JP7246260B2 - Reflectance measuring device and laser processing device - Google Patents
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Description
本発明は、反射率測定装置およびレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a reflectance measuring device and a laser processing device.
半導体ウェーハ等の被加工物をチップサイズに分割するために、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを集光照射して被加工物の内部に分割起点となる改質層を形成する加工方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to divide a workpiece such as a semiconductor wafer into chip sizes, a laser beam with a wavelength that is transparent to the workpiece is condensed and irradiated to form a reformed layer that serves as a splitting starting point inside the workpiece. A processing method for forming is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
ところが、被加工物の裏面にレーザービームが透過しにくい酸化膜や窒化膜等の膜が被覆されている場合があり、このようなウェーハでは、所望の領域に改質層を形成できないといった不具合がある。 However, in some cases, the back surface of the workpiece is coated with a film such as an oxide film or a nitride film that makes it difficult for the laser beam to pass through. be.
そこで、被加工物裏面に光を照射して、その反射光量から反射率を算出し、予めコントローラのメモリに格納された膜種類ごとの反射率とパルスエネルギーとの相関関係から適切なパルスエネルギーを決定して被加工物に加工を施すレーザー加工装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Therefore, the back surface of the workpiece is irradiated with light, the reflectance is calculated from the amount of reflected light, and the appropriate pulse energy is determined based on the correlation between the reflectance and pulse energy for each type of film stored in advance in the memory of the controller. A laser processing apparatus that determines and processes a workpiece has been proposed (see
ところが、特許文献2に示されたレーザー加工装置は、反射率を測定するために被加工物に照射したレーザービームによって被加工物にダメージが入ってしまうという課題がある。
However, the laser processing apparatus disclosed in
また、反射光を検出する検出ユニットに入射される光は加工点と同じ状態になるよう設計されているため、チャックテーブルが熱により膨張した場合などは、チャックテーブルに載置された被加工物に非集光状態でレーザーが照射されることになる。この結果、検出ユニットにも非集光状態で反射光が入射されるため、集光状態で入射された場合と比較して反射光の強度が変化してしまい、反射率の正確な測定が出来ないという課題も存在していた。 In addition, since the light incident on the detection unit that detects the reflected light is designed to be in the same state as the processing point, if the chuck table expands due to heat, the workpiece placed on the chuck table is irradiated with the laser in a non-focused state. As a result, the reflected light is incident on the detection unit in a non-focused state, and the intensity of the reflected light changes compared to when it is incident in a focused state, making it impossible to accurately measure the reflectance. There was also the issue of no
本願発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加工物に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とする反射率測定装置およびレーザー加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above facts, and its object is to provide a reflectance measuring apparatus and a laser processing apparatus that can accurately measure reflectance while suppressing damage to a workpiece. That is.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の反射率測定装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の反射率を測定する反射率測定ユニットと、該反射率測定ユニットを制御する制御ユニットと、を備えた反射率測定装置であって、該反射率測定ユニットは、該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを発振するレーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されるレーザービームを集光して被加工物に照射する第一の集光レンズと、該第一の集光レンズを通過して被加工物に照射されたレーザービームの反射光を検出する検出ユニットと、該検出ユニットに入射される反射光を集光する第二の集光レンズと、を有し、該被加工物には該レーザービームが非集光状態で照射され、該検出ユニットには該レーザービームが集光状態で入射するように、該レーザービームの外周部の位相を遅らせる位相遅延ユニットと、該レーザービームの集光領域が延在した状態で該検出ユニットに入射されるように該レーザービームに球面収差を付与する球面収差付与ユニットと、を更に含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the reflectance measuring apparatus of the present invention includes a chuck table for holding a workpiece and a reflector for measuring the reflectance of the workpiece held on the chuck table. A reflectance measurement apparatus comprising a reflectance measurement unit and a control unit for controlling the reflectance measurement unit, the reflectance measurement unit being a laser beam of a wavelength transmissive to the workpiece. a laser oscillator that oscillates, a first condenser lens that condenses the laser beam oscillated from the laser oscillator and irradiates it on the workpiece, and the first condenser lens that passes through the workpiece to the workpiece a detection unit for detecting reflected light of the irradiated laser beam; A phase delay unit for delaying the phase of the outer peripheral part of the laser beam so that the laser beam is irradiated in a non-focused state and enters the detection unit in a focused state, and a focus area of the laser beam is extended. a spherical aberration imparting unit imparting spherical aberration to the laser beam so that the laser beam is incident on the detection unit in a state in which it is present.
