JP2013003317A - Image-side telecentric objective lens and laser processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像側テレセントリック対物レンズおよびその像側テレセントリック対物レンズを備え半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施すためのレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to an image-side telecentric objective lens and a laser processing apparatus that includes the image-side telecentric objective lens and performs laser processing on a workpiece such as a semiconductor wafer.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in the partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region in which the device is formed to manufacture individual semiconductor chips.
装置の小型化、高機能化を図るため、複数のデバイスを積層し、積層されたデバイスに設けられたボンディングパッドを接続するモジュール構造が実用化されている。このモジュール構造は、半導体ウエーハにおけるボンディングパッドが設けられた箇所に貫通孔(ビアホール)を形成し、このビアホールにボンディングパッドと接続するアルミニウム等の導電性材料を埋め込む構成である。(例えば、特許文献1参照。) In order to reduce the size and increase the functionality of an apparatus, a module structure in which a plurality of devices are stacked and bonding pads provided on the stacked devices are connected has been put into practical use. This module structure has a structure in which a through hole (via hole) is formed at a position where a bonding pad is provided in a semiconductor wafer, and a conductive material such as aluminum connected to the bonding pad is embedded in the via hole. (For example, refer to Patent Document 1.)
上述した半導体ウエーハに設けられるビアホールは、ドリルによって形成されている。しかるに、半導体ウエーハに設けられるビアホールは直径が50〜300μmと小さく、ドリルによる穿孔では生産性が悪いという問題がある。 The via hole provided in the semiconductor wafer described above is formed by a drill. However, the via hole provided in the semiconductor wafer has a diameter as small as 50 to 300 μm, and there is a problem that productivity is poor when drilling with a drill.
上記問題を解消するために、基板の表面に複数のデバイスが形成されているとともに該デバイスにボンディングパッドが形成されているウエーハに、基板の裏面側からパルスレーザー光線を照射してボンディングパッドに達するビアホールを形成する加工方法が実用化されている。そして、複数のビアホールを効率よく形成するレーザー加工装置が下記特許文献2に開示されている。下記特許文献2に開示されたレーザー加工装置は、レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線をXY方向に偏向するスキャナーと、該スキャナーによってXY方向に偏向されたレーザー光線を集光してウエーハに照射するf-tanθレンズからなる対物レンズを具備し、対物レンズに対する入射角θが変化しても焦点距離が一定であるとともに対物レンズの光軸に対して略平行に照射するように構成されている。 In order to solve the above problem, a via hole reaching a bonding pad by irradiating a wafer having a plurality of devices formed on the surface of the substrate and a bonding pad formed on the device by irradiating a pulse laser beam from the back side of the substrate. A processing method for forming the film has been put into practical use. A laser processing apparatus that efficiently forms a plurality of via holes is disclosed in Patent Document 2 below. The laser processing apparatus disclosed in the following Patent Document 2 includes a scanner that deflects a laser beam oscillated by a laser beam oscillating means in an XY direction, and a laser beam deflected in the XY direction by the scanner to collect and irradiate the wafer. An objective lens including a -tan θ lens is provided, and the focal length is constant even when the incident angle θ with respect to the objective lens is changed, and irradiation is performed substantially parallel to the optical axis of the objective lens.
