JP6901261B2 - Laser device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー発振器から発振され波長変換手段を通過した後のレーザー光線の光強度分布を、適正なガウシアン分布とすることができるレーザー装置に関する。 The present invention relates to a laser apparatus capable of making an appropriate Gaussian distribution of the light intensity distribution of a laser beam after being oscillated from a laser oscillator and passing through a wavelength conversion means.
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、レーザー装置によってレーザー光線が照射され個々のデバイスに分割されて携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。 A wafer in which a plurality of devices such as ICs and LSIs are partitioned by a scheduled division line and formed on the surface is irradiated with a laser beam by a laser device and divided into individual devices to be used for electric devices such as mobile phones and personal computers.
レーザー装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、から少なくとも構成されている。レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振器と、該レーザー光線発振器が発振したレーザー光線を集光し、保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を集光する集光器と、該レーザー光線発振器と該集光器との間に配設され少なくともレーザー光線を所定の光路に導く光学系と、から構成されていて、被加工物に所望の加工を施すことができる(例えば、特許文献1を参照。)。 The laser apparatus is composed of at least a holding means for holding the workpiece and a laser beam irradiating means for irradiating the workpiece held by the holding means with a laser beam. The laser beam irradiating means includes a laser beam oscillator that oscillates a laser beam, a condenser that condenses the laser beam oscillated by the laser beam oscillator, and condenses the laser beam on a workpiece held by the holding means, the laser beam oscillator, and the laser beam oscillator. It is composed of an optical system disposed between the condenser and at least guiding a laser beam to a predetermined optical path, and can perform desired processing on the workpiece (see, for example, Patent Document 1). ..
また、被加工物の加工に適したレーザー光線の波長が355nm、266nm等の紫外光の場合は、光学系の損傷が比較的激しいことから、光学系の損傷を軽減するために、レーザー光線発振器が発振するレーザー光線の波長を光学系に与える負担が少ない1064nmの赤外光とし、集光器の手前に波長変換手段を配設して355nm、266nm等の紫外光に変換するレーザー装置が本出願人によって提案されている(特許文献2を参照。)。なお、波長変換手段としては、波長変換機能を奏する非線形結晶としてCLBO結晶、BBO結晶、LBO結晶、KTP結晶等を採用することができ、得ようとする波長に応じて、該非線形結晶を適宜組み合わせ、種々の波長変換方式(SHG、FHK、THG等)を実現することができる。 Further, when the wavelength of the laser beam suitable for processing the workpiece is ultraviolet light such as 355 nm and 266 nm, the damage to the optical system is relatively severe, so that the laser beam oscillator oscillates in order to reduce the damage to the optical system. Applicants have developed a laser device that converts the wavelength of the laser beam to be ultraviolet light of 1064 nm, which has less burden on the optical system, and converts it into ultraviolet light of 355 nm, 266 nm, etc. by arranging a wavelength conversion means in front of the condenser. It has been proposed (see Patent Document 2). As the wavelength conversion means, CLBO crystal, BBO crystal, LBO crystal, KTP crystal and the like can be adopted as the non-linear crystal having a wavelength conversion function, and the non-linear crystals are appropriately combined according to the wavelength to be obtained. , Various wavelength conversion methods (SHG, FHK, THG, etc.) can be realized.
上記したレーザー装置により、所望の波長のレーザー光線を得ることはできるものの、波長変換手段によって変換されたレーザー光線は、設計上想定している理想的なガウシアン分布に対して乱れ、設計上想定するレーザー加工強度が得られず、そのまま被加工物に照射しても安定的な加工を施すことができないという問題がある。 Although a laser beam of a desired wavelength can be obtained by the above-mentioned laser device, the laser beam converted by the wavelength conversion means is disturbed with respect to the ideal Gaussian distribution assumed in the design, and the laser processing assumed in the design. There is a problem that the strength cannot be obtained and stable processing cannot be performed even if the work piece is irradiated as it is.
