーティングされた凹面鏡30cと凸面鏡30dとが対向するようにして設けられ、開口部30eから入射した光ビームが凸面鏡30d、凹面鏡30cに反射して、集光面13c、13d上に集光するようになっている。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram for illustrating a Schwarzschild (Schwarzschild) type reflection objective lens.
As shown in FIG. 8, the Schwarzschild (Schwarzschild) type
図9は、被照射物への照射を例示するための模式斜視図である。
尚、図中の矢印X、Y、Zは互いに直交する三方向を示しており、XとYは水平方向、Zは鉛直方向を示している。
図9に示すように、被照射物へ光ビームを照射する部分には、照射面上(集光面13c、13d上)に光ビームを集光させるための反射対物レンズ30a、30bと、被照射物Wを載置する移動手段35とが設けられている。
FIG. 9 is a schematic perspective view for illustrating irradiation of an object to be irradiated.
In the figure, arrows X, Y, and Z indicate three directions orthogonal to each other, X and Y indicate a horizontal direction, and Z indicates a vertical direction.
As shown in FIG. 9, the portion that irradiates the irradiated object with the light beam includes the reflection
移動手段35は、例えば、XYテーブルなどとすることができ、載置された被照射物Wを図中のXY方向(水平方向)に移動自在としている。また、移動手段35の載置面には、被照射物Wを保持する図示しない保持手段が設けられている。図示しない保持手段は、例えば、静電気力を利用する静電チャック、真空力を利用する真空チャック、機械的な把持力を発揮可能な機械的チャックなどとすることができる。
The moving means 35 can be, for example, an XY table or the like, and allows the irradiated object W to be moved in the XY direction (horizontal direction) in the drawing. In addition, a holding means (not shown) that holds the irradiation object W is provided on the mounting surface of the moving
移動手段35の背面側には支持台34が設けられ、支持台34の上面には反射対物レンズ30a、30bを保持する保持板33が設けられている。そして、反射対物レンズ30a、30bを保持板33に取り付けることで、移動手段35の直上に反射対物レンズ30a、30bが保持されるようになっている。
A
保持板33の上面には、ブラケット36を介して検出手段37が設けられている。検出手段37は、例えば、レーザ変位計のような光学的検出手段とすることができ、移動手段35の上面(載置面)や被照射物Wの照射面(集光面13a、13b)の鉛直方向位置を検出する。そして、検出手段37で検出された鉛直方向位置に基づいて、図示しない移動手段により反射対物レンズ30a、30bのZ方向(鉛直方向)位置が調整されるようになっている。
A detection means 37 is provided on the upper surface of the holding
次に、照射装置24aの作用について例示をする。
前述したように、出射手段20(例えば、エキシマレーザ照射手段など)から出射した光ビーム(例えば、エキシマレーザ光など)は、光ビーム分岐装置1に入射し、ビームの断面形状が矩形に整形され、また、エネルギー強度の面内分布が略均一化される。そして、光ビーム分岐装置1に設けられたミラー7a、7bなどにより方向が変換されて、第3のアレイレンズ25、31の入射面に集光される。
Next, the operation of the
As described above, the light beam (for example, excimer laser beam) emitted from the emission unit 20 (for example, excimer laser irradiation unit) is incident on the light
この場合、前述したように、第1の分割レンズ5の位置と、第2のコンデンサレンズ10a、10bの集光位置(第3のアレイレンズ25、31の入射面位置)とが、共役な位置関係となっているので、エネルギー強度の面内分布が略均一で、ビームの断面形状が矩形の光ビームが第3のアレイレンズ25、31の入射面に転写される。また、被照射物に照射される光ビームのエネルギー強度は、バリアブルアッテネータ8a、8bにより調整することができる。
In this case, as described above, the position of the
そして、第3のアレイレンズ25、31の入射面に入射した光ビームは、第3のアレイレンズ25、31と第4のアレイレンズ26、32とにより、再度ビームの断面形状の整形と、エネルギー強度の分布の面内均一化が図られる。
Then, the light beam incident on the incident surfaces of the
第4のアレイレンズ26、32から出射した光ビームは、第3のコンデンサレンズ27a、27bとリレーレンズ28a、28bとにより集光されてマスク29a、29b上に入射する。マスク29a、29b上に入射した光ビームは、所定の大きさと形状に整形され反射対物レンズ30a、30bに入射する。そして、反射対物レンズ30a、30bに入射した光ビームは、移動手段35に保持された被照射物Wの照射面(集光面13a、13b)に集光する。そして、必要に応じて被照射物Wを水平移動させることで照射位置(集光位置)が変えられる。尚、反射対物レンズ30a、30bをZ方向(鉛直方向)に移動させることで焦点距離の調整を行うこともできる。
The light beams emitted from the
図10は、照射装置の連結を例示するための模式構成図である。
尚、図1や図6などにおいて例示をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
図10に示すように、出射手段20の出力に余裕がある場合には、光学手段を介して複数の照射装置24、24aを連結することができる。すなわち、複数の光ビーム分岐装置24、24aと、複数の光ビーム分岐装置24、24aを連結する光学手段と、を備えるようにすることもできる。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram for illustrating the connection of the irradiation devices.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to what was illustrated in FIG.1, FIG.6 etc., and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 10, when there is a margin in the output of the emitting means 20, a plurality of