前記反射率測定装置では、該位相遅延ユニットはDOEを含み、該球面収差付与ユニットは凹レンズを含んでも良い。 In the reflectometry device, the phase retardation unit may comprise a DOE and the spherical aberration imparting unit may comprise a concave lens.
前記反射率測定装置では、該位相遅延ユニットおよび該球面収差付与ユニットの機能は、空間光位相変調器(LCOS)により実現されても良い。 In the reflectometry device, the functions of the phase retardation unit and the spherical aberration imparting unit may be realized by a spatial light phase modulator (LCOS).
本発明のレーザー加工装置は、前記反射率測定装置を備えたレーザー加工装置であって、該反射率測定ユニットのレーザー発振器から発振されたレーザービームを、該位相遅延ユニットを介さずに該第一の集光レンズを用いて集光し、該チャックテーブルに保持された被加工物の内部に集光点を位置付けて照射することで改質層を形成することを特徴とする。 A laser processing apparatus of the present invention is a laser processing apparatus comprising the reflectance measuring device, wherein a laser beam oscillated from a laser oscillator of the reflectance measuring unit is transferred to the first laser beam without passing through the phase delay unit. The modified layer is formed by condensing light using a condensing lens and irradiating the workpiece held on the chuck table with the condensing point positioned therein.
本願発明は、被加工物に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とするという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION This invention is effective in the ability to measure a correct reflectance, suppressing the damage inflicted on a to-be-processed object.
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。 A form (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. In addition, the components described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described below can be combined as appropriate. In addition, various omissions, substitutions, or changes in configuration can be made without departing from the gist of the present invention.
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1に係る反射率測定ユニットおよびレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態1に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図2は、図1に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す図である。図3は、図2に示されたレーザービーム照射ユニットが被加工物の反射率を測定する際の被加工物上のレーザービームの平面図である。図4は、図2に示された反射率測定ユニットが被加工物の反射率を測定する際の検出ユニットの受光面上のレーザービームの平面図である。図5は、図2に示されたレーザービーム照射ユニットが被加工物に改質層を形成する状態を模式的に示す図である。
[Embodiment 1]
A reflectance measuring unit and a laser processing apparatus according to
実施形態1に係るレーザー加工装置1は、図1に示す被加工物200に対してレーザービーム21を照射して、レーザー加工を施す装置である。図1に示されたレーザー加工装置1の加工対象である被加工物200は、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素などの基板201を有する円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のウェーハである。
A
被加工物200は、基板201の表面に格子状に設定された図示しない分割予定ラインと、分割予定ラインによって区画された領域に形成されたデバイスと、を有している。デバイスは、例えば、IC(Integrated Circuit)、又はLSI(Large Scale Integration)等の集積回路、CCD(Charge Coupled Device)、又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等のイメージセンサである。