而して、上記特許文献2に開示されたf-tanθレンズからなる対物レンズを備えたレーザー加工装置は、ウエーハの径が200mmと大径になり入射角θの画角が大きくなると、ウエーハに照射されるレーザー光線が対物レンズの光軸に対して平行でなくなり、ビアホールをボンディングパッドに対して垂直に形成することができない。 Thus, the laser processing apparatus provided with the objective lens composed of the f-tan θ lens disclosed in the above-mentioned Patent Document 2 can be applied to the wafer when the diameter of the wafer becomes as large as 200 mm and the angle of view of the incident angle θ increases. The irradiated laser beam is not parallel to the optical axis of the objective lens, and the via hole cannot be formed perpendicular to the bonding pad.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、入射角θの画角に依存せず、レーザー光線を対物レンズの光軸に対して平行に照射することができる像側テレセントリック対物レンズおよびその像側テレセントリック対物レンズを備えた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-mentioned facts, and the main technical problem thereof is an image that can irradiate a laser beam parallel to the optical axis of the objective lens without depending on the angle of view of the incident angle θ. A side telecentric objective lens and a laser processing apparatus including the image side telecentric objective lens are provided.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、投光側から入射した光の光軸がレンズの光軸と平行に像側に出射される像側テレセントリック対物レンズであって、
投光側から順次配設される負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを具備し、該第1レンズ群G1は互いに対向する面が凹面を有する第1の負レンズと第2の負レンズにより正の空気レンズを構成しており、光学系の合成焦点距離をF、該第1レンズ群G1の合成焦点距離をF1、該第1レンズ群G1の空気レンズの焦点距離をFa、該第2レンズ群G2の合成焦点距離をF2、該第3レンズ群G3の合成焦点距離をF3としたとき、
0.9<|F1/F2|<3.5
1.2<|F3/F2|<5.0
1.3<|F/Fa|<2.55
の条件を満足することを特徴とする像側テレセントリック対物レンズが提供される。
In order to solve the main technical problem described above, according to the present invention, an image side telecentric objective lens in which the optical axis of light incident from the light projecting side is emitted to the image side in parallel with the optical axis of the lens,
A first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power, which are sequentially arranged from the light projecting side. In the first lens group G1, a positive air lens is constituted by a first negative lens and a second negative lens having concave surfaces facing each other, the combined focal length of the optical system being F, The combined focal length of the lens group G1 is F1, the focal length of the air lens of the first lens group G1 is Fa, the combined focal length of the second lens group G2 is F2, and the combined focal length of the third lens group G3 is F3. When
0.9 <| F1 / F2 | <3.5
1.2 <| F3 / F2 | <5.0
1.3 <| F / Fa | <2.55
An image side telecentric objective lens characterized by satisfying the following conditions is provided.
上記第1レンズ群G1の第1の負レンズの焦点距離をf11、第2の負レンズの焦点距離をf12としたとき、0.3<f11/f12<7.1の条件を満足するように設定される。
また、開口絞りから第1レンズ群G1の第1の負レンズまでの距離をL1としたとき、L1/F<0.51の条件を満足することが望ましい。
更に、上記第2レンズ群G2は少なくとも5枚の正レンズを有し、上記第3レンズ群G3は少なくとも1枚の負レンズを有している。
When the focal length of the first negative lens of the first lens group G1 is f11 and the focal length of the second negative lens is f12, the condition of 0.3 <f11 / f12 <7.1 is satisfied. Is set.
Further, when the distance from the aperture stop to the first negative lens of the first lens group G1 is L1, it is desirable to satisfy the condition of L1 / F <0.51.
Further, the second lens group G2 has at least five positive lenses, and the third lens group G3 has at least one negative lens.
また、本発明によれば、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にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該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によって発振されたレーザー光線の光軸を偏向するスキャナーと、該スキャナーによって光軸が偏向されたレーザー光線を集光してチャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、を具備し、
該集光器は、投光側から順次配設される負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを具備し、該第1レンズ群G1は互いに対向する面が凹面を有する第1の負レンズと第2の負レンズにより正の空気レンズを構成しており、光学系の合成焦点距離をF、該第1レンズ群G1の合成焦点距離をF1、該第1レンズ群G1の空気レンズの焦点距離をFa、該第2レンズ群G2の合成焦点距離をF2、該第3レンズ群G3の合成焦点距離をF3としたとき、
0.9<|F1/F2|<3.5
1.2<|F3/F2|<5.0
1.3<|F/Fa|<2.55
の条件を満足する像側テレセントリック対物レンズによって構成されている、
ことを特徴とするレーザー光線照射装置が提供される。
Further, according to the present invention, in a laser processing apparatus comprising: a chuck table for holding a workpiece; and a laser beam irradiation means for irradiating a workpiece with the laser beam to the workpiece held by the chuck table.