また、上記した波長変換手段を構成する非線形結晶は、同じ箇所にレーザー光線を照射し続けると照射箇所が劣化を起こすことから、長期間使用できるように適宜レーザー光線の照射位置を変更する必要がある。しかし、波長変換を実現する非線形結晶は、レーザー光線が照射される位置によっては、必ずしもその結晶構造が均一ではなく、照射箇所を変更する度に波長変換された後の光強度分布が変化し、その意味でも安定的な加工を阻害するという問題が生じ得る。 Further, since the non-linear crystal constituting the wavelength conversion means described above causes deterioration of the irradiated portion when the same portion is continuously irradiated with the laser beam, it is necessary to appropriately change the irradiation position of the laser beam so that it can be used for a long period of time. However, the crystal structure of a non-linear crystal that realizes wavelength conversion is not always uniform depending on the position where the laser beam is irradiated, and the light intensity distribution after wavelength conversion changes every time the irradiation location is changed. In that sense, there may be a problem of hindering stable processing.
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、波長変換手段を通過した後のレーザー光線のガウシアン分布を理想的なガウシアン分布に近づけるべく整形することができるレーザー装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above facts, and its main technical problem is to provide a laser device capable of shaping the Gaussian distribution of a laser beam after passing through a wavelength conversion means so as to approach an ideal Gaussian distribution. To do.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、から少なくとも構成されたレーザー装置であって、該レーザー光線照射手段は、レーザー発振器と、該レーザー発振器が発振したレーザー光線の波長を、非線形結晶を用いて変換する波長変換手段と、該波長変換手段によって波長が変換されたレーザー光線を該保持手段に保持された被加工物に集光する集光器と、該波長変換手段と該集光器との間に配設された光ファイバーと、を少なくとも含み構成され、該光ファイバーは、該波長変換手段を通過して乱れたレーザー光線のガウシアン分布を整形するレーザー装置が提供される。 To solve the above object, according to the present invention, a holding means for holding a workpiece, a laser beam application means for applying a laser beam to the workpiece held by the holding means, made at least configured from The laser beam irradiating means is a laser device, the wavelength is converted by the laser oscillator, the wavelength converting means for converting the wavelength of the laser beam oscillated by the laser oscillator using a nonlinear crystal, and the wavelength converting means. The optical fiber is configured to include at least a concentrator that concentrates the laser beam on the workpiece held by the holding means and an optical fiber disposed between the wavelength conversion means and the concentrator. Provided is a laser device that shapes the Gaussian distribution of a turbulent laser beam that has passed through the wavelength conversion means.
該波長変換手段と該光ファイバーとの間にハーモニックセパレータが配設され、該ハーモニックセパレータ該波長変換手段により所定の波長に波長変換されたレーザー光線から、該所定の波長以外の波長のレーザー光線を排除するようにすることができる。また、該光ファイバーと該集光器との間に配設され、出力測定経路にレーザー光線の一部を導く分光器と、該出力測定経路に配設された出力測定手段と、該分光器と該集光器との間に配設された透過率調整手段と、を備え、該保持手段に保持された被加工物に照射するレーザー光線の出力を該透過率調整手段で調整するようにしてもよい。さらに、該波長変換手段を構成する波長変換結晶を、該レーザー発振器が発振したレーザー光線の光路から適宜ずらし該波長変換結晶の寿命を延ばすようにするようにしてもよい。 A harmonic separator is arranged between the wavelength conversion means and the optical fiber, and the laser beam having a wavelength other than the predetermined wavelength is excluded from the laser beam whose wavelength is converted to a predetermined wavelength by the harmonic separator. Can be. Further, a spectroscope arranged between the optical fiber and the condenser to guide a part of the laser beam to the output measurement path, an output measuring means arranged in the output measurement path, the spectroscope and the spectroscope and the same. A transmittance adjusting means disposed between the light collector and the light collector may be provided, and the output of the laser beam irradiating the workpiece held by the holding means may be adjusted by the transmittance adjusting means. .. Further, the wavelength conversion crystal constituting the wavelength conversion means may be appropriately shifted from the optical path of the laser beam oscillated by the laser oscillator to extend the life of the wavelength conversion crystal.
