JP2010214431A - 光学系及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ光源11と、レーザ光源11から発した光が入射し、該入射光を複数の光に分岐する回折光学素子12と、回折光学素子12で分岐した光を分岐角度に応じた複数個所に集光する集光レンズ13と、回折光学素子12の光源側の光路上に配置され少なくとも1軸方向へ変倍する第1の作用を与える第1のビーム径変倍光学系14と、回折光学素子12の集光レンズ13側の光路上に配置され第1の作用を打ち消す第2の作用を与える第2のビーム径変倍光学系15とを具備した光学系である。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の一実施の形態に係る光学系の駆動機構まで含んだ構成図である。本実施の形態に係る光学系は、レーザ光源11から出射された単一の短パルスレーザ光を透過型の回折光学素子12に入射してそれぞれ所定角度を持った複数の光に分岐し、分岐した光を集光レンズ13で被加工物W上にライン状又は2次マトリクス状に集光させるように構成されている。
なお、図5における第1、第2、第3、第4の変倍光学系14、15、21、23の各プリズム配置は、構成要素を例示するために便宜的に示したに過ぎない。実際には、第1及び第2の変倍光学系14、15の変倍方向と、第3及び第4の変倍光学系21、23の変倍方向とが直交方向となるように各プリズムが配置される。
図7に示す光学系は、不図示のレーザ光源から入射する短パルスレーザ光を、光軸上に配置された偏光ビームスプリッタ31に入射して、所定の偏光面を有する反射成分を反射型回折光学素子側へ反射させる。偏光ビームスプリッタ31によって光軸上に導かれた短パルスレーザ光は変倍光学系32に入射する。変倍光学系32はアナモルフィックプリズムペア32a,32bで構成されており、制御回路18からプリズム駆動機構41を介してプリズム角度を個別に制御可能に構成されている。変倍光学系32は、一方のプリズム32a側から他方のプリズム32b側へ透過する往路において、所定方向に所定倍率で変倍する第1の作用を与える。
また、1/4波長板33に代えてファラデー回転子を用いると、回折光学素子34でのエネルギーロスを低減できるのでより好ましい。
図8はマルチビーム光学系を用いたレーザ加工装置の構成例である。
半導体ウェーハWは、略円板状に形成されており、表面に格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイス72が形成されている。また、半導体ウェーハWは、貼着テープ73を介して環状フレーム71に支持される。
なお、本実施の形態においては、ワークとしてシリコンウェーハ等の半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではなく、半導体ウェーハWに貼着されるDAF(Die Attach Film)等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイヤ(Al2O3)系の無機材料基板、各種電気部品やミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料をワークとしてもよい。
レーザ加工装置50は、加工台51にY軸方向に形成された一対にY軸ガイドレール52a,52bが配設されている。Y軸テーブル53はY軸ガイドレール52a,52bに沿ってY軸方向に移動自在に載置されている。Y軸テーブル53の背面側には、図示しないナット部が形成され、ナット部にボールネジ54が螺合されている。そして、ボールネジ54の端部には、駆動モータ55が連結され、駆動モータ55によりボールネジ54が回転駆動される。
また、上記したライン加工だけでなく、ビアホール加工の様な穴あけ加工、ウェーハの一部を陥没させる様な面加工にも適用できる。
12 回折光学素子(透過型)
13 集光レンズ
14 第1の変倍光学系
14a,14b プリズム
15 第2の変倍光学系
15a,15b プリズム
16 第1のプリズム駆動機構
17 第2のプリズム駆動機構
18 制御回路
21 第3の変倍光学系
21a,21b プリズム
22 回折光学素子
23 第4の変倍光学系
23a,23b プリズム
24 第3のプリズム駆動機構
25 第4のプリズム駆動機構
31 偏光ビームスプリッタ
32 変倍光学系
33 1/4波長板
34 反射型回折光学素子
35 集光レンズ
50 レーザ加工装置
60 チャックテーブル
66 レーザ照射ユニット
Claims (8)
- 光源と、
前記光源から発した光が入射し、該入射光を複数の光に分岐する回折光学素子と、
前記回折光学素子で分岐した光を分岐角度に応じた複数個所に集光する集光レンズと、
前記光源側から前記回折光学素子に入射する光に少なくとも1軸方向へ変倍する第1の作用を与え、前記回折光学素子から出射して前記集光レンズ側へ向かう光に前記第1の作用を打ち消す第2の作用を与えるアナモルフィック光学手段と、
を具備することを特徴とする光学系。 - 前記アナモルフィック光学手段に設定する変倍率を調整して、前記集光レンズの集光位置に形成されるスポット間隔を制御することを特徴とする請求項1記載の光学系。
- 前記アナモルフィック光学手段は、変倍光学系を構成するプリズム体を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の光学系。
- 前記アナモルフィック光学手段は、前記プリズム体を回転させる回転機構を備えることを特徴とする請求項3記載の光学系。
- 前記回折光学素子は、透過型回折光学素子であり、
前記アナモルフィック光学手段は、前記回折光学素子の光軸上の前後に配置された第1及び第2のプリズム体を有し、
前記回転機構は、前記透過型回折光学素子を対称面として、前記第1のプリズム体と前記第2のプリズム体とを対称的に回転させることを特徴とする請求項4記載の光学系。 - 前記第1のプリズム体は、第1のプリズムと第2のプリズムを含み、
前記第2のプリズム体は、第3のプリズムと第4のプリズムを含む、
ことを特徴とする請求項5記載の光学系。 - 前記光源は、パルスレーザ光を発するレーザ光源であり、
前記集光レンズは、被加工物に対して前記パルスレーザ光を集光させることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の光学系。 - 被加工物を保持する保持機構と、前記保持機構に保持された被加工物にパルスレーザを照射する加工機構とを備えたレーザ加工装置であって、
前記加工機構は、請求項7記載の光学系を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
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