The laser beam irradiation means includes a laser beam oscillator that oscillates a laser beam, a scanner that deflects the optical axis of the laser beam oscillated by the laser beam oscillator, and collects the laser beam whose optical axis is deflected by the scanner and holds it on the chuck table. And a condenser for irradiating the processed workpiece,
The concentrator includes a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens having a negative refractive power, which are sequentially arranged from the light projecting side. The first lens group G1 includes a first negative lens having a concave surface and a second negative lens constituting a positive air lens, and a combined focal length of the optical system. F, the combined focal length of the first lens group G1 is F1, the focal length of the air lens of the first lens group G1 is Fa, the combined focal length of the second lens group G2 is F2, and the third lens group G3 When the combined focal length of F3 is
0.9 <| F1 / F2 | <3.5
1.2 <| F3 / F2 | <5.0
1.3 <| F / Fa | <2.55
It is constituted by an image side telecentric objective lens that satisfies the conditions of
A laser beam irradiation apparatus is provided.
本発明による像側テレセントリック対物レンズは、投光側から順次配設される負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを具備し、第1レンズ群G1を互いに対向する面が凹面を有する第1の負レンズと第2の負レンズとで構成し、第1の負レンズと第2の負レンズにより正の空気レンズを形成することで、光軸上で発生する球面収差、光軸外で発生する非点収差を効果的に補正し、且つ像側テレセントリックを実現している。
また、本発明によるレーザー光線照射装置は、上記像側テレセントリック対物レンズによって構成された集光器を備えているので、照射されるパルスレーザー光線が像側テレセントリック対物レンズの中心から周辺まで光軸に対して平行となり、被加工物に対する入射角が垂直となるため、均一な品質で加工孔を形成することができる。従って、被加工物が例えば直径が200mmのウエーハであっても、中心から周辺まで正確で且つスループットの高いレーザー加工を実現することができる。
The image side telecentric objective lens according to the present invention has a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a negative refractive power, which are sequentially arranged from the light projecting side. And the first lens group G1 is composed of a first negative lens and a second negative lens whose surfaces facing each other are concave, and the first negative lens and the second negative lens. By forming a positive air lens with a negative lens, spherical aberration occurring on the optical axis and astigmatism occurring outside the optical axis are effectively corrected, and image-side telecentricity is realized.
In addition, since the laser beam irradiation apparatus according to the present invention includes the condenser configured by the image side telecentric objective lens, the irradiated pulse laser beam is directed to the optical axis from the center to the periphery of the image side telecentric objective lens. Since it becomes parallel and the incident angle with respect to the workpiece becomes vertical, the machining hole can be formed with uniform quality. Therefore, even if the workpiece is a wafer having a diameter of, for example, 200 mm, it is possible to realize accurate and high throughput laser processing from the center to the periphery.