The
被加工物200は、基板201の裏面に酸化膜又は窒化膜等の膜202が被覆されている。実施形態1において、被加工物200は、環状フレーム210が外縁部に貼着されかつ被加工物200の外径よりも大径なテープ211が表面に貼着されて、裏面側の膜202を露出させた状態で環状フレーム210の開口内に支持される。
A
実施形態1において、被加工物200は、分割予定ラインに沿って被加工物200の基板201に対して透過性を有する波長のレーザービーム21が照射されて、改質層が分割予定ラインに沿って形成された後、個々のデバイスに分割される。レーザービーム21の膜202の反射率は、膜202を構成する材質、又は膜202の厚みにより変化する。なお、改質層とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。また、改質層は、被加工物200の他の部分よりも機械的な強度等が低い。
In the first embodiment, the
レーザー加工装置1は、図1に示すように、チャックテーブル10と、反射率測定ユニットであるレーザービーム照射ユニット20と、移動ユニット30と、撮像ユニット90と、制御ユニット100とを備える。
The
チャックテーブル10は、被加工物200を保持面11で保持する。保持面11は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。チャックテーブル10は、保持面11上に載置された被加工物200を吸引保持する。実施形態1では、保持面11は、水平方向と平行な平面である。チャックテーブル10の周囲には、被加工物200を開口内に支持する環状フレーム210を挟持するクランプ部12が複数配置されている。また、チャックテーブル10は、移動ユニット30の回転移動ユニット33により鉛直方向と平行なZ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転移動ユニット33及びチャックテーブル10は、移動ユニット30のX軸移動ユニット31により水平方向と平行なX軸方向に移動される。
The chuck table 10 holds the
レーザービーム照射ユニット20は、チャックテーブル10に保持された被加工物200に対してパルス状のレーザービーム21を照射するユニットである。また、レーザービーム照射ユニット20は、チャックテーブル10に保持された被加工物200の膜202のレーザービーム21の反射率を測定するものでもある。
The laser
レーザービーム照射ユニット20は、図2に示すように、被加工物200に対して透過性を有する波長のレーザービーム21を発振するレーザー発振器22と、レーザー発振器22から出射されたレーザービーム21をチャックテーブル10の保持面11に保持した被加工物200に向けて反射するダイクロイックミラー23と、ダイクロイックミラー23により反射されたレーザー発振器22から発振されるレーザービーム21を集光して被加工物200に照射する第一の集光レンズ24と、図示しない集光点位置調整手段と、第一の集光レンズ24を通過して被加工物200に照射されたレーザービーム21の反射光25を検出する検出ユニット26と、検出ユニット26に入射される反射光25を集光する第二の集光レンズ27とを有する。
As shown in FIG. 2, the laser
レーザー発振器22は、ダイクロイックミラー23に向けてレーザービーム21を照射する。ダイクロイックミラー23は、レーザー発振器22が発振したレーザービーム21を第一の集光レンズ24に向けて反射するとともに、被加工物200に照射されたレーザービーム21の反射光25を透過する。第一の集光レンズ24は、ダイクロイックミラー23により反射されたレーザービーム21を透過し、レーザービーム21を被加工物200に集光させるとともに、被加工物200に照射されたレーザービーム21の反射光25を透過する。集光点位置調整手段は、レーザービーム21の集光点21-1の位置を鉛直方向と平行なZ軸方向に変位させる。
A
検出ユニット26は、反射光25を受光する受光面261を備える。実施形態1では、検出ユニット26は、受光面261に集光された反射光25の出力を検出可能なCMOS(Complementary MOS)カメラであるが、本発明では、CMOSカメラに限定されない。検出ユニット26は、受光面261に集光されたレーザービーム21の出力を示す情報を制御ユニット100に出力する。第二の集光レンズ27は、ダイクロイックミラー23を透過した反射光25を透過するとともに、反射光25を受光面261に集光する。
The
また、レーザービーム照射ユニット20は、図2に示すように、位相遅延ユニットである位相遅延レンズ28と、球面収差付与ユニットである球面収差付与レンズ29とを更に含む。
In addition, as shown in FIG. 2, the laser
位相遅延レンズ28は、チャックテーブル10に保持された被加工物200には、レーザー発振器22が出射したレーザービーム21が図3に示すように非集光状態で照射され、検出ユニット26の受光面261には図4に示すようにレーザービーム21の反射光25が集光状態で入射するように、レーザービーム21の外周部の位相を中央部よりも遅らせるものである。実施形態1では、位相遅延レンズ28は、レーザー発振器22とダイクロイックミラー23との間に配置され、レーザー発振器22が出射したレーザービーム21を透過可能である。
The
位相遅延レンズ28は、レーザー発振器22が出射したレーザービーム21をダイクロイックミラー23に向けて透過する図2に示す反射率測定位置と、レーザー発振器22が出射したレーザービーム21の光路から退避してレーザービーム21を透過しない図示しない退避位置とに亘って図示しない駆動機構により移動自在に設けられている。実施形態1では、位相遅延レンズ28は、透過するレーザービーム21の外周部の位相を中央部の位相よりも遅らせるDOE(Diffractive Optical Element:回折光学素子)281を含んでいる。
The