本発明のレーザー装置におけるレーザー光線照射手段は、レーザー発振器と、該レーザー発振器が発振したレーザー光線の波長を、非線形結晶を用いて変換する波長変換手段と、該波長変換手段によって波長が変換されたレーザー光線を該保持手段に保持された被加工物に集光する集光器と、該波長変換手段と該集光器との間に配設された光ファイバーと、を少なくとも含み構成され、該光ファイバーは、該波長変換手段を通過して乱れたレーザー光線を整形することから、レーザー光線が波長変換手段等を経る等してガウシアン分布が乱れ、そのままでは安定的な加工が施せない状態となっても、該光ファイバーの作用により集光器に至るレーザー光線が適正なガウシアン分布に近づくように整形され、安定的なレーザー加工を施すことが可能になる。 The laser beam irradiating means in the laser apparatus of the present invention includes a laser oscillator, a wavelength converting means for converting the wavelength of the laser beam oscillated by the laser oscillator using a nonlinear crystal, and a laser beam whose wavelength is converted by the wavelength converting means. It is configured to include at least a concentrator that collects light on the workpiece held by the holding means and an optical fiber disposed between the wavelength conversion means and the concentrator, and the optical fiber is the optical fiber. Since the disturbed laser beam is shaped by passing through the wavelength conversion means, the Gaussian distribution is disturbed due to the laser beam passing through the wavelength conversion means, etc., and even if stable processing cannot be performed as it is, the optical fiber By the action, the laser beam reaching the condenser is shaped so as to approach an appropriate Gaussian distribution, and stable laser processing can be performed.
以下、本発明によるレーザー装置について添付図面を参照ながら詳細に説明する。図1には、本発明に基づき構成されたレーザー装置20を備えたレーザー加工装置2の全体斜視図が示されている。レーザー装置20は、被加工物を保持する保持手段22と、該保持手段22に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段24とを少なくとも含んでいる。保持手段22は、図中左上方に拡大して示す粘着テープTを介して環状のフレームFに保持された被加工物(ウエーハ10)を保持するものであり、レーザー加工装置2は、上述したレーザー装置20に加え、静止基台2a上に配設され該保持手段22を移動させる移動手段23と、該静止基台2a上の移動手段23の側方に立設される垂直壁部51と、垂直壁部51の上端部から水平方向に延びる水平壁部52とからなる枠体50を備えている。枠体50の水平壁部52内部には、本発明のレーザー装置20の主要部を構成するレーザー光線照射手段24の光学系が内蔵されており、その構成についてはおって詳述する。
Hereinafter, the laser apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an overall perspective view of a
該保持手段22は、図中に矢印Xで示すX方向において移動自在に基台2aに搭載された矩形状のX方向可動板30と、図中に矢印Yで示すY方向において移動自在にX方向可動板30に搭載された矩形状のY方向可動板31と、Y方向可動板31の上面に固定された円筒状の支柱32と、支柱32の上端に固定された矩形状のカバー板33とを含む。カバー板33には該カバー板33上に形成された長穴を通って上方に延びる円形状の被加工物を保持する保持テーブル34が配設され、保持テーブル34の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック35が配置されている。吸着チャック35は、支柱32を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。なお、X方向は図1に矢印Xで示す方向であり、Y方向は矢印Yで示す方向であってX方向に直交する方向である。X方向、Y方向で規定される平面は実質上水平である。
The
