JP2012118375A - Pattern projection device and laser processing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern projection device and a laser processing device capable of preventing deterioration of a spatial optical modulation element.SOLUTION: A laser processing device 100 according to the present invention includes: a spatial optical modulation element 45 for spatially modulating a laser beam emitted from a laser source 41 by a plurality of mirrors; an illumination optical system including an illumination system 36 for illuminating a substrate 1; an imaging lens 38 for projecting modulation light spatially modulated by the spatial optical modulation element 45 on a target object; and a deflection element 46 for deflecting the travelling direction of the laser beam output from the spatial optical modulation element 45 in a direction coinciding with an optical axis of the imaging lens 38. In the spatial optical modulation element 45, the travelling direction of laser beam incident on the spatial optical modulation element 45 is approximately parallel to a normal line of a reference surface of the spatial optical modulation element 45.

Description

本発明は、レーザ光を使用して対象物にパターンを投影するパターン投影装置およびレーザ光を使用して対象物の加工を行うレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to a pattern projection apparatus that projects a pattern onto an object using a laser beam and a laser processing apparatus that processes an object using a laser beam.

従来、液晶ディスプレイやPDP(Plasma Display Panel)や有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイや表面電動型電子放出素子ディスプレイなどのFPD(Flat Panel Display)基板、半導体ウェハ、プリント基板など、各種基板の製造では、その歩留りを向上するために、各パターニングプロセス後、欠陥検査装置によって、電極および配線の短絡、接続不良、断線、パターン不良および基板表面に付着したパーティクルやレジストといった異物等である欠陥が存在するか否かが検査される。そして、欠陥検査装置によって欠陥が存在することが確認された場合、レーザ加工装置によるレーザ光を用いた加工処理によって欠陥が修正される。   Conventionally, in the manufacture of various substrates such as liquid crystal displays, PDP (Plasma Display Panel), organic EL (Electro Luminescence) displays, FPD (Flat Panel Display) substrates such as surface electric electron-emitting device displays, semiconductor wafers, printed boards, etc. In order to improve the yield, after each patterning process, whether there are defects such as electrode and wiring short circuit, connection failure, disconnection, pattern failure and foreign matter such as particles and resist attached to the substrate surface by defect inspection equipment Inspected for no. And when it is confirmed by a defect inspection apparatus that a defect exists, a defect is corrected by the process using the laser beam by a laser processing apparatus.

このレーザ加工装置として、加工面と共役な位置に微小ミラーアレイであるDMD(Digital Mirror Device:登録商標)などの空間光変調素子を配置し、このDMDで形成したパターンを加工面にレーザ照射することで、加工面に任意のパターン形状を高速に加工する構成が提案されている(たとえば、特許文献1および特許文献2参照)。   As this laser processing apparatus, a spatial light modulation element such as DMD (Digital Mirror Device: registered trademark) which is a micromirror array is arranged at a position conjugate with the processing surface, and a pattern formed by this DMD is irradiated with laser on the processing surface. Thus, a configuration for processing an arbitrary pattern shape on a processing surface at high speed has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2005−128238号公報JP 2005-128238 A 特開平11−320963号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-320963

ここで、従来のレーザ加工装置について説明する。図12は、従来のレーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。図13は、従来の空間光変調素子の一部の側面図である。図14は、従来の空間光変調素子に入射するレーザ光を説明する側面図である。   Here, a conventional laser processing apparatus will be described. FIG. 12 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional laser processing apparatus. FIG. 13 is a side view of a part of a conventional spatial light modulator. FIG. 14 is a side view for explaining laser light incident on a conventional spatial light modulator.

図12に示すように、従来のレーザ加工装置は、レーザ光源141と、例えばDMDである空間光変調素子145と、結像レンズ138と、対物レンズ131とを備え、加工対象の基板1上の図示しない欠陥をレーザ光により加工する。   As shown in FIG. 12, the conventional laser processing apparatus includes a laser light source 141, a spatial light modulation element 145, for example, a DMD, an imaging lens 138, and an objective lens 131, on the substrate 1 to be processed. A defect (not shown) is processed with a laser beam.

レーザ光源141は、レーザ光を発振する。発振されたレーザ光は、図示しない光学系により分布が平坦化された後、空間光変調素子145に入射する。この入射角は、図14に示す複数の微小ミラー145bの基準面S10の垂線に対して24.0°である。   The laser light source 141 oscillates laser light. The oscillated laser light is flattened by an optical system (not shown) and then incident on the spatial light modulator 145. This incident angle is 24.0 ° with respect to the normal of the reference plane S10 of the plurality of micromirrors 145b shown in FIG.

空間光変調素子145は、基準面S10と基板1の加工面とが平行となるように配置される。空間光変調素子145は、レーザ光源141により発振されて基準面S10に入射するレーザ光を空間変調し、水平な基準面S10に垂直な鉛直下方に出射する。   The spatial light modulation element 145 is arranged so that the reference plane S10 and the processed surface of the substrate 1 are parallel to each other. The spatial light modulator 145 spatially modulates the laser light that is oscillated by the laser light source 141 and is incident on the reference surface S10, and emits the light vertically below the horizontal reference surface S10.

結像レンズ138および対物レンズ131は、空間光変調素子145から鉛直下方に出射された変調光を、基板1の表面上に結像させる。これにより、基板1上の欠陥は、レーザ光により加工される。   The imaging lens 138 and the objective lens 131 image the modulated light emitted vertically downward from the spatial light modulator 145 on the surface of the substrate 1. Thereby, the defect on the substrate 1 is processed by the laser beam.

図13に示すように、空間光変調素子145は、矩形状の変調領域内に2次元的に等ピッチで配列された複数の微小ミラー145bと、支持部145cと、回転軸部145dと、一対のランディングパット145e(一方のみ図示)と、一対のアドレス電極145fと、基板145gとを含む。   As shown in FIG. 13, the spatial light modulator 145 includes a plurality of micromirrors 145b that are two-dimensionally arranged in a rectangular modulation region at an equal pitch, a support portion 145c, a rotating shaft portion 145d, and a pair. Landing pad 145e (only one is shown), a pair of address electrodes 145f, and a substrate 145g.

支持部145cは、複数の微小ミラー145bのそれぞれに設けられ、微小ミラー145bを支持する。回転軸部145dは、その軸方向中心において支持部145cの下端に連結され、微小ミラー145bの揺動運動の回転中心をなす。一対のランディングパット145eは、これらに架け渡された回転軸部145dの両端を支持する。一対のアドレス電極145fは、微小ミラー145bを静電力によりオン状態とオフ状態とに揺動させる。オン状態の微小ミラー145bは、基準面S10の垂線方向に変調光を射出する。なお、複数の微小ミラー145bは、それぞれ独立して各一対のアドレス電極145fによって揺動する。   The support part 145c is provided in each of the plurality of micromirrors 145b and supports the micromirrors 145b. The rotation shaft portion 145d is connected to the lower end of the support portion 145c at the center in the axial direction, and forms the rotation center of the swing motion of the micromirror 145b. The pair of landing pads 145e support both ends of the rotating shaft portion 145d spanned between them. The pair of address electrodes 145f swings the micro mirror 145b between an on state and an off state by electrostatic force. The on-state micromirror 145b emits modulated light in the direction perpendicular to the reference surface S10. The plurality of micromirrors 145b are independently swung by each pair of address electrodes 145f.

微小ミラー145bは、一対のランディングパット145eのうち一方に突き当たって停止する位置で回転角が決まるが、この微小ミラー145bとランディングパット145eとの物理的接触は、スティッキングと呼ばれる不具合を発生させる原因となる。スティッキングとは、微小ミラー145bがランディングパット145eに貼り付いて動作できなくなる現象である。従来、このスティッキングを防止するために、空間光変調素子145のデバイス全体には潤滑剤145hが塗布されている。   The rotation angle of the micromirror 145b is determined at a position where the micromirror 145b stops by hitting one of the pair of landing pads 145e. The physical contact between the micromirror 145b and the landing pad 145e causes a problem called sticking. Become. Sticking is a phenomenon in which the minute mirror 145b is stuck to the landing pad 145e and cannot operate. Conventionally, a lubricant 145h is applied to the entire device of the spatial light modulator 145 in order to prevent this sticking.