球面収差付与レンズ29は、ダイクロイックミラー23を透過したレーザービーム21の反射光25の集光領域25-1がレーザービーム21の光軸方向に延在した状態で、検出ユニット26の受光面261に入射されるようにレーザービーム21の反射光25に球面収差を付与するものである。実施形態1では、球面収差付与レンズ29は、第二の集光レンズ27と検出ユニット26の受光面261との間に配置され、ダイクロイックミラー23を透過したレーザービーム21の反射光25を透過可能であるとともに、反射光り25に球面収差を付与する。実施形態1では、球面収差付与レンズ29は、凹レンズである。即ち、本発明の球面収差付与ユニットは、凹レンズを含んでいる。
The spherical
実施形態1では、レーザービーム照射ユニット20に含まれる光学系の一部は、レーザー加工装置1の装置本体2から立設した立設板3に基端部が取り付けられた支持柱4の先端に取り付けられている。
In
移動ユニット30は、レーザービーム照射ユニット20とチャックテーブル10とを相対的に移動させるものである。移動ユニット30は、チャックテーブル10をX軸方向に移動させるX軸移動ユニット31と、チャックテーブル10を水平方向と平行でかつX軸方向と直交するY軸方向に移動させるY軸移動ユニット32と、チャックテーブル10をX軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向と平行な軸心回りに回転させる回転移動ユニット33とを備える。
The moving
実施形態1では、Y軸移動ユニット32は、レーザー加工装置1の装置本体2上に設置され、X軸移動ユニット31を支持した移動プレート34をY軸方向に移動させる。X軸移動ユニット31は、移動プレート34上に設置され、チャックテーブル10及び回転移動ユニット33をX軸方向に移動自在に支持している。
In
X軸移動ユニット31及びY軸移動ユニット32は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ311,321、ボールねじ311,321を軸心回りに回転させる周知のパルスモータ312,322及び移動プレート14、チャックテーブル10及び回転移動ユニット33をX軸方向又はY軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール313,323を備える。
The
また、レーザー加工装置1は、チャックテーブル10のX軸方向の位置を検出するため図示しないX軸方向位置検出ユニットと、チャックテーブル10のY軸方向の位置を検出するための図示しないY軸方向位置検出ユニットと、を備える。各位置検出ユニットは、検出結果を制御ユニット100に出力する。
The
撮像ユニット90は、チャックテーブル10に保持された被加工物200を撮像するものである。撮像ユニット90は、チャックテーブル10に保持された被加工物200を裏面の膜202側から撮像する分割予定ラインを検出する赤外線カメラにより構成される。実施形態1では、撮像ユニット90は、支持柱4の先端に取り付けられて、レーザービーム照射ユニット20に含まれる光学系の一部とX軸方向に並ぶ位置に配置されている。撮像ユニット90は、被加工物200を撮像して、被加工物200とレーザービーム照射ユニット20との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得て、得た画像を制御ユニット100に出力する。
The
制御ユニット100は、レーザー加工装置1の上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物200に対する加工動作をレーザー加工装置1に実施させるものである。なお、制御ユニット100は、CPU(central processing unit)のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ROM(read only memory)又はRAM(random access memory)のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット100の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置1を制御するための制御信号を入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置1の上述した構成要素に出力して、制御ユニット100の機能を実現する。
The
また、制御ユニット100は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される表示ユニット101と、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない入力ユニットと、図示しない報知ユニットとが接続されている。入力ユニットは、表示ユニット101に設けられたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。報知ユニットは、音と光のうち少なくとも一方を発して、オペレータに報知するものである。また、チャックテーブル10、レーザービーム照射ユニット20及び制御ユニット100は、実施形態1に係る反射率測定装置40を構成する。即ち、レーザー加工装置1は、反射率測定装置40を備える。
The
前述した構成のレーザー加工装置1は、入力ユニット102を介してオペレータが入力した加工内容情報を制御ユニット100が受け付けて制御ユニット100の記憶装置に記憶し、チャックテーブル10上にテープ211を介して被加工物200が載置される。なお、加工内容情報は、レーザー発振器22のレーザービーム21の出力を示す情報、被加工物200の膜202のレーザービーム21の反射率の上限値を示す情報及び下限値を示す情報が含まれる。実施形態1では、反射率の上限値と下限値は、上限値以上でかつ下限値以下の反射率であれば、加工対象の被加工物200に適切な材料でかつ適切な厚みの膜202が形成されていることを示し、上限値を超え又は下限値未満の反射率であれば、加工対象の被加工物200に不適切な膜202が形成されていることを示す値である。