移動手段23は、X方向移動手段40と、Y方向移動手段42と、を含む。X方向移動手段40は、モータの回転運動を、ボールねじを介して直線運動に変換してX方向可動板30に伝達し、基台2a上の案内レールに沿ってX方向可動板30をX方向において進退させる。Y方向移動手段42は、モータの回転運動を、ボールねじを介して直線運動に変換し、Y方向可動板31に伝達し、X方向可動板30上の案内レールに沿ってY方向可動板31をY方向において進退させる。なお、図示は省略するが、X方向移動手段40、Y方向移動手段42には、それぞれ位置検出手段が配設されており、保持テーブル34のX方向の位置、Y方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出され、後述する制御手段から指示される信号に基づいてX方向移動手段40、Y方向移動手段42が駆動され、任意の位置および角度に保持テーブル34を正確に位置付けることが可能になっている。
The moving
図1に示すように、ウエーハ10は、複数のデバイス14が分割予定ライン12によって区画され表面に形成されており、粘着テープTを介して環状のフレームFに支持された状態で保持テーブル34に保持される。そして、レーザー光線照射手段24を作動させてレーザー光線LBを照射ながら、上記したX方向移動手段40、Y方向移動手段42を作動させることにより、該分割予定ライン12に対してアブレーション加工を実施し分割起点100を形成する。
As shown in FIG. 1, the
図2に、本発明のレーザー装置20を構成するレーザー光線照射手段24の一例を示す。該レーザー光線照射手段24は、上記した集光器24aから所望のレーザー光線LB(例えば、波長355nm)を照射するものであり、基本波として1064nmの波長を有するレーザー光線LB1を発振するレーザー発振器24bと、該レーザー光線LB1を、波長が355nmのレーザー光線LB2に変換する波長変換手段24cと、該波長変換手段24cから出力されるレーザー光線LB2から不要な波長成分を排除したレーザー光線LB3を出力するハーモニックセパレータ24dと、該ハーモニックセパレータ24dから出力されるレーザー光線LB3を集光する集光レンズ24eと、該集光レンズ24eにより集光されたレーザー光線LB4が入射される光ファイバーFBにより構成される光強度分布整形手段24fと、該光強度分布整形手段24fの光ファイバーFBによりガウシアン分布が整形されたレーザー光線LB4´を平行光に整形するコリメートレンズ24gと、該平行光にされたレーザー光線LB5の一部、例えば、加工に影響のない程度の極めて小さい割合(1%)のレーザー光線LB6´を出力測定経路側に反射し、残りのレーザー光線LB6を集光器24a側に透過させる分光器24hと、該分光器24hにより反射され、出力測定経路に導かれた出力測定用のレーザー光線LB6´の光量値を測定する受光素子からなる出力測定手段24iと、該分光器24hを透過したレーザー光線LB6の透過率を制御することで所望の出力に調整し、該集光器24aに所望の出力のレーザー光線LB7を出射する透過率調整手段(アッテネータ)24jと、を備えており、レーザー光線LB7は、該集光器24aを構成する集光レンズ(図示せず)によって集光され所望のレーザー光線LBとされて保持テーブル34に保持されたウエーハ10に照射される。
FIG. 2 shows an example of the laser beam irradiating means 24 constituting the
分光器24hによって反射されるレーザー光線LB6´は、レーザー光線LB5の一部ではあるが、分光器24hにおいて反射される割合が一定であるため、該出力測定手段24iの光量値を測定することで、分光器24hを透過するレーザー光線LB6の出力を実質的に測定するものである。なお、レーザー装置20を構成する上記各手段は図示しない制御手段によって制御されるものであり、例えば、出力測定手段24iにより測定される測定情報が該制御手段に送られ、該制御手段において実行される制御プログラムによって演算された値に基づいて透過率調整手段24jが制御され、被加工物に照射されるレーザー光線LBが所望の出力に調整される。
Although the laser beam LB6'reflected by the
上記レーザー光線照射手段24の波長変換手段24cについて、さらに詳細に説明する。一般的なレーザー光線の波長を変換する手段としては、LBO結晶、CLBO結晶、KTP結晶等の非線形結晶を用いた変換方法が知られており、該変換方法は、基本波となるレーザー光線の波長、変換によって得ようとするレーザー光線の波長、最終的に加工に用いる際のレーザー光線の出力等を考慮して選択される。 The wavelength conversion means 24c of the laser beam irradiation means 24 will be described in more detail. As a means for converting the wavelength of a general laser beam, a conversion method using a non-linear crystal such as an LBO crystal, a CLBO crystal, or a KTP crystal is known, and the conversion method is a conversion method for the wavelength of a laser beam serving as a fundamental wave. It is selected in consideration of the wavelength of the laser beam to be obtained, the output of the laser beam when it is finally used for processing, and the like.