光学手段としては、例えば、出射手段20から出射された光ビームを反射してその方向を変えるためのミラー21、22、光ビームを転送するための転送レンズ39a〜39d、出射手段20からの光ビームを各照射装置24、24aに分岐する部分透過ミラー38a、38bなどを例示することができる。
部分透過ミラー38a、38bは、所定の透過率を有し、入射した光ビームの一部を反射して照射装置に入射させ、残りを透過して他の照射装置へと転送する。尚、ミラー21、22は全反射ミラーである。転送レンズ39a〜39dは、入射した光ビームを集光し、転送させるためのレンズである。
尚、光学手段は例示したものに限定されるわけではなく、全反射ミラー、部分透過ミラー、転送レンズの数や配置などは適宜変更することができる。また、例えば、光ファイバーなどを用いて転送することもできるし、前述したアレイレンズや分割レンズを用いて各照射装置に分岐することもできる。
The optical means includes, for example, mirrors 21 and 22 for reflecting the light beam emitted from the emission means 20 and changing its direction,
The partial transmission mirrors 38a and 38b have a predetermined transmittance, reflect a part of the incident light beam to enter the irradiation device, and transmit the remaining light to another irradiation device. The
The optical means is not limited to those illustrated, and the number and arrangement of total reflection mirrors, partial transmission mirrors, transfer lenses, and the like can be changed as appropriate. Further, for example, it can be transferred using an optical fiber or the like, or can be branched to each irradiation device using the above-described array lens or split lens.
本実施の形態においては、各照射装置24、24aに光ビーム分岐装置1を備えている。そのため、例えば、経時変化により部分透過ミラーや転送レンズなどが損傷することで、各照射装置24、24aに入射する光ビームのエネルギー強度の分布が変動しても、エネルギー強度の分布を略均一化したうえで被照射物へ照射することができる。そのため、経時変化の影響を受けにくく、安定した照射が可能となる。
In the present embodiment, the
次に、本発明の実施の形態に係る電子デバイスの製造方法について例示をする。
電子デバイスの製造方法としては、例えば、半導体装置の製造方法を例示することができる。ここで、半導体装置の製造工程には、いわゆる前工程における成膜・レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト除去などにより基板(ウェーハ)表面にパターンを形成する工程、検査工程、洗浄工程、熱処理工程、不純物導入工程、拡散工程、平坦化工程などがある。また、いわゆる後工程においては、ダイシング、マウンティング、ボンディング、封入などの組立工程、機能や信頼性の検査工程などがある。
Next, an example of a method for manufacturing an electronic device according to an embodiment of the present invention will be described.
As an electronic device manufacturing method, for example, a semiconductor device manufacturing method can be exemplified. Here, in the manufacturing process of a semiconductor device, a process of forming a pattern on a substrate (wafer) surface by film formation, resist coating, exposure, development, etching, resist removal, etc. in a so-called previous process, an inspection process, a cleaning process, and a heat treatment There are a process, an impurity introduction process, a diffusion process, a planarization process, and the like. In the so-called post-process, there are an assembly process such as dicing, mounting, bonding, and encapsulation, and a function and reliability inspection process.
これらの工程において、例えば、KrFエキシマレーザを用いた露光、エキシマレーザアニール(ELA:excimer laser annealing)によるSi薄膜の結晶化、イオン注入面に高エネルギーのレーザを照射することによる不純物の活性化、エキシマレーザを用いた不純物の拡散、レーザを用いたトレンチの検査、レーザを用いたダイシング、レーザを用いた刻印、レーザを用いた外観検査、レーザを用いた微細穴加工などが行われる。 In these steps, for example, exposure using a KrF excimer laser, crystallization of an Si thin film by excimer laser annealing (ELA), activation of impurities by irradiating a high energy laser on the ion implantation surface, Impurity diffusion using an excimer laser, trench inspection using a laser, dicing using a laser, marking using a laser, appearance inspection using a laser, fine hole processing using a laser, and the like are performed.