In the
レーザー加工装置1は、入力ユニット102を介してオペレータが入力した加工開始指示を受け付けると、レーザー加工装置1は、チャックテーブル10に被加工物200を吸引保持し、クランプ部12で環状フレーム210をクランプする。レーザー加工装置1の制御ユニット100は、図示しない駆動ユニットを制御して、位相遅延レンズ28を図2に示す反射率測定位置に位置付け、改質層を形成する際と同様に集光点位置調整手段を制御し、レーザー発振器22を制御して、レーザー発振器22からレーザービーム21を発振する。
When the
すると、レーザー発振器22から出射されたレーザービーム21は、位相遅延レンズ28を透過して、ダイクロイックミラー23により反射されて、第一の集光レンズ24により集光される。レーザービーム21は、位相遅延レンズ28を透過する際に、DOE281により外周部の位相が中央部の位相よりも遅らせられるので、図2に示すように、集光点21-1が被加工物200の内部に位置付けられることなく、図3に示すように、被加工物200の裏面の膜202に非集光状態で照射される。なお、実施形態1では、集光点21-1は、被加工物200の膜202よりも上方(チャックテーブル10から離れた側)に形成される。
Then, the
レーザービーム21の被加工物200の膜202からの反射光25は、第一の集光レンズ24、ダイクロイックミラー23、第二の集光レンズ27及び球面収差付与レンズ29を順に透過して、検出ユニット26の受光面261に入射する。反射光25は、球面収差付与レンズ29により球面収差が付与されるので、図2に示すように、集光点25-2が反射光25の光軸方向にばらつくこととなり、反射光25が集光する複数の集光点25-2で構成される集光領域25-1が光軸方向に形成される。このために、反射光25は、図4に示すように、検出ユニット26の受光面261に集光状態で入射する。
The reflected
検出ユニット26は、受光面261に集光状態で入射した反射光25の出力を検出し、検出結果を制御ユニット100に出力する。制御ユニット100は、検出ユニット26の検出結果と、レーザー発振器22のレーザービーム21の出力を示す情報などから膜202の反射率を算出し、算出した反射率が、加工内容情報の上限値以上でかつ下限値以下であるか否かを判定する。こうして、反射率測定装置40の反射率測定ユニットであるレーザービーム照射ユニット20は、制御ユニット100などと共同して、チャックテーブル10に保持された被加工物200の膜202の反射率を測定する。
The
制御ユニット100は、膜202の反射率が上限値以上でかつ下限値以下ではないと判定すると、報知ユニットを動作させてオペレータに音と光との少なくとも一方により報知する。制御ユニット100は、膜202の反射率が上限値以上でかつ下限値以下ではあると判定すると、加工動作を開始する。加工動作では、レーザー加工装置1の制御ユニット100は、X軸移動ユニット31にチャックテーブル10を移動させて、撮像ユニット90にチャックテーブル10上の被加工物200を撮像させる。レーザー加工装置1は、被加工物200を撮像して得た画像から分割予定ラインを検出し、被加工物200とレーザービーム照射ユニット20との位置合わせを行うアライメントを遂行する。
When the
レーザー加工装置1は、チャックテーブル10とレーザービーム照射ユニット20とを分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら被加工物200にレーザービーム21を照射する。レーザー加工装置1は、図5に示すように、レーザービーム照射ユニット20のレーザー発振器22から発振されたレーザービーム21を、位相遅延レンズ28を介さずに第一の集光レンズ24を用いて集光し、チャックテーブル10に保持された被加工物200の内部に集光点21-1を位置付けてレーザービーム21を照射することで改質層を形成する。
The
こうして、レーザー加工装置1は、被加工物200の内部に分割予定ラインに沿った改質層を形成する。レーザー加工装置1は、全ての分割予定ラインに沿って被加工物200の内部に改質層を形成すると、加工動作を終了する。なお、実施形態1では、被加工物200の膜202の反射率を測定する際のレーザービーム21の出力を、改質層を形成する際のレーザービーム21の出力よりも弱くしたが、本発明では、これに限定されない。
In this way, the
以上説明したように、実施形態1に係る反射率測定装置40およびレーザー加工装置1は、膜202の反射率を測定する際に、位相遅延レンズ28のDOE281により被加工物200にはレーザービーム21が非集光状態で照射され、かつ、球面収差付与レンズ29により検出ユニット26の受光面261には反射光25が集光状態で入射されるため、被加工物200のダメージを抑制することが可能となる。
As described above, the
また、反射率測定装置40およびレーザー加工装置1は、球面収差付与レンズ29により集光領域25-1を形成して、検出ユニット26の受光面261に入射される反射光25の集光点25-2が光軸方向に延在する構成としたため、チャックテーブル10の膨張、被加工物200と保持面11との間の異物の挟み込み等、保持面11の高さが少量変化して、検出ユニット26の受光面261に対する集光点25-2の光軸方向の相対的な位置が変化しても、検出ユニット26の受光面261に集光状態で反射光25を入射することができる。このために、反射率測定装置40およびレーザー加工装置1は、被加工物200の膜202の正確な反射率の測定が可能になった。
In addition, the
その結果、反射率測定装置40およびレーザー加工装置1は、反射率測定の安定性が向上し、スペックから外れた被加工物200の加工を未然に防いだり、反射率に応じた適切な加工条件を設定できる等の効果を奏するとともに、被加工物200に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とするという効果を奏する。
As a result, the