しかしながら、図14に示すように、微小ミラー145bが空間光変調素子145に入射するレーザ光L10の入射側とは反対側に傾いているオフ状態となっているときに、YAG第四高調波(波長266nm)のような紫外レーザ光が空間光変調素子145の基準面S10の垂線に対して24.0°の傾斜角で空間光変調素子145に入射すると、紫外レーザ光が到達した領域A10では、ランディングパット145eに塗布された潤滑剤145hがこの紫外レーザ光によって劣化する。このため、従来の構成では、スティッキングが発生しやすくなる。   However, as shown in FIG. 14, when the micromirror 145b is in an off state inclined to the side opposite to the incident side of the laser beam L10 incident on the spatial light modulator 145, the YAG fourth harmonic ( When an ultraviolet laser beam having a wavelength of 266 nm is incident on the spatial light modulator 145 at an inclination angle of 24.0 ° with respect to the normal to the reference plane S10 of the spatial light modulator 145, in the region A10 where the ultraviolet laser light has reached, The lubricant 145h applied to the landing pad 145e is deteriorated by the ultraviolet laser light. For this reason, sticking is likely to occur in the conventional configuration.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空間光変調素子の劣化を防止することができるパターン投影装置およびレーザ加工装置及を提供することである。   The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a pattern projection device, a laser processing device, and a laser processing device capable of preventing the deterioration of the spatial light modulation element.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるパターン投影装置は、対象物にパターンを投影するパターン投影装置において、レーザ光を出射する光源と、規則的に配列された複数のミラーを有し、前記複数のミラーによって、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記パターンに対応させて空間変調する空間光変調素子と、前記対象物を照明する照明光学系と、前記空間光変調素子によって空間変調された変調光を前記対象物に投影する投影光学装置と、前記空間光変調素子から出力されたレーザ光の進行方向を、前記投影光学系の光軸方向と一致する方向に偏向させる偏向素子と、を備え、前記空間光変調素子は、該空間光変調素子に入射するレーザ光の進行方向が該空間光変調素子の基準面の法線とおおよそ平行であることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a pattern projection apparatus according to the present invention includes a light source that emits laser light and a plurality of regularly arranged light sources in a pattern projection apparatus that projects a pattern onto an object. A spatial light modulation element that spatially modulates the laser light emitted from the laser light source corresponding to the pattern by the plurality of mirrors, an illumination optical system that illuminates the object, and the space A projection optical device that projects the modulated light spatially modulated by the light modulation element onto the object, and a direction in which the traveling direction of the laser light output from the spatial light modulation element coincides with the optical axis direction of the projection optical system The spatial light modulation element, and the spatial light modulation element has a traveling direction of laser light incident on the spatial light modulation element approximately parallel to a normal line of the reference surface of the spatial light modulation element Characterized in that there.

また、本発明にかかるレーザ加工装置は、上記記載のパターン投影装置と、前記パターン投影装置から出力されたレーザ光を前記対象物に投影して前記対象物を加工する加工部と、を備えたことを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus comprising: the above-described pattern projection apparatus; and a processing unit that projects the laser beam output from the pattern projection apparatus onto the target object. It is characterized by that.

本発明は、空間光変調素子に入射するレーザ光の進行方向が該空間光変調素子の基準面の法線と平行であるため、空間光変調素子のミラー裏面に位置するランディングパット上の潤滑剤へのレーザ光の照射を防止して潤滑剤の劣化を防止することができる。   Since the traveling direction of the laser light incident on the spatial light modulation element is parallel to the normal line of the reference surface of the spatial light modulation element, the lubricant on the landing pad located on the mirror back surface of the spatial light modulation element It is possible to prevent the lubricant from being deteriorated by preventing the laser beam from being irradiated.

図1は、実施の形態にかかるレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment. 図2は、図1に示すレーザ加工装置の要部の構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a main part of the laser processing apparatus shown in FIG. 図3は、図1に示す空間光変調素子の一部の側面図である。FIG. 3 is a side view of a part of the spatial light modulation element shown in FIG. 図4は、図2に示す空間光変調素子および偏向素子の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the spatial light modulation element and the deflection element shown in FIG. 図5は、図1に示す偏向素子を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the deflection element shown in FIG. 1. 図6は、図1に示すレーザ加工装置の要部の他の構成を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining another configuration of the main part of the laser processing apparatus shown in FIG. 図7は、図1に示すレーザ加工装置の要部の他の構成を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining another configuration of the main part of the laser processing apparatus shown in FIG. 図8は、図1に示すレーザ加工装置の要部の他の構成を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration of the main part of the laser processing apparatus shown in FIG. 図9は、図8に示す透明型回折光学素子を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the transparent diffractive optical element shown in FIG. 図10は、図1に示すレーザ加工装置の要部の他の構成を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining another configuration of the main part of the laser processing apparatus shown in FIG. 図11は、図2に示す空間光変調素子の他の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another configuration of the spatial light modulation element shown in FIG. 図12は、従来のレーザ加工装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional laser processing apparatus. 図13は、従来の空間光変調素子の一部の側面図である。FIG. 13 is a side view of a part of a conventional spatial light modulator. 図14は、従来の空間光変調素子に入射するレーザ光を説明する側面図である。FIG. 14 is a side view for explaining laser light incident on a conventional spatial light modulator.

以下に、本発明にかかる実施の形態として、たとえば、ガラス基板、半導体ウェハなどの基板をレーザ加工することによって、パターン不良や欠陥を修正するレーザ加工装置を例として説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。   Hereinafter, as an embodiment according to the present invention, for example, a laser processing apparatus that corrects pattern defects and defects by laser processing a substrate such as a glass substrate or a semiconductor wafer will be described. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In the description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.

(実施の形態)
実施の形態について説明する。図1は、実施の形態にかかるレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、図1に示すレーザ加工装置の要部の構成を説明する図である。なお、図2では、図1に示すレーザ加工装置のうち後述するミラー44等の図示を省略して、ミラー44の位置にレーザ光源41を図示している。
(Embodiment)
Embodiments will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a main part of the laser processing apparatus shown in FIG. In FIG. 2, a laser light source 41 is illustrated at the position of the mirror 44, and a mirror 44 and the like which will be described later are omitted from the laser processing apparatus illustrated in FIG. 1.