図2に示すように、本実施形態における波長変換手段24cは、第1のLBO結晶24c1、第2のLBO結晶24c2から構成される。基本波としてレーザー発振器24bにより波長1064nmのパルスレーザー光線LB1が発振され、波長変換手段24cに入射される。該レーザー光線LB1は、波長変換手段24cを構成する第1のLBO結晶24c1の所定の端面に入射され、波長1064nmのレーザー光線が、波長532nmのレーザー光線に変換されて他端面から出射される。そして、該第1のLBO結晶24c1の他端面から出射された該レーザー光線は、さらに第2のLBO結晶24c2の所定の端面に入射されて波長355nmのレーザー光線LB2に変換されて、第2のLBO結晶24c2の他端面から、すなわち、波長変換手段24cから出射される。
As shown in FIG. 2, the wavelength conversion means 24c in the present embodiment is composed of a first LBO crystal 24c1 and a second LBO crystal 24c2. A pulsed laser beam LB1 having a wavelength of 1064 nm is oscillated by the
該波長変換手段24cを構成する第1のLBO結晶24c1と第2のLBO結晶24c2は、図示しない入射位置変更手段が備えられている。波長変換機能を奏する非線形結晶は、長時間同じ位置にレーザー光線が照射されることにより劣化を起こすことが知られており、所定時間、或いは所定の入射回数毎に、基本波のレーザー光線LB1の光路に対して入射位置が変更されるように構成されている。これにより、波長変換手段24cを構成する非線形結晶の長寿命化が図られる。なお、入射可能な全ての位置にレーザー光線の入射がなされた場合、該第1のLBO結晶24c1、第2のLBO結晶24c2は交換される。本発明のレーザー装置は、概ね上記したとおりの構成を備えており、その作用について、さらに説明する。 The first LBO crystal 24c1 and the second LBO crystal 24c2 constituting the wavelength conversion means 24c are provided with incident position changing means (not shown). It is known that a non-linear crystal having a wavelength conversion function deteriorates when a laser beam is irradiated at the same position for a long time, and it enters the optical path of the laser beam LB1 of the fundamental wave at a predetermined time or at a predetermined number of incidents. On the other hand, it is configured so that the incident position is changed. As a result, the life of the nonlinear crystal constituting the wavelength conversion means 24c can be extended. When the laser beam is incident at all the positions where the laser beam can be incident, the first LBO crystal 24c1 and the second LBO crystal 24c2 are exchanged. The laser apparatus of the present invention has a configuration as described above, and its operation will be further described.
なお、上記したレーザー装置は、以下のような構成を備えることができる。
レーザー発振器 :1064nm(Nd:YAGレーザー)
平均出力 :1〜10W
繰り返し周波数 :1kHz〜1MHz
パルス幅 :100fs〜100ns
The laser device described above can be provided with the following configuration.
Laser oscillator: 1064 nm (Nd: YAG laser)
Average output: 1-10W
Repeat frequency: 1kHz to 1MHz
Pulse width: 100 fs to 100 ns
本発明のレーザー加工装置に対してオペレータからレーザー光線の照射を開始する指示がなされると、レーザー発振器24bから波長が1064nmのレーザー光線LB1が発振され、波長変換手段24cに入射される。波長変換手段24cを構成する第1のLBO結晶24c1と第2のLBO結晶24c2は、上述したように波長を変換するものであるが、第1のLBO結晶24c1に入射されたレーザー光線LB1は、完全に532nmの波長に変換されるわけではなく、所定の割合で1064nmの波長のレーザー光線が残存した状態で出射される。よって、第2のLBO結晶24c2には、波長が532nmのレーザー光線と波長が1064nmのレーザー光線が入射されることになり、第2のLBO結晶24c2から出射されるレーザー光線、即ち波長変換手段24cから出射されるレーザー光線LB2にも、変換された波長355nmのレーザー光線に加え、変換されずに残存する波長1064nm及び波長532nmのレーザー光線が含まれている。そこで、本実施形態のレーザー光線照射手段24においては、レーザー光線LB2が通過する光軸上に、上述したハーモニックセパレータ24dを配設し、不要な波長成分が排除されて、主に355nmの波長で構成されるレーザー光線LB3が出射される。
When the operator instructs the laser processing apparatus of the present invention to start irradiating the laser beam, the
ここで、レーザー光線LB3について説明する。図3(a)(b)には、横軸でレーザー光線の光軸の中心位置を「0」とする断面位置(mm)を表し、縦軸で該光軸の断面位置における光強度を表すことにより、レーザー光線の光軸の断面位置に応じた光強度分布を模式的に表している。なお、本実施形態では、レーザー発振器24bから発振されるレーザー光線の光軸の半径をNmmとしている。波長変換手段24cを通過したレーザー光線LB2は、図3(a)に示すように、光強度分布が光軸の中心をピークとする理想的なガウシアン分布にはならず、乱れた形状となっている。この乱れは、波長変換手段24cを構成する非線形結晶を構成する結晶構造が必ずしも一定ではないことに起因すると推測され、また、所定位置に長時間レーザー光線が照射されることによって該非線形結晶の内部に劣化が生じた際にも起こりうる現象である。このように光強度分布に乱れが生じた場合、所定の位置にレーザー光線を集光して照射しても、所望のピークエネルギーが得られず、レーザー加工条件によって想定される所望の加工がなされない問題が生じ得る。そこで、本発明では、該波長変換手段24cによって波長が変換されたレーザー光線を、該波長変換手段24cと該集光器24aとの間のいずれかに配設された光ファイバーFBに入射させる。図2に基づきより具体的に説明すると、本実施形態では、該ハーモニックセパレータ24dから出射されたレーザー光線LB3を、光強度分布整形手段24fを構成する光ファイバーFBの一端面FBaに入射させるべく、集光レンズ24eに入射して集光する。集光レンズ24eによって集光されたレーザー光線LB4の焦点は、該光ファイバーFBの一端面FBaの位置になるように調整され、該レーザー光線LB4が、光ファイバーFBに入射される。なお、光ファイバーFBは、例えば直径が1.0mm程度であり、その長さは1m程度に設定される。