以下、本発明に従って構成された像側テレセントリック対物レンズおよびその像側テレセントリック対物レンズを備えたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Preferred embodiments of an image side telecentric objective lens configured according to the present invention and a laser processing apparatus including the image side telecentric objective lens will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工装置は、静止基台2と、該静止基台2に矢印Xで示すX軸方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構3と、静止基台2にX軸方向と直交する矢印Yで示すY軸方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構4と、該レーザー光線照射ユニット支持機構4に矢印Zで示すZ軸方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット5とを具備している。
FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus constructed according to the present invention. A laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a stationary base 2, a
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール31、31と、該案内レール31、31上に矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動可能に配設された第1の滑動ブロック32と、該第1の滑動ブロック32上にY軸方向に移動可能に配設された第2の滑動ブロック33と、該第2の滑動ブロック33上に円筒部材34によって支持されたカバーテーブル35と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル36を具備している。このチャックテーブル36は多孔性材料から形成された吸着チャック361を具備しており、吸着チャック361上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル36は、円筒部材34内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル36には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ362が配設されている。
The
上記第1の滑動ブロック32は、その下面に上記一対の案内レール31、31と嵌合する一対の被案内溝321、321が設けられているとともに、その上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール322、322が設けられている。このように構成された第1の滑動ブロック32は、被案内溝321、321が一対の案内レール31、31に嵌合することにより、一対の案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第1の滑動ブロック32を一対の案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動させるためのX軸方向移動手段37を具備している。このX軸方向移動手段37は、上記一対の案内レール31と31の間に平行に配設された雄ネジロッド371と、該雄ネジロッド371を回転駆動するためのパルスモータ372等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド371は、その一端が上記静止基台2に固定された軸受ブロック373に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ372の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド371は、第1の滑動ブロック32の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ372によって雄ネジロッド371を正転および逆転駆動することにより、第1の滑動ブロック32は案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
The first sliding
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル36のX軸方向移動量即ちX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段374を備えている。このX軸方向位置検出手段374は、案内レール31に沿って配設されたリニアスケール374aと、第1の滑動ブロック32に配設され第1の滑動ブロック32とともにリニアスケール374aに沿って移動する読み取りヘッド374bとからなっている。このX軸方向位置検出手段374の読み取りヘッド374bは、図示の実施形態においては1μm毎に1パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のX軸方向移動量即ちX軸方向の位置を検出する。なお、上記X軸方向移動手段37の駆動源としてパルスモータ372を用いた場合には、パルスモータ372に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル36の移動量即ちX軸方向の位置を検出することもできる。また、上記X軸方向移動手段37の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のX軸方向移動量即ちX軸方向の位置を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes X-axis direction position detecting means 374 for detecting the amount of movement of the chuck table 36 in the X-axis direction, that is, the X-axis direction position. The X-axis direction position detecting means 374 moves along the
上記第2の滑動ブロック33は、その下面に上記第1の滑動ブロック32の上面に設けられた一対の案内レール322、322と嵌合する一対の被案内溝331、331が設けられており、この被案内溝331、331を一対の案内レール322、322に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構3は、第2の滑動ブロック33を第1の滑動ブロック32に設けられた一対の案内レール322、322に沿ってY軸方向に移動させるための第1のY軸方向移動手段38を具備している。この第1のY軸方向移動手段38は、上記一対の案内レール322と322の間に平行に配設された雄ネジロッド381と、該雄ネジロッド381を回転駆動するためのパルスモータ382等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド381は、その一端が上記第1の滑動ブロック32の上面に固定された軸受ブロック383に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ382の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド381は、第2の滑動ブロック33の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ382によって雄ネジロッド381を正転および逆転駆動することにより、第2の滑動ブロック33は案内レール322、322に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
The second sliding
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第2の滑動ブロック33のY軸方向移動量即ちY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段384を備えている。このY軸方向位置検出手段384は、案内レール322に沿って配設されたリニアスケール384aと、第2の滑動ブロック33に配設され第2の滑動ブロック33とともにリニアスケール384aに沿って移動する読み取りヘッド384bとからなっている。このY軸方向位置検出手段384の読み取りヘッド384bは、図示の実施形態においては1μm毎に1パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のY軸方向移動量即ちY軸方向の位置を検出する。なお、上記第1のY軸方向移動手段38の駆動源としてパルスモータ382を用いた場合には、パルスモータ382に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル36のY軸方向移動量即ちY軸方向の位置を検出することもできる。また、上記第1のY軸方向移動手段38の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のY軸方向移動量即ちY軸方向の位置を検出することもできる。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes Y-axis direction position detection means 384 for detecting the amount of movement of the second sliding
上記レーザー光線照射ユニット支持機構4は、静止基台2上に矢印Yで示す割り出し送り方向(Y軸方向)に沿って平行に配設された一対の案内レール41、41と、該案内レール41、41上にY軸方向に移動可能に配設された可動支持基台42を具備している。この可動支持基台42は、案内レール41、41上に移動可能に配設された移動支持部421と、該移動支持部421に取り付けられた装着部422とからなっている。装着部422は、一側面にチャックテーブル36の保持面に対して垂直なZ軸方向に延