図1および図2に示すように、実施の形態にかかるレーザ加工装置100は、加工対象の基板1を載置するとともに図面に鉛直な平面上で基板1を移動させるステージ2と、ステージ2上に載置された基板1を上方から観察する顕微鏡部3と、基板1に照射する欠陥修復加工用のレーザ光の光束断面形状(以下、レーザ断面形状という)を所望の形状に整形するレーザ照射部4と、各種プログラムおよびパラメータを実行してレーザ加工装置100の各構成要素を制御する制御部5と、レーザ加工装置100に対する各種操作や設定を指示する指示情報が入力される入力部6と、顕微鏡部3で取得された画像や各種情報を表示する表示部7と、各種プログラムおよび配線、電極の各種標本パターン画像を記憶する記憶部8とを備える。ステージ2、顕微鏡部3、レーザ照射部4、入力部6、表示部7および記憶部8は、制御部5に接続し、制御部5の制御によって動作する。レーザ加工装置100は、加工情報にしたがって加工対象の欠陥等を撮像し、撮像した欠陥画像と所定の標本パターン画像とのマッチングによって、欠陥の抽出と、電極パターンまたは配線パターンをレーザ加工領域から除外するためにレーザ光の非照射領域を設定するマスク設定とを行ってから、レーザ光を照射することで基板上の欠陥を加工する。欠陥には、電極および配線の短絡、接続不良、断線、パターン不良および基板表面に付着したパーティクルやレジスト等の異物が含まれる。   As shown in FIGS. 1 and 2, a laser processing apparatus 100 according to an embodiment places a substrate 1 to be processed and moves the substrate 1 on a plane perpendicular to the drawing, and a stage 2 A microscope unit 3 for observing the substrate 1 placed on the substrate from above, and laser irradiation for shaping a beam cross-sectional shape (hereinafter referred to as a laser cross-sectional shape) of a laser beam for defect repair processing applied to the substrate 1 into a desired shape. Unit 4, control unit 5 that executes various programs and parameters to control each component of laser processing apparatus 100, and input unit 6 that receives instruction information for instructing various operations and settings to laser processing apparatus 100 The display unit 7 displays images acquired by the microscope unit 3 and various information, and the storage unit 8 stores various programs, wiring, and various sample pattern images of electrodes. The stage 2, the microscope unit 3, the laser irradiation unit 4, the input unit 6, the display unit 7, and the storage unit 8 are connected to the control unit 5 and operate under the control of the control unit 5. The laser processing apparatus 100 images a defect or the like to be processed according to the processing information, and excludes the defect extraction and the electrode pattern or the wiring pattern from the laser processing region by matching the captured defect image with a predetermined sample pattern image. In order to do this, after performing mask setting for setting a non-irradiated region of the laser beam, the defect on the substrate is processed by irradiating the laser beam. The defects include short-circuiting of electrodes and wiring, connection failure, disconnection, pattern failure, and foreign matters such as particles and resist attached to the substrate surface.

加工対象である基板1は、たとえばFPD用のガラス基板や半導体基板やプリント基板などである。ステージ2の載置面には、複数の穴が設けられている。これらの穴に不図示のポンプから気体が供給されることによって基板1を浮上させた状態とすることができ、この状態において、不図示の固定部材によって基板1がステージ2上で保持される。または、この複数の穴を、不図示のバキュームポンプに連結し、この複数の穴からの吸気によって、ステージ2上に載置された基板1をステージ2に対して吸着して固定することも可能である。また、上記のような、ステージ2上で基板1を保持する保持手段として、上記以外にも支持ピンやクランプ機構など、機械的な手段を用いる構成としてもよい。ステージ2は、後述する対物レンズ31の光軸に直交した平面内で自在に移動され、対物レンズ31に対する基板1の当該平面上での位置を変化させる。   The substrate 1 to be processed is, for example, an FPD glass substrate, a semiconductor substrate, a printed circuit board, or the like. The mounting surface of the stage 2 is provided with a plurality of holes. A gas can be supplied to these holes from a pump (not shown) to bring the substrate 1 into a floating state. In this state, the substrate 1 is held on the stage 2 by a fixing member (not shown). Alternatively, the plurality of holes can be connected to a vacuum pump (not shown), and the substrate 1 placed on the stage 2 can be sucked and fixed to the stage 2 by suction from the plurality of holes. It is. In addition to the above, mechanical means such as a support pin or a clamp mechanism may be used as the holding means for holding the substrate 1 on the stage 2 as described above. The stage 2 is freely moved in a plane orthogonal to the optical axis of the objective lens 31 described later, and changes the position of the substrate 1 on the plane with respect to the objective lens 31.

顕微鏡部3は、対物レンズ31、レボルバ32、焦準機構33、撮像部34、結像部35、照明系36、ハーフミラー37a、ハーフミラー37bおよびレーザ光用の結像レンズ38を有し、基板1の一部を拡大した画像を取得する撮像部として機能する。   The microscope unit 3 includes an objective lens 31, a revolver 32, a focusing mechanism 33, an imaging unit 34, an imaging unit 35, an illumination system 36, a half mirror 37a, a half mirror 37b, and an imaging lens 38 for laser light. It functions as an imaging unit that acquires an enlarged image of a part of the substrate 1.

対物レンズ31は、ステージ2に載置された基板1の上部に位置するようにレボルバ32により保持される。対物レンズ31は、レボルバ32に対して着脱自在に取り付けられており、レボルバ32の回転またはスライド動作に応じてステージ2上に配置される。対物レンズ31とレーザ光用の結像レンズ38とは、両側テレセントリックとなるように配置される。   The objective lens 31 is held by a revolver 32 so as to be positioned above the substrate 1 placed on the stage 2. The objective lens 31 is detachably attached to the revolver 32 and is arranged on the stage 2 in accordance with the rotation or slide operation of the revolver 32. The objective lens 31 and the imaging lens 38 for laser light are arranged so as to be telecentric on both sides.

レボルバ32は、焦準機構33によって昇降移動することが可能である。焦準機構33は、レボルバ32を昇降させることによって、対物レンズ31の基板1に対する焦点合わせを行い、焦点位置の最適化を行う。   The revolver 32 can be moved up and down by the focusing mechanism 33. The focusing mechanism 33 raises and lowers the revolver 32 to focus the objective lens 31 on the substrate 1 and optimize the focal position.

撮像部34は、CCDセンサやCMOSセンサなどの撮像素子を含む。結像部35は、結像レンズ35aとミラー35bとによって構成される。結像部35は、対物レンズ31と協働して、基板1の観察像を結像させる。   The imaging unit 34 includes an imaging element such as a CCD sensor or a CMOS sensor. The imaging unit 35 includes an imaging lens 35a and a mirror 35b. The imaging unit 35 forms an observation image of the substrate 1 in cooperation with the objective lens 31.

照明系36から出力された照明光は、レンズ36aで集光されてからハーフミラー37bで反射された後、観察光学系の基板1に対する観察光軸と同軸の光として対物レンズ31を介して基板1を照明する。撮像部34の視野領域内は、照明系36からの照明光によって上方から略均一に照明される。照明系36、レンズ36aおよびハーフミラー37bは、照明光学系として機能する。   The illumination light output from the illumination system 36 is collected by the lens 36a and then reflected by the half mirror 37b, and then the substrate through the objective lens 31 as light coaxial with the observation optical axis for the substrate 1 of the observation optical system. Illuminate 1 The field of view of the imaging unit 34 is illuminated substantially uniformly from above by illumination light from the illumination system 36. The illumination system 36, the lens 36a, and the half mirror 37b function as an illumination optical system.

照明された基板1の像は、基板1の加工面と垂直である光軸A5に沿って配置された対物レンズ31、ハーフミラー37a、ミラー35bおよび結像レンズ35aを含む観察光学系によって、撮像部34の受光面に、たとえば数倍〜数十倍に拡大されて結像される。撮像部34で取得された画像データは、制御部5に出力され、各種画像処理が施された後、表示部7に出力される。   An image of the illuminated substrate 1 is picked up by an observation optical system including an objective lens 31, a half mirror 37a, a mirror 35b, and an imaging lens 35a arranged along an optical axis A5 that is perpendicular to the processing surface of the substrate 1. For example, the image is magnified several times to several tens of times on the light receiving surface of the unit 34. The image data acquired by the imaging unit 34 is output to the control unit 5, subjected to various image processing, and then output to the display unit 7.

レーザ照射部4は、レーザ光源41と、レーザ光源41から出射されたレーザ光を導光する光ファイバ42と、光ファイバ42から出射されたレーザ光を後述する空間光変調素子45に投影するための投影レンズ43a,43bと、投影レンズ43bからのレーザ光を空間光変調素子45に対して反射するミラー44と、レーザ光源41からのレーザ光のレーザ断面形状を所望の形状に整形する空間光変調素子45と、および、空間光変調素子45から出力されたレーザ光を偏向させる偏向素子46を有する。レーザ照射部4は、顕微鏡部3の撮像部34が取得した画像に基づいて、基板1に欠陥修復加工用に空間変調したレーザ光を照射する。   The laser irradiation unit 4 projects a laser light source 41, an optical fiber 42 that guides the laser light emitted from the laser light source 41, and a laser light emitted from the optical fiber 42 onto a spatial light modulation element 45 described later. Projection lenses 43a and 43b, a mirror 44 that reflects the laser light from the projection lens 43b to the spatial light modulator 45, and spatial light that shapes the laser cross-sectional shape of the laser light from the laser light source 41 into a desired shape. A modulation element 45 and a deflection element 46 that deflects the laser beam output from the spatial light modulation element 45 are included. The laser irradiation unit 4 irradiates the substrate 1 with laser light spatially modulated for defect repair processing based on the image acquired by the imaging unit 34 of the microscope unit 3.