Here, the laser beam LB3 will be described. In FIGS. 3A and 3B, the horizontal axis represents the cross-sectional position (mm) where the center position of the optical axis of the laser beam is “0”, and the vertical axis represents the light intensity at the cross-sectional position of the optical axis. The light intensity distribution according to the cross-sectional position of the optical axis of the laser beam is schematically represented by. In this embodiment, the radius of the optical axis of the laser beam oscillated from the
ここで、光ファイバーFBに入射されたレーザー光線LB4は、光ファイバーFB内の側壁面において反射を繰り返して進行し、その他端部FBbから出射される。光ファイバーFBの他端部FBbから出射されたレーザー光線LB4´は、そのままでは拡散するため、コリメートレンズ24gによって平行光に変換されレーザー光線LB5とされる。
Here, the laser beam LB4 incident on the optical fiber FB repeatedly reflects on the side wall surface in the optical fiber FB, travels repeatedly, and is emitted from the other end FBb. Since the laser beam LB4'emitted from the other end FBb of the optical fiber FB is diffused as it is, it is converted into parallel light by the collimated
上記光ファイバーFBから出射され平行光とされたレーザー光線LB5は、上記した光ファイバーFBを通過していることにより、図3(b)に示すような、光軸の中心に光強度のピークが出現し、外側に行くに従い滑らかに低下する理想的なガウシアン分布に近づくように整形されている。よって、波長変換手段24cを通過することにより、図3(a)に示したように乱れたガウシアン分布が、図3(b)に記載したような理想的なガウシアン分布に整形され、所望の加工を実行することが容易になる。 The laser beam LB5 emitted from the optical fiber FB and made into parallel light passes through the optical fiber FB, so that a peak of light intensity appears at the center of the optical axis as shown in FIG. 3 (b). It is shaped to approach the ideal Gaussian distribution, which declines smoothly toward the outside. Therefore, by passing through the wavelength conversion means 24c, the disordered Gaussian distribution as shown in FIG. 3 (a) is shaped into the ideal Gaussian distribution as shown in FIG. 3 (b), and the desired processing is performed. Will be easier to perform.
そして、光強度分布が図3(b)に示した形状に整形されているレーザー光線LB5は、分光器24h、出力測定手段24iに基づいて出力が測定され、分光器24hからレーザー光線LB6が出射されるとともに、当該出力測定手段24iの出力情報に基づき透過率調整手段24jが制御され、レーザー光線LB7となって集光器24aに入射される。これにより、理想的なガウシアン分布になるように整形された上で集光されたレーザー光線LBが、保持テーブル34上のウエーハ10に照射される。
The output of the laser beam LB5 whose light intensity distribution is shaped into the shape shown in FIG. 3B is measured based on the
本発明は、上述した実施形態に限定されず、種々の変形例を想定することができる。例えば、上述した実施形態では、レーザー発振器から発振される基本波のレーザー光線の波長を1064nmとして、該基本波を2つのLBO結晶を用いて355nmの波長に変換する波長変換手段24cを用いる場合に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、波長が1064nmであるレーザー光線を、KTP結晶、及びCLBO結晶を用いて波長が266nmであるレーザー光線に変換する場合、或いは波長が1064nmのレーザー光線を1つのKTP結晶を用いて532nmの波長に変換して使用するレーザー装置に適用することができる。また、基本波として1064nmの波長のレーザー光線を発振するレーザー発振器24bを用いる場合に限定されず、例えば、YVO4レーザー(波長1054nm)、LDレーザー(波長650〜905nm)等、その他の波長のレーザー光線を基本波として発振するレーザー発振器を用いるレーザー装置に適用することも可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be assumed. For example, in the above-described embodiment, the wavelength of the laser beam of the fundamental wave oscillated from the laser oscillator is set to 1064 nm, and the wavelength conversion means 24c for converting the fundamental wave into a wavelength of 355 nm using two LBO crystals is used. However, the present invention is not limited to this, for example, when converting a laser beam having a wavelength of 1064 nm into a laser beam having a wavelength of 266 nm using a KTP crystal and a CLBO crystal, or a wavelength of 1064 nm. Can be applied to a laser device used by converting the laser beam of No. 1 into a wavelength of 532 nm using one KTP crystal. Further, the basic wave is not limited to the case where a