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2に係る反射率測定ユニットおよびレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図6は、実施形態2に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す図である。なお、図6は、実施形態1と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
A reflectance measurement unit and a laser processing apparatus according to
実施形態2に係るレーザー加工装置の反射率測定ユニットであるレーザービーム照射ユニット20は、図6に示すように、位相遅延レンズ28及び球面収差付与レンズ29の代わりに、空間光位相変調器(Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator:LCOS-SLM)50を備えていること以外、実施形態1と構成が同じである。
As shown in FIG. 6, the laser
空間光位相変調器50は、被加工物200の膜202の反射率を測定する際には、チャックテーブル10に保持された被加工物200には、レーザー発振器22が出射したレーザービーム21の反射光25が非集光状態で照射され、検出ユニット26の受光面261にはレーザービーム21が集光状態で入射するように、レーザービーム21の外周部の位相を中央部よりも遅らせる位相遅延ユニットと、ダイクロイックミラー23を透過したレーザービーム21の反射光25の集光領域25-1がレーザービーム21の光軸方向に延在した状態で、検出ユニット26の受光面261に入射されるようにレーザー発振器22が出射したレーザービーム21に球面収差を付与する球面収差付与ユニットの機能を実現するものである。
When the spatial
実施形態2では、空間光位相変調器50は、レーザー発振器22とダイクロイックミラー23との間に配置されている。空間光位相変調器50は、被加工物200の膜202の反射率を測定する際には、制御ユニット100によりレーザー発振器22が出射したレーザービーム21の外周部の位相を中央部の位相よりも遅らせるとともに、レーザー発振器22が出射したレーザービーム21に球面収差を付与する駆動条件に設定される。また、空間光位相変調器50は、改質層を形成する際には、被加工物200の厚み方向の所定の位置に改質層を形成する駆動条件に設定される。これらの駆動条件は、レーザー加工装置1の加工内容情報に含まれる。
In
実施形態2に係る反射率測定装置40およびレーザー加工装置1は、膜202の反射率を測定する際に、空間光位相変調器50によりレーザー発振器22が出射したレーザービーム21の外周部の位相が中央部の位相よりも遅らせられかつレーザー発振器22が出射したレーザービーム21に球面収差が付与されるので、被加工物200にはレーザービーム21が非集光状態で照射され、かつ、検出ユニット26の受光面261には反射光25が集光状態で入射される。その結果、実施形態2に係る反射率測定装置40およびレーザー加工装置1は、被加工物200に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とするという効果を奏する。なお、実施形態2では、空間光位相変調器50がレーザー発振器22とダイクロイックミラー23との間に配置されているので、被加工物200の膜202の反射率を測定する際には、被加工物200に球面収差が付与されたレーザービーム21が照射される。
In the
次に、本発明の発明者らは、本発明の反射率測定装置40の効果を確認した。結果を以下の表1に示す。
Next, the inventors of the present invention confirmed the effects of the
表1は、本発明品及び比較例の検出ユニット26が反射光25の光量強度の変化の影響を受けることなく反射光25の出力を測定可能な反射光25の光軸方向の範囲を測定した。比較例は、実施形態1に示された位相遅延レンズ28及び球面収差付与レンズ29を備えていないこと以外、実施形態1に係る反射率測定装置40と構成が等しいものである。本発明品は、実施形態1に係る反射率測定装置40である。
Table 1 shows the range in the optical axis direction of the reflected light 25 in which the output of the reflected light 25 can be measured without being affected by changes in the intensity of the reflected light 25 by the
表1によれば、比較例は、検出ユニット26が反射光25の出力を測定可能な範囲が±0.2μmであるのに対し、本発明品は、検出ユニット26が反射光25の出力を測定可能な範囲が±1.5μmであった。よって、表1によれば、位相遅延ユニットと球面収差付与ユニットとを備えることで、反射率測定の安定性が向上し、被加工物200に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とすることができることが明らかとなった。
According to Table 1, the range in which the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 レーザー加工装置
10 チャックテーブル
20 レーザービーム照射ユニット(反射率測定ユニット)
21 レーザービーム
21-1 集光点
22 レーザー発振器
24 第一の集光レンズ
25 反射光
26 検出ユニット
27 第二の集光レンズ
28 位相遅延レンズ(位相遅延ユニット)
29 球面収差付与レンズ(球面収差付与ユニット、凹レンズ)
30 移動ユニット
40 反射率測定装置
50 空間光位相変調器(LCOS)
100 制御ユニット
200 被加工物
281 DOE