レーザ光源41は、基板1に照射されるレーザ光を出射する。レーザ光源41は、たとえば、YAGレーザによって構成される。レーザ光源41は、制御部5に電気的に接続され、制御部5からの制御信号に応じてレーザ光のオン・オフ、波長、光出力、発振パルス幅などが制御される。レーザ光源41から出射されたレーザ光は、光ファイバ42から出射される。   The laser light source 41 emits laser light that is applied to the substrate 1. The laser light source 41 is configured by, for example, a YAG laser. The laser light source 41 is electrically connected to the control unit 5, and on / off of the laser beam, wavelength, light output, oscillation pulse width, and the like are controlled according to a control signal from the control unit 5. Laser light emitted from the laser light source 41 is emitted from the optical fiber 42.

投影レンズ43a,43bは、光ファイバ42からの出射光を、一定の投影倍率で大きさを持った像として空間光変調素子45に投影する機能を有する。投影レンズ43a,43bは、両側テレセントリックとなるように配置される。光ファイバ42から出射したレーザ光は、投影レンズ43aによって平行光束となり、投影レンズ43bによって収束されて、光ファイバ42の像として集光される。ミラー44は、レーザ光の光路上に配置されることで、レーザ光の光軸A1を空間光変調素子45の基準面の法線と一致する光軸A2の方向に反射させている。   The projection lenses 43a and 43b have a function of projecting the light emitted from the optical fiber 42 onto the spatial light modulation element 45 as an image having a size with a constant projection magnification. The projection lenses 43a and 43b are arranged so as to be telecentric on both sides. The laser light emitted from the optical fiber 42 becomes a parallel light beam by the projection lens 43a, is converged by the projection lens 43b, and is collected as an image of the optical fiber 42. The mirror 44 is arranged on the optical path of the laser beam, and reflects the optical axis A1 of the laser beam in the direction of the optical axis A2 that coincides with the normal line of the reference surface of the spatial light modulator 45.

空間光変調素子45は、たとえば微小デバイスの1つである微小ミラーが2次元アレイ状に配列された構成を備え、複数のミラーによってレーザ光源41から出射されたレーザ光を加工形状に対応させて空間変調する。空間光変調素子45は、入射光に対してたとえば24.0°の角度でレーザ光を出力する。各微小ミラーの反射角は、制御部5からの制御のもと、少なくともオン角度とオフ角度とに切り替え可能である。オン角度とは、この状態にある微小ミラーで反射されたレーザ光がステージ2上の基板1に投射される角度であり、オフ角度とは、この状態にある微小ミラーで反射されたレーザ光が不必要な光として光路外に設けられる不図示の遮光部材や吸収部材などのレーザダンパーに照射される角度である。したがって、2次元アレイ状に配列された微小ミラーそれぞれの反射角をオン角度とオフ角度とに切り替えることで、基板1に投射されるレーザ光の断面形状を制御することが可能である。   The spatial light modulation element 45 has a configuration in which, for example, micromirrors that are one of microdevices are arranged in a two-dimensional array, and the laser light emitted from the laser light source 41 by a plurality of mirrors is made to correspond to the machining shape. Spatial modulation. The spatial light modulator 45 outputs laser light at an angle of, for example, 24.0 ° with respect to incident light. The reflection angle of each micromirror can be switched at least between an on angle and an off angle under the control of the control unit 5. The on angle is an angle at which the laser beam reflected by the micromirror in this state is projected onto the substrate 1 on the stage 2, and the off angle is the laser beam reflected by the micromirror in this state. This is an angle at which a laser damper such as a light shielding member (not shown) or an absorbing member provided outside the optical path as unnecessary light is irradiated. Therefore, it is possible to control the cross-sectional shape of the laser light projected onto the substrate 1 by switching the reflection angle of each of the micromirrors arranged in a two-dimensional array between an on angle and an off angle.

これによって、レーザ光源41からのレーザ光の断面形状を加工パターンの形状に調整して基板1に照射することが可能となる。この加工パターンは、正常な配線パターン以外にレーザ光を照射する加工パターンであり、たとえばパターン除去不良などの欠陥を修復する場合には、ショット領域中の正常な配線等の領域に対応する微小ミラーをオフ角度とし、それ以外の領域に対応する微小ミラーをオン角度としたパターンとなる。空間光変調素子45には、例えばDMDを用いればよい。空間光変調素子45は、制御部5の制御のもと、レーザ照射部4が出力する欠陥修復用のレーザ光の光束断面形状(レーザ光の光軸と垂直な断面の形状)を調整する。なお、加工パターンの設定は、上記のように正常な配線パターンに応じて設定する以外に、欠陥形状に合わせて設定するようにしても構わない。この場合、レーザ光の断面形状を欠陥形状に合わせて、欠陥領域に対応する微小ミラーをオン角度とし、欠陥領域以外の領域に対応する微小ミラーをオフ角度とすればよい。   As a result, the cross-sectional shape of the laser light from the laser light source 41 can be adjusted to the shape of the processing pattern and irradiated onto the substrate 1. This processing pattern is a processing pattern that irradiates a laser beam in addition to the normal wiring pattern. For example, when repairing a defect such as a defective pattern removal, a micromirror corresponding to a normal wiring region in the shot region Is the off angle, and the micro mirror corresponding to the other region is the on angle. For the spatial light modulation element 45, for example, a DMD may be used. The spatial light modulation element 45 adjusts the cross-sectional shape of the laser beam for defect repair output from the laser irradiation unit 4 (the shape of the cross section perpendicular to the optical axis of the laser beam) under the control of the control unit 5. The processing pattern may be set in accordance with the defect shape in addition to the normal wiring pattern as described above. In this case, the cross-sectional shape of the laser beam is matched with the defect shape, the micro mirror corresponding to the defect region is set to the on angle, and the micro mirror corresponding to the region other than the defect region is set to the off angle.

空間光変調素子45には、前述したミラー44によって、図2のように、空間光変調素子45の基準面の法線とおおよそ平行である光軸A2でレーザ光L2が入射する。言い換えると、空間光変調素子45は、その基準面に対して垂直にレーザ光L2(光軸A2)が入射するように配置されている。すなわち、空間光変調素子45は、空間光変調素子45に入射するレーザ光の進行方向と空間光変調素子45の基準面の法線とが平行となるように配置される。   As shown in FIG. 2, the laser light L2 is incident on the spatial light modulator 45 along the optical axis A2 that is approximately parallel to the normal line of the reference surface of the spatial light modulator 45, as shown in FIG. In other words, the spatial light modulator 45 is arranged so that the laser light L2 (optical axis A2) is incident perpendicular to the reference plane. That is, the spatial light modulation element 45 is arranged so that the traveling direction of the laser light incident on the spatial light modulation element 45 and the normal line of the reference surface of the spatial light modulation element 45 are parallel to each other.