また上述した実施形態では、分光器24hと、出力測定手段24iの配設位置を、光強度分布整形手段24fの下流側に配設するようにしたがこれに限定されず、ハーモニックセパレータ24dの直後に配設するようにしてもよい。さらに、上述した光ファイバーFBの直径、長さは、単なる一例にすぎず、適用するレーザー光線照射手段24の基本波の波長や加工時に必要となるレーザー光線の出力、或いは波長変換手段24cによるガウシアン分布の乱れ具合に応じて適宜調整される。
Further, in the above-described embodiment, the
上述した実施形態では、本発明のレーザー装置を、ウエーハを加工するためのレーザー加工装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、レーザー光線を使用する形状測定装置等にも適用することができる。本発明は、レーザー光線のガウシアン分布を整形することが有効な、レーザーを利用したあらゆる装置に適用することを除外しない。 In the above-described embodiment, an example in which the laser apparatus of the present invention is applied to a laser processing apparatus for processing a wafer is shown, but the present invention is not limited to this, and for example, a shape measuring apparatus using a laser beam or the like. It can also be applied to. The present invention does not preclude application to any laser-based device in which shaping the Gaussian distribution of the laser beam is effective.
2:レーザー加工装置
10:ウエーハ
20:レーザー装置
22:保持手段
23:移動手段
24:レーザー光線照射手段
24a:集光器
24b:レーザー発振器
24c:波長変換手段
24d:ハーモニックセパレータ
24e:集光レンズ
24f:光強度分布整形手段
24g:コリメートレンズ
24h:分光器
24i:出力測定手段
24j:透過率調整手段
34:保持テーブル
40:X方向移動手段
42:Y方向移動手段
FB:光ファイバー
2: Laser processing device 10: Waha 20: Laser device 22: Holding means 23: Moving means 24: Laser beam irradiation means 24a:
Claims (4)
該レーザー光線照射手段は、レーザー発振器と、該レーザー発振器が発振したレーザー光線の波長を、非線形結晶を用いて変換する波長変換手段と、該波長変換手段によって波長が変換されたレーザー光線を該保持手段に保持された被加工物に集光する集光器と、該波長変換手段と該集光器との間に配設された光ファイバーと、を少なくとも含み構成され、
該光ファイバーは、該波長変換手段を通過して乱れたレーザー光線のガウシアン分布を整形するレーザー装置。 Holding means for holding a workpiece, comprising: at least configured made the laser device from a laser beam application means for applying a laser beam to the workpiece held by the holding means,
The laser beam irradiating means holds a laser oscillator, a wavelength converting means for converting the wavelength of the laser beam oscillated by the laser oscillator using a nonlinear crystal, and a laser beam whose wavelength is converted by the wavelength converting means in the holding means. It is configured to include at least a condenser that concentrates on the work piece and an optical fiber disposed between the wavelength conversion means and the condenser.
The optical fiber is a laser device that shapes the Gaussian distribution of a turbulent laser beam that has passed through the wavelength conversion means.
該分光器と該集光器との間に配設された透過率調整手段と、
を備え、
該保持手段に保持された被加工物に照射するレーザー光線の出力を該透過率調整手段で調整する請求項1に記載のレーザー装置。 A spectroscope arranged between the optical fiber and the condenser to guide a part of the laser beam to the output measurement path, and an output measuring means arranged in the output measurement path.
Transmittance adjusting means disposed between the spectroscope and the condenser,
With
The laser apparatus according to claim 1, wherein the output of a laser beam irradiating a work piece held by the holding means is adjusted by the transmittance adjusting means.
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