1
21 laser beam 21-1
29 spherical aberration imparting lens (spherical aberration imparting unit, concave lens)
30
100
Claims (4)
該チャックテーブルに保持された被加工物の反射率を測定する反射率測定ユニットと、
該反射率測定ユニットを制御する制御ユニットと、
を備えた反射率測定装置であって、
該反射率測定ユニットは、
該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを発振するレーザー発振器と、
該レーザー発振器から発振されるレーザービームを集光して被加工物に照射する第一の集光レンズと、
該第一の集光レンズを通過して被加工物に照射されたレーザービームの反射光を検出する検出ユニットと、
該検出ユニットに入射される反射光を集光する第二の集光レンズと、を有し、
該被加工物には該レーザービームが非集光状態で照射され、該検出ユニットには該レーザービームが集光状態で入射するように、該レーザービームの外周部の位相を遅らせる位相遅延ユニットと、
該レーザービームの集光領域が延在した状態で該検出ユニットに入射されるように該レーザービームに球面収差を付与する球面収差付与ユニットと、
を更に含むことを特徴とする、反射率測定装置。 a chuck table for holding a workpiece;
a reflectance measurement unit that measures the reflectance of the workpiece held on the chuck table;
a control unit for controlling the reflectance measurement unit;
A reflectance measurement device comprising
The reflectance measurement unit comprises:
a laser oscillator that oscillates a laser beam having a wavelength that is transparent to the workpiece;
a first condenser lens for condensing a laser beam emitted from the laser oscillator and irradiating the workpiece;
a detection unit that detects the reflected light of the laser beam that has passed through the first condenser lens and is applied to the workpiece;
a second condenser lens for condensing the reflected light incident on the detection unit;
a phase delay unit for delaying the phase of the outer peripheral portion of the laser beam so that the laser beam is irradiated to the workpiece in a non-focused state and the laser beam is incident on the detection unit in a focused state; ,
a spherical aberration imparting unit that imparts spherical aberration to the laser beam so that the laser beam is incident on the detection unit with the focused area of the laser beam extended;
A reflectance measurement device, further comprising:
該球面収差付与ユニットは凹レンズを含むことを特徴とする、請求項1に記載の反射率測定装置。 the phase delay unit includes a DOE;
2. The reflectance measurement device of claim 1, wherein the spherical aberration imparting unit comprises a concave lens.
該反射率測定ユニットのレーザー発振器から発振されたレーザービームを、該位相遅延ユニットを介さずに該第一の集光レンズを用いて集光し、
該チャックテーブルに保持された被加工物の内部に集光点を位置付けて照射することで改質層を形成することを特徴とする、レーザー加工装置。 A laser processing apparatus comprising the reflectance measuring device according to any one of claims 1 to 3,
condensing a laser beam oscillated from a laser oscillator of the reflectance measurement unit using the first condenser lens without passing through the phase delay unit;
A laser processing apparatus characterized in that a modified layer is formed by irradiating a work piece held on a chuck table with a focal point positioned inside the work piece.
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