偏向素子46は、たとえば、一次元の回折光学素子である。偏向素子46は、空間光変調素子45から出力されたレーザ光の進行方向を、顕微鏡部3における観察光学系の光軸A5と一致する方向に偏向させる。言い換えると、偏向素子46は、顕微鏡部3における観察光学系の光軸A5と、空間光変調素子45から出力されたレーザ光の光軸A3とが一致するように、観察光学系の光軸A5と一致する光軸A4に、空間光変調素子45から出力されたレーザ光L3を偏向させる。なお、空間光変調素子45および偏向素子46は、レーザ光用の結像レンズ38の焦点位置に対応して配置される。   The deflection element 46 is, for example, a one-dimensional diffractive optical element. The deflection element 46 deflects the traveling direction of the laser light output from the spatial light modulation element 45 in a direction that coincides with the optical axis A5 of the observation optical system in the microscope unit 3. In other words, the deflecting element 46 has the optical axis A5 of the observation optical system such that the optical axis A5 of the observation optical system in the microscope unit 3 and the optical axis A3 of the laser light output from the spatial light modulation element 45 coincide. The laser beam L3 output from the spatial light modulation element 45 is deflected to the optical axis A4 that coincides with. The spatial light modulation element 45 and the deflection element 46 are arranged corresponding to the focal position of the imaging lens 38 for laser light.

空間光変調素子45から照射されて偏向素子46によって偏向されたレーザ光L4は、レーザ光用の結像レンズ38において平行光となり、ハーフミラー37aおよびハーフミラー37bを経由し、軸上から軸外までのレーザ光が漏れなく対物レンズ31の瞳面に取り込まれ、基板1の加工面に投射される。この結果、基板1の加工対象である欠陥が加工される。結像レンズ38は、空間光変調素子45に空間変調された変調光を加工対象物である基板1の加工面に投影する機能を有する。偏向素子46は、この結像レンズ38の光軸方向と一致する方向に、空間光変調素子45から出力されたレーザ光の進行方向を偏向させる。対物レンズ31は、結像レンズ38から出力されたレーザ光を所定のエネルギー密度まで高めて基板1に投影して基板1の欠陥を加工する機能を有する。   The laser light L4 irradiated from the spatial light modulation element 45 and deflected by the deflecting element 46 becomes parallel light in the imaging lens 38 for laser light, passes through the half mirror 37a and the half mirror 37b, and is off-axis from the axis. The laser beam up to is taken into the pupil plane of the objective lens 31 without leakage and projected onto the processed surface of the substrate 1. As a result, the defect that is the processing target of the substrate 1 is processed. The imaging lens 38 has a function of projecting the modulated light spatially modulated by the spatial light modulator 45 onto the processing surface of the substrate 1 that is a processing target. The deflection element 46 deflects the traveling direction of the laser light output from the spatial light modulation element 45 in a direction that coincides with the optical axis direction of the imaging lens 38. The objective lens 31 has a function of processing the defect of the substrate 1 by raising the laser light output from the imaging lens 38 to a predetermined energy density and projecting it onto the substrate 1.

制御部5は、顕微鏡制御部51およびレーザ加工制御部52を有する。顕微鏡制御部51は、ステージ2および顕微鏡部3の各構成要素の動作処理を制御する。レーザ加工制御部52は、レーザ照射部4のレーザ光源41に対してレーザ光の出力波長を指示するとともに、レーザ光源41の出力を制御する。   The control unit 5 includes a microscope control unit 51 and a laser processing control unit 52. The microscope control unit 51 controls the operation process of each component of the stage 2 and the microscope unit 3. The laser processing control unit 52 instructs the laser light source 41 of the laser irradiation unit 4 about the output wavelength of the laser light and controls the output of the laser light source 41.

入力部6は、キーボード、マウス等を用いて構成されており、使用者からの各種設定パラメータ等の入力指示を、表示部7に表示されるGUI(Graphical User Interface)と連携して取得する。表示部7は、液晶ディスプレイ等を用いて構成されており、観察画像、設定情報等を表示する。記憶部8は、ハードディスク、ROM、RAMおよび携帯型記憶媒体等を用いて構成されており、レーザ加工装置100の各種動作を制御するための制御プログラムや制御条件を予め記憶する。また、記憶部8は、基板1の工程・品種に応じた、電極(または配線)パターンの標本パターン画像を記憶する。また、レーザ加工装置100は、図示しない通信インターフェース等を有し、ネットワークを介して外部装置との間で通信する。   The input unit 6 is configured using a keyboard, a mouse, and the like, and acquires input instructions such as various setting parameters from the user in cooperation with a GUI (Graphical User Interface) displayed on the display unit 7. The display unit 7 is configured using a liquid crystal display or the like, and displays an observation image, setting information, and the like. The storage unit 8 is configured using a hard disk, a ROM, a RAM, a portable storage medium, and the like, and stores a control program and control conditions for controlling various operations of the laser processing apparatus 100 in advance. The storage unit 8 also stores a sample pattern image of an electrode (or wiring) pattern corresponding to the process / product type of the substrate 1. The laser processing apparatus 100 has a communication interface (not shown) and the like, and communicates with an external apparatus via a network.

次に、図1および図2に示す空間光変調素子45の構成について説明する。図3は、図1に示す空間光変調素子45の一部の側面図である。図3に示すように、空間光変調素子45は、微小ミラー45bと、支持部45cと、回転軸部45dと、回転角規制部材としての一対のランディングパット45e(一方のみ図示)と、一対のアドレス電極45fと、基板45gとを含む。   Next, the configuration of the spatial light modulation element 45 shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 3 is a side view of a part of the spatial light modulator 45 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the spatial light modulator 45 includes a micro mirror 45b, a support portion 45c, a rotation shaft portion 45d, a pair of landing pads 45e (only one is shown) as a rotation angle restricting member, and a pair of It includes an address electrode 45f and a substrate 45g.

支持部45cは、複数の微小ミラー45bのそれぞれに設けられ、微小ミラー45bの裏面中央を支持する。回転軸部45dは、その軸方向中心において支持部45cの下端に連結され、微小ミラー45bの揺動運動の回転中心となる。   The support portion 45c is provided in each of the plurality of micromirrors 45b and supports the center of the back surface of the micromirror 45b. The rotation shaft portion 45d is connected to the lower end of the support portion 45c at the center in the axial direction, and becomes the rotation center of the swinging motion of the micromirror 45b.

一対のランディングパット45eは、これらに架け渡された回転軸部45dの両端を支持すると共に、微小ミラー45bに接触することで微小ミラー45bの回転角を規制する。   The pair of landing pads 45e support both ends of the rotating shaft portion 45d spanned between them, and regulate the rotation angle of the micromirror 45b by contacting the micromirror 45b.

一対のアドレス電極45fは、微小ミラー45bを静電力によりオン角度で傾斜させるオン状態と、オフ角度で傾斜させるオフ状態とに揺動させる。オン角度およびオフ角度は、同角度である。したがって、微小ミラー45bのオン状態およびオフ状態の位置関係は、回転軸部45dを通る空間光変調素子45の基準面の法線を含む一つの平面に対して対称である。なお、複数の微小ミラー45bは、それぞれ独立して各一対のアドレス電極45fによって揺動する。   The pair of address electrodes 45f oscillates between an on state in which the micro mirror 45b is tilted at an on angle by an electrostatic force and an off state in which the micro mirror 45b is tilted at an off angle. The on angle and the off angle are the same angle. Therefore, the positional relationship between the on state and the off state of the micromirror 45b is symmetric with respect to one plane including the normal line of the reference surface of the spatial light modulation element 45 that passes through the rotation shaft portion 45d. The plurality of micromirrors 45b are independently swung by each pair of address electrodes 45f.

空間光変調素子45のデバイス全体には、一対のランディングパット45eの一方の表面と微小ミラー45bの裏面とが貼り付いて動作できなくなる現象であるスティッキングを防止するために、潤滑剤45hが塗布されている。図3においてはランディングパット45e上のみに潤滑剤45hを図示する。   The entire device of the spatial light modulator 45 is coated with a lubricant 45h in order to prevent sticking, which is a phenomenon in which one surface of the pair of landing pads 45e and the back surface of the micromirror 45b stick to each other and cannot operate. ing. In FIG. 3, the lubricant 45h is illustrated only on the landing pad 45e.