本実施の形態に係る光ビーム分岐装置、照射装置、光ビームの分岐方法は、このような工程にも適用させることができ、半導体装置の製造を行うことができる。また、前述した工程に限定されるわけではなく、光ビームを用いる工程に適用させることができる。
また、説明の便宜上、本発明の実施の形態に係る電子デバイスの製造方法を半導体装置の製造方法で説明をしたが、これに限定されるわけではない。例えば、フラットパネルディスプレイ装置の製造におけるレーザを用いた画素欠陥のリペア、レーザアニール、ガラスの切断、レーザを用いたフリットの溶融、レーザを用いたガラス基板上への電極の形成、レーザを用いたカラーインクの硬化などや、太陽電池の製造におけるレーザを用いたコンタクト電極部の形成、レーザを用いた導電性接着剤の硬化、レーザを用いた光電素子の切断などにも適用させることができる。すなわち、種々の電子デバイスにおける光ビームを用いた各種加工、処理、検査などにも適用させることができる。
The light beam branching device, the irradiation device, and the light beam branching method according to this embodiment can be applied to such a process, and a semiconductor device can be manufactured. Further, the present invention is not limited to the process described above, and can be applied to a process using a light beam.
For convenience of explanation, the method of manufacturing an electronic device according to the embodiment of the present invention has been described as a method of manufacturing a semiconductor device. However, the method is not limited to this. For example, repair of pixel defects using lasers in the manufacture of flat panel display devices, laser annealing, cutting glass, melting frit using lasers, forming electrodes on glass substrates using lasers, using lasers The present invention can also be applied to curing of color ink, formation of a contact electrode portion using a laser in manufacturing a solar cell, curing of a conductive adhesive using a laser, cutting of a photoelectric element using a laser, and the like. That is, it can be applied to various processing, processing, inspection, and the like using light beams in various electronic devices.
尚、前述した光ビーム分岐装置、照射装置、光ビームの分岐方法以外は、既知の技術を適用させることができるので、それらの説明は省略する。 In addition, since a known technique can be applied other than the light beam branching device, the irradiation device, and the light beam branching method described above, description thereof will be omitted.
次に、本発明の実施の形態に係る精密部品の製造方法について例示をする。
精密部品の製造方法としては、例えば、インクジェットヘッド、フォトマスク、レンズ、導光板、精密工具、金型などの各種機械部品、電気部品、光学部品などの製造を例示することができる。そして、精密部品の製造において、光ビームを用いた孔開け、切断、溶接、半田付け、熱処理、表面改質、検査などを行う際にも本実施の形態に係る光ビーム分岐装置、照射装置、光ビームの分岐方法を適用させることができる。この場合、例示をしたものに限定されるわけではなく、各種精密部品の光ビームを用いる工程に適用させることができる。
Next, a method for manufacturing a precision component according to an embodiment of the present invention will be illustrated.
Examples of the method for producing precision parts include the production of various mechanical parts such as inkjet heads, photomasks, lenses, light guide plates, precision tools, molds, electrical parts, and optical parts. And in the manufacture of precision parts, when performing drilling, cutting, welding, soldering, heat treatment, surface modification, inspection, etc. using a light beam, the light beam branching device, irradiation device according to the present embodiment, A light beam branching method can be applied. In this case, the present invention is not limited to the illustrated example, and can be applied to a process using light beams of various precision parts.
尚、前述した光ビーム分岐装置、照射装置、光ビームの分岐方法以外は、既知の技術を適用させることができるので、それらの説明は省略する。
以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、光ビーム分岐装置1、1a、照射装置24、24aなどが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
In addition, since a known technique can be applied other than the light beam branching device, the irradiation device, and the light beam branching method described above, description thereof will be omitted.
The embodiment of the present invention has been illustrated above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention.
For example, the shape, size, material, arrangement, and the like of each element included in the
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.
1 光ビーム分岐装置、1a 光ビーム分岐装置、2 第1のアレイレンズ、3 第2のアレイレンズ、4 第1のコンデンサレンズ、5 第1の分割レンズ、6 第2の分割レンズ、7a ミラー、7b ミラー、7c ミラー、8a バリアブルアッテネータ、8b バリアブルアッテネータ、9a ミラー、9b ミラー、10a 第2のコンデンサレンズ、10b 第2のコンデンサレンズ、13a 集光面、13b 集光面、20 出射手段、21 ミラー、22 ミラー、23 光路、24 照射装置、24a 照射装置、25 第3のアレイレンズ、26 、28a リレーレンズ、28b リレーレンズ、30a 反射対物レンズ、30b 反射対物レンズ、32 第4のアレイレンズ、31 第3のアレイレンズ、35 移動手段、38a 部分透過ミラー、38b 部分透過ミラー、W 被照射物
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記第1のアレイレンズの出射側の光路上に設けられ、前記第1のアレイレンズと協働して前記光ビームを複数のビームに分割するとともに前記光ビームの断面におけるエネルギー強度の面内分布を均一に近づける第2のアレイレンズと、
前記第2のアレイレンズの出射側の光路上に設けられ、前記第2のアレイレンズから出射した前記光ビームを集光し、重ね合わせることでエネルギー強度の面内分布が略均一な矩形ビームに整形する第1のコンデンサレンズと、
前記第1のコンデンサレンズの出射側の光路上に設けられ、併設された複数のレンズを有し、前記複数のレンズのそれぞれに入射した前記光ビームごとに分岐する第1の分割レンズと、
を備えたことを特徴とする光ビーム分岐装置。 A first array lens provided on the optical path of the light beam;
An in-plane distribution of energy intensity in a cross section of the light beam, which is provided on an optical path on the emission side of the first array lens, divides the light beam into a plurality of beams in cooperation with the first array lens. A second array lens for bringing
A rectangular beam that is provided on the light path on the emission side of the second array lens and collects and superimposes the light beams emitted from the second array lens to form a substantially uniform in-plane distribution of energy intensity. A first condenser lens to be shaped;
A first split lens that is provided on an optical path on the output side of the first condenser lens and has a plurality of lenses provided side by side, and is branched for each light beam incident on each of the plurality of lenses;
An optical beam branching device comprising:
前記第1の分割レンズの位置と、前記第2のコンデンサレンズの集光位置と、は、共役な位置関係にあることを特徴とする請求項1記載の光ビーム分岐装置。 A second condenser lens that is provided on the light path on the emission side of the first split lens and condenses the light beam;
2. The light beam branching apparatus according to claim 1, wherein the position of the first split lens and the condensing position of the second condenser lens are in a conjugate positional relationship.
前記第1の分割レンズと、前記第2のコンデンサレンズの集光位置とは、前記第2の分割レンズと、前記第2のコンデンサレンズと、に対し共役な位置関係にあること、
を特徴とする請求項2記載の光ビーム分岐装置。 A second split lens provided on an optical path between the first split lens and the second condenser lens and having a plurality of lenses arranged side by side;
The condensing position of the first split lens and the second condenser lens is in a conjugate relationship with respect to the second split lens and the second condenser lens;
The light beam branching device according to claim 2.
前記出射された光ビームの光路上に設けられ、前記光ビームを分岐する請求項1〜5のいずれか1つに記載の光ビーム分岐装置と、
を備えたことを特徴とする照射装置。 Emitting means for emitting a light beam;
The light beam branching device according to any one of claims 1 to 5, wherein the light beam branching device is provided on an optical path of the emitted light beam and branches the light beam;
An irradiation apparatus comprising:
前記第3のアレイレンズの出射側の光路上に設けられた第4のアレイレンズと、
前記第4のアレイレンズの出射側の光路上に設けられた反射対物レンズと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項6記載の照射装置。 A third array lens provided on the light path on the emission side of the light beam branching device;
A fourth array lens provided on the optical path on the emission side of the third array lens;
A reflective objective lens provided on the optical path on the exit side of the fourth array lens;
The irradiation apparatus according to claim 6, further comprising:
前記出射手段から出射された前記光ビームを前記複数の光ビーム分岐装置のそれぞれに入射させる光学手段と、
を備えたことを特徴とする請求項6〜11のいずれか1つに記載の照射装置。 A plurality of the light beam branching devices;
Optical means for causing the light beam emitted from the emission means to enter each of the plurality of light beam branching devices;
The irradiation apparatus according to any one of claims 6 to 11, further comprising:
前記第2のアレイレンズから出射した前記光ビームを第1のコンデンサレンズに入射させて集光し、重ね合わせることでエネルギー強度の面内分布が略均一な矩形ビームに整形し、
前記整形した前記光ビームを、併設された複数のレンズを有する分割レンズに入射させて、前記複数の前記レンズのそれぞれに入射した前記光ビームごとに分岐することを特徴とする光ビームの分岐方法。 A light beam is incident on a first array lens and the light beam emitted from the first array lens is incident on a second array lens to divide the light beam into a plurality of beams and The in-plane distribution of energy intensity in the cross section is made closer to uniformity,
The light beam emitted from the second array lens is incident on the first condenser lens to be condensed and superposed to form a rectangular beam having a substantially uniform in-plane distribution of energy intensity,
A method of branching a light beam, wherein the shaped light beam is incident on a split lens having a plurality of lenses arranged side by side and branched for each of the light beams incident on each of the plurality of lenses. .
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