一対のランディングパット45eは、レーザ光L2(光軸A2)が照射されない非照射領域A1に配置されている。この非照射領域A1は、微小ミラー45bの裏面側で、かつ、微小ミラー45bの回転位置によらず(微小ミラー45bが図3に実線で示すオフ状態にあるときも二点鎖線で示すオン状態33b−1にあるときも)レーザ光が照射されない領域である。   The pair of landing pads 45e are arranged in the non-irradiation region A1 where the laser beam L2 (optical axis A2) is not irradiated. This non-irradiation region A1 is on the back surface side of the micromirror 45b and is on regardless of the rotation position of the micromirror 45b (even when the micromirror 45b is in the off state indicated by the solid line in FIG. 33b-1) is a region where the laser beam is not irradiated.

前述したように、空間光変調素子45は、基準面S1に対してほぼ垂直にレーザ光L2(光軸A2)が入射するように配置されている。このため、レーザ光L2(たとえばYAG第四高調波(波長266nm)のような紫外レーザ光など)は、オン状態およびオフ状態のいずれの状態においても、微小ミラー45bで反射し、微小ミラー45bの裏面に位置する空間光変調素子45のランディングパット45eにレーザ光が照射されることはない。   As described above, the spatial light modulator 45 is disposed so that the laser light L2 (optical axis A2) is incident substantially perpendicular to the reference plane S1. Therefore, the laser beam L2 (for example, an ultraviolet laser beam such as a YAG fourth harmonic (wavelength 266 nm)) is reflected by the minute mirror 45b in both the on state and the off state, and is reflected by the minute mirror 45b. Laser light is not irradiated to the landing pad 45e of the spatial light modulator 45 located on the back surface.

したがって、実施の形態においては、潤滑剤の劣化を防止するための部材などを別に設けずとも、ランディングパット45eに塗布された潤滑剤45hにレーザ光が照射されることを低減することができる。この結果、実施の形態によれば、ランディングパット45eに塗布された潤滑剤45hが劣化するのを防ぐことができ、スティッキングの発生を低減することが可能になる。   Therefore, in the embodiment, it is possible to reduce the irradiation of the laser beam to the lubricant 45h applied to the landing pad 45e without separately providing a member for preventing the deterioration of the lubricant. As a result, according to the embodiment, it is possible to prevent the lubricant 45h applied to the landing pad 45e from being deteriorated, and to reduce the occurrence of sticking.

次に、図1および図2に示す偏向素子46について説明する。図4は、図2に示す空間光変調素子45および偏向素子46の平面図である。図4に示すように、空間光変調素子45には、空間光変調素子45の基準面の法線と一致する光軸で点P1にレーザ光L2が入射する。空間光変調素子45における点P1に位置する微小ミラー45bがオン状態である場合には、入射したレーザ光は、空間光変調素子45を上方(図4の表面側)から見た場合に45°方向にレーザ光L3として出射する。   Next, the deflection element 46 shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 4 is a plan view of the spatial light modulation element 45 and the deflection element 46 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the laser light L <b> 2 is incident on the spatial light modulator 45 at a point P <b> 1 with an optical axis that matches the normal line of the reference surface of the spatial light modulator 45. When the minute mirror 45b located at the point P1 in the spatial light modulation element 45 is in the ON state, the incident laser light is 45 ° when the spatial light modulation element 45 is viewed from above (the front side in FIG. 4). The laser beam L3 is emitted in the direction.

図4に示すように、偏向素子46は、この45°方向に対して直交する溝が空間光変調素子45側の面に配置されている。図5に示すように、偏向素子46は、一次元の回折光学素子であり、空間光変調素子45のミラーピッチと同ピッチで溝が形成されている。また、偏向素子46の溝は、空間光変調素子45の微小ミラー45bのオン角度と同角度の角度で傾斜した傾斜面を有する。たとえば、使用するレーザ光の波長は266nmである。また、空間光変調素子45は、微小ミラー45bの画素面傾き角度(オン角度、オフ角度)が12.0°であり、ミラーピッチが11.1μmである。この場合、偏向素子46の溝ピッチは、ミラーピッチと同じ11.1μmであり、傾斜面の傾斜角度は、画素面傾き角度と同じ12.0°に設定される。   As shown in FIG. 4, in the deflection element 46, grooves perpendicular to the 45 ° direction are arranged on the surface on the spatial light modulation element 45 side. As shown in FIG. 5, the deflection element 46 is a one-dimensional diffractive optical element, and grooves are formed at the same pitch as the mirror pitch of the spatial light modulation element 45. Further, the groove of the deflection element 46 has an inclined surface that is inclined at the same angle as the ON angle of the micro mirror 45 b of the spatial light modulator 45. For example, the wavelength of the laser beam used is 266 nm. The spatial light modulator 45 has a pixel surface tilt angle (on angle, off angle) of the micromirror 45b of 12.0 ° and a mirror pitch of 11.1 μm. In this case, the groove pitch of the deflection element 46 is 11.1 μm which is the same as the mirror pitch, and the inclination angle of the inclined surface is set to 12.0 ° which is the same as the pixel surface inclination angle.

実施の形態においては、入射光に対して所定角度でレーザ光を出力する空間光変調素子45と結像レンズ11との間に、偏向素子46を配置させて、空間光変調素子45から出力されたレーザ光L3を観察光学系の光軸A5と同軸の光軸A4のレーザ光L4に補正している。このように、実施の形態においては、空間光変調素子45から出力されたレーザ光L3を観察光学系の光軸A5と同軸に補正しているため、観察光学系の光軸A5を基板1の加工面に対して垂直に設定することができ、顕微鏡部3の観察光学系にレーザ照射部4を無理なく組み込むことができる。そして、本実施の形態においては、空間光変調素子45の基準面S1と、基板1の加工面とを平行に配置できるため、観察光学系の光学系以外の他の各光学系の組みつけも容易になる。   In the embodiment, a deflection element 46 is disposed between the spatial light modulation element 45 that outputs laser light at a predetermined angle with respect to incident light and the imaging lens 11, and is output from the spatial light modulation element 45. The laser beam L3 is corrected to a laser beam L4 having an optical axis A4 coaxial with the optical axis A5 of the observation optical system. Thus, in the embodiment, since the laser beam L3 output from the spatial light modulator 45 is corrected coaxially with the optical axis A5 of the observation optical system, the optical axis A5 of the observation optical system is aligned with that of the substrate 1. It can be set perpendicular to the processing surface, and the laser irradiation unit 4 can be easily incorporated into the observation optical system of the microscope unit 3. In the present embodiment, since the reference surface S1 of the spatial light modulator 45 and the processed surface of the substrate 1 can be arranged in parallel, assembly of each optical system other than the optical system of the observation optical system is also possible. It becomes easy.

なお、実施の形態では、図5に示すように、偏向素子46が偏向するレーザ光の進行方向を顕微鏡部3における光軸A5に対して0.037°傾けて、偏向素子46が最も強い強度でレーザ光を回折できるように厳密に位置調整してもよい。   In the embodiment, as shown in FIG. 5, the traveling direction of the laser light deflected by the deflecting element 46 is tilted by 0.037 ° with respect to the optical axis A5 in the microscope section 3, and the deflecting element 46 has the strongest intensity. The position may be strictly adjusted so that the laser beam can be diffracted by.

また、実施の形態においては、図6に示すように、二次元の回折光学素子である偏向素子46aを用いてもよい。この場合も、偏向素子46aは、空間光変調素子45のミラーピッチと同ピッチで格子が形成されており、各格子面は、空間光変調素子45の微小ミラー45bのオン角度と同角度の角度で傾斜する。たとえば、使用するレーザ光の波長が266nmであり、空間光変調素子45の微小ミラー45bの画素面傾き角度(オン角度、オフ角度)が12.0°であり、ミラーピッチが11.1μmである場合、偏向素子46aの格子ピッチは、ミラーピッチと同じ11.1μmであり、格子面の傾斜角度は、画素面傾き角度と同じ12.0°に設定される。   In the embodiment, as shown in FIG. 6, a deflection element 46a which is a two-dimensional diffractive optical element may be used. Also in this case, the deflecting element 46a has a grating formed at the same pitch as the mirror pitch of the spatial light modulator 45, and each grating surface has the same angle as the ON angle of the micro mirror 45b of the spatial light modulator 45. Incline at. For example, the wavelength of the laser beam used is 266 nm, the pixel surface tilt angle (on angle, off angle) of the micro mirror 45 b of the spatial light modulator 45 is 12.0 °, and the mirror pitch is 11.1 μm. In this case, the grating pitch of the deflecting element 46a is 11.1 μm which is the same as the mirror pitch, and the inclination angle of the grating surface is set to 12.0 ° which is the same as the pixel surface inclination angle.

また、実施の形態においては、図7に示すように、空間光変調素子45と同じ構成を有する微小ミラーアレイ46bを用いてもよい。この場合、全微小ミラーをオン状態とすることによって、空間光変調素子45から出力されたレーザ光L3を観察光学系の光軸A5と同軸のレーザ光に補正することができる。   In the embodiment, as shown in FIG. 7, a micro mirror array 46b having the same configuration as the spatial light modulation element 45 may be used. In this case, the laser light L3 output from the spatial light modulation element 45 can be corrected to a laser light coaxial with the optical axis A5 of the observation optical system by turning on all the minute mirrors.

また、実施の形態においては、図8に示すように、偏向素子46に代えて、透明材料にて形成される透明型回折光学素子46cを用いてもよい。なお、図8においては、図1に示す投影レンズ43a,43b等の図示を省略している。   In the embodiment, as shown in FIG. 8, a transparent diffractive optical element 46 c formed of a transparent material may be used instead of the deflection element 46. In FIG. 8, the projection lenses 43a and 43b shown in FIG. 1 are not shown.

図8に示すように、空間光変調素子45から出力されたレーザ光L3が透明型回折光学素子46cの裏面に垂直に入射するように、透明型回折光学素子46cは、空間光変調素子45と結像レンズ38との間に配置される。このとき、空間光変調素子45が入射光に対して角度βでレーザ光を出力するのに対応させて、透明型回折光学素子46cの裏面は、光軸A3の直交面に対して角度βで傾斜するように配置される。この角度βは、たとえば24.02°である。   As shown in FIG. 8, the transparent diffractive optical element 46c and the spatial light modulating element 45 are arranged so that the laser light L3 output from the spatial light modulating element 45 is perpendicularly incident on the back surface of the transparent diffractive optical element 46c. It is arranged between the imaging lens 38. At this time, the back surface of the transparent diffractive optical element 46c is at an angle β with respect to the plane orthogonal to the optical axis A3, corresponding to the spatial light modulator 45 outputting laser light at an angle β with respect to the incident light. It is arranged to be inclined. This angle β is, for example, 24.02 °.

透明型回折光学素子46cは、図9に示すように、表面に複数の溝が所定ピッチで形成された構造を有し、裏面から入射したレーザ光L3を、表面において光軸A5の方向と一致する方向に偏向させ、レーザ光L4として出力する。   As shown in FIG. 9, the transparent diffractive optical element 46c has a structure in which a plurality of grooves are formed at a predetermined pitch on the surface, and the laser beam L3 incident from the back surface coincides with the direction of the optical axis A5 on the surface. Are deflected in the direction to be output and output as laser light L4.

透明型回折光学素子46の表面の溝の傾斜角度であるブレーズ角θは、透明型回折光学素子46cの構成材料の屈折率n、回折次数m、1mmあたりの溝本数N、入射光の波長λを用いて、以下の(1)式のように表される。 The blaze angle θ B which is the inclination angle of the groove on the surface of the transparent diffractive optical element 46 is the refractive index n of the constituent material of the transparent diffractive optical element 46c, the diffraction order m, the number of grooves N per mm, the wavelength of incident light Using λ, it is expressed as the following equation (1).

Figure 2012118375
Figure 2012118375

たとえば、屈折率が1.5であり、回折次数が15であり、1mmあたりの溝本数が102本である透明型回折光学素子46cを用いる場合、266nmの紫外レーザ光を加工用に使用するときには、透明型回折光学素子46cのブレーズ角θを34.75°に設定すればよい。 For example, when using a transparent diffractive optical element 46c having a refractive index of 1.5, a diffraction order of 15, and 102 grooves per mm, when using 266 nm ultraviolet laser light for processing The blaze angle θ B of the transparent diffractive optical element 46c may be set to 34.75 °.

また、空間光変調素子45の製造誤差によって回折効率が設定値から変動した場合、空間光変調素子45へのレーザ光の入射条件も変動してしまう場合がある。そこで、実施の形態では、図10のように、空間光変調素子45に入射するレーザ光の入射角を調整する入射角調整機構47、および、空間光変調素子45を傾斜させて偏向素子46に対する空間光変調素子45の傾斜角度を調整する角度調整機構48をさらに設けてもよい。この場合、制御部250におけるレーザ加工制御部252が入射角調整機構47および角度調整機構48を制御して、回折効率が設定値を満たすように、空間光変調素子45に入射するレーザ光の入射角度を調整する。   In addition, when the diffraction efficiency varies from the set value due to a manufacturing error of the spatial light modulator 45, the laser light incident condition to the spatial light modulator 45 may also vary. Therefore, in the embodiment, as shown in FIG. 10, the incident angle adjusting mechanism 47 that adjusts the incident angle of the laser light incident on the spatial light modulator 45 and the spatial light modulator 45 are inclined to the deflection element 46. An angle adjustment mechanism 48 that adjusts the inclination angle of the spatial light modulator 45 may be further provided. In this case, the laser processing control unit 252 in the control unit 250 controls the incident angle adjusting mechanism 47 and the angle adjusting mechanism 48 so that the laser light incident on the spatial light modulator 45 is incident so that the diffraction efficiency satisfies the set value. Adjust the angle.

たとえば、空間光変調素子45のミラーピッチが11.1μmであり、微小ミラー45bのオン角度が設定値である12.0°ではなく11.9°である場合を例に説明する。この場合、入射角調整機構47は、空間光変調素子45に入射するレーザ光の入射角度を、空間光変調素子45の基準面の垂線に対して3.0°傾くように設定し、角度調整機構48は、偏向素子46に対する空間光変調素子45の傾斜角度を3.2°に設定する。この場合、一次元の回折光学素子である偏向素子46の溝ピッチは、ミラーピッチと同じ11.1μmであり、傾斜面の傾斜角度は、画素面傾き角度の設定値と同じ12.0°のままでよい。また、図10の構成においても、偏向素子として二次元の回折光学素子である偏向素子46aを用いることももちろん可能であり、この場合には、偏向素子46aの格子ピッチは、ミラーピッチと同じ11.1μmであり、格子面の傾斜角度は、画素面傾き角度の設定値と同じ12.0°のままでよい。もちろん、図10の構成においても、偏向素子として微小ミラーアレイ46bを用いることもできる。   For example, the case where the mirror pitch of the spatial light modulator 45 is 11.1 μm and the ON angle of the minute mirror 45b is 11.9 ° instead of the set value of 12.0 ° will be described as an example. In this case, the incident angle adjusting mechanism 47 sets the incident angle of the laser light incident on the spatial light modulator 45 to be inclined by 3.0 ° with respect to the normal to the reference plane of the spatial light modulator 45, and adjusts the angle. The mechanism 48 sets the inclination angle of the spatial light modulation element 45 with respect to the deflection element 46 to 3.2 °. In this case, the groove pitch of the deflecting element 46 which is a one-dimensional diffractive optical element is 11.1 μm which is the same as the mirror pitch, and the inclination angle of the inclined surface is 12.0 ° which is the same as the set value of the pixel surface inclination angle. You can leave it. Also in the configuration of FIG. 10, it is of course possible to use a deflection element 46a which is a two-dimensional diffractive optical element as the deflection element. In this case, the grating pitch of the deflection element 46a is the same as the mirror pitch. .1 μm, and the inclination angle of the lattice plane may remain 12.0 °, which is the same as the set value of the pixel plane inclination angle. Of course, the micromirror array 46b can also be used as the deflecting element in the configuration of FIG.

また、実施の形態においては、空間光変調素子45に代えて、図11に示す空間光変調素子345を用いてもよい。空間光変調素子345は、基板45g上のうち、オン状態およびオフ状態のいずれかの状態においてレーザ光L2が入射する微小ミラー45b間の領域に反射防止材345iが形成される。この反射防止材345iによって、基板45gに到達したレーザ光L2が微小ミラー45bの裏面側に反射することを抑制することができる。したがって、潤滑剤45hに対するレーザ光L2の基板45gからのはね返りもなくなるため、潤滑剤45hの劣化をさらに防止することができ、スティッキングの発生も低減できる。また、反射防止材に変えて、溝などを設けるなどレーザ光をトラップする構造を設けることも有効である。   In the embodiment, a spatial light modulation element 345 shown in FIG. 11 may be used instead of the spatial light modulation element 45. In the spatial light modulator 345, an antireflection material 345i is formed in a region between the micromirrors 45b on which the laser light L2 is incident in either the on state or the off state on the substrate 45g. The antireflection material 345i can suppress the reflection of the laser light L2 that has reached the substrate 45g to the back surface side of the micromirror 45b. Therefore, since the laser beam L2 does not rebound from the substrate 45g with respect to the lubricant 45h, the deterioration of the lubricant 45h can be further prevented, and the occurrence of sticking can be reduced. It is also effective to provide a structure for trapping laser light such as providing a groove instead of the antireflection material.

また、本実施の形態では、レーザ光を用いて基板1の加工面の欠陥等を修正するレーザ加工装置を例に説明したが、もちろん、これに限らず、レーザ光源から出射されたレーザ光を空間変調して対象物にパターンを投影する露光装置などのパターン投影装置にも適用可能である。   In this embodiment, a laser processing apparatus that corrects defects on the processed surface of the substrate 1 using laser light has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and laser light emitted from a laser light source is used. The present invention can also be applied to a pattern projection apparatus such as an exposure apparatus that projects a pattern onto an object by spatial modulation.

1 基板
2 ステージ
3 顕微鏡部
4 レーザ照射部
5 制御部
6 入力部
7 表示部
8 記憶部
31 対物レンズ
32 レボルバ
33 焦準機構
34 撮像部
35 結像部
35a 結像レンズ
35b,44 ミラー
36 照明系
36a レンズ
37a,37b ハーフミラー
38 結像レンズ
41 レーザ光源
42 光ファイバ
43a,43b 投影レンズ
45 空間光変調素子
45b 微小ミラー
45c 支持部
45d 回転軸部
45e ランディングパット
45f アドレス電極
45g 基板
45h 潤滑剤
46,46a 偏向素子
46b 微小ミラーアレイ
47 入射角調整機構
48 角度調整機構
51 顕微鏡制御部
52 レーザ加工制御部
100 レーザ加工装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Stage 3 Microscope part 4 Laser irradiation part 5 Control part 6 Input part 7 Display part 8 Memory | storage part 31 Objective lens 32 Revolver 33 Focusing mechanism 34 Imaging part 35 Imaging part 35a Imaging lens 35b, 44 Mirror 36 Illumination system 36a Lens 37a, 37b Half mirror 38 Imaging lens 41 Laser light source 42 Optical fiber 43a, 43b Projection lens 45 Spatial light modulation element 45b Micro mirror 45c Support part 45d Rotating shaft part 45e Landing pad 45f Address electrode 45g Substrate 45h Lubricant 46, 46a Deflection element 46b Micro mirror array 47 Incident angle adjustment mechanism 48 Angle adjustment mechanism 51 Microscope control unit 52 Laser processing control unit 100 Laser processing apparatus

Claims (5)

対象物にパターンを投影するパターン投影装置において、
レーザ光を出射する光源と、
規則的に配列された複数のミラーを有し、前記複数のミラーによって、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記パターンに対応させて空間変調する空間光変調素子と、
前記対象物を照明する照明光学系と、
前記空間光変調素子によって空間変調された変調光を前記対象物に投影する投影光学装置と、
前記空間光変調素子から出力されたレーザ光の進行方向を、前記投影光学系の光軸方向と一致する方向に偏向させる偏向素子と、
を備え、
前記空間光変調素子は、該空間光変調素子に入射するレーザ光の進行方向が該空間光変調素子の基準面の法線とおおよそ平行であることを特徴とするパターン投影装置。
In a pattern projection apparatus that projects a pattern onto an object,
A light source that emits laser light;
A spatial light modulation element that has a plurality of regularly arranged mirrors and spatially modulates the laser light emitted from the laser light source in correspondence with the pattern by the plurality of mirrors;
An illumination optical system for illuminating the object;
A projection optical device that projects the modulated light spatially modulated by the spatial light modulation element onto the object;
A deflection element that deflects the traveling direction of the laser light output from the spatial light modulation element in a direction that coincides with the optical axis direction of the projection optical system;
With
The pattern projection apparatus, wherein the spatial light modulation element has a traveling direction of laser light incident on the spatial light modulation element substantially parallel to a normal line of a reference plane of the spatial light modulation element.
前記空調光変調素子は、前記ミラーの反射角がオン角度で傾斜するオン状態とオフ角度で傾斜するオフ状態とを切り替え可能であり、
前記オン状態と前記オフ状態との間の位置関係は、前記ミラーの回転軸を通る前記法線が含まれる一つの平面に対して対称であることを特徴とする請求項1に記載のパターン投影装置。
The air conditioning light modulation element can switch between an on state in which the reflection angle of the mirror is inclined at an on angle and an off state in which the reflection angle is inclined at an off angle,
The pattern projection according to claim 1, wherein a positional relationship between the on state and the off state is symmetric with respect to one plane including the normal passing through the rotation axis of the mirror. apparatus.
前記偏向素子は、一次元の回折光学素子、二次元の回折光学素子、二次元に配列する複数のミラーを有する回折光学素子または透明型回折光学素子であることを特徴とする請求項1に記載のパターン投影装置。   2. The deflection element according to claim 1, wherein the deflection element is a one-dimensional diffractive optical element, a two-dimensional diffractive optical element, a diffractive optical element having a plurality of mirrors arranged in two dimensions, or a transparent diffractive optical element. Pattern projection device. 前記空間光変調素子は、表面に前記複数のミラーを配列させる基板と、前記基板の表面のうち前記レーザ光が入射する領域に形成される前記レーザ光の反射を防止する反射防止材とをさらに有することを特徴とする請求項1に記載のパターン投影装置。   The spatial light modulation element further includes a substrate on which the plurality of mirrors are arranged, and an antireflection material that prevents reflection of the laser light formed in a region on the surface of the substrate where the laser light is incident. The pattern projection apparatus according to claim 1, further comprising: レーザ光を使用して対象物の加工を行うレーザ加工装置において、
請求項1〜4のいずれか一つに記載のパターン投影装置と、
前記パターン投影光学装置から出力されたレーザ光を前記対象物に投影して前記対象物を加工する加工部と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
In a laser processing apparatus that processes an object using laser light,
The pattern projection device according to any one of claims 1 to 4,
A processing unit for processing the object by projecting the laser beam output from the pattern projection optical device onto the object;
A laser processing apparatus comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012123128A (en) * 2010-12-07 2012-06-28 Hitachi High-Technologies Corp Exposure device, exposure method, and manufacturing method for display panel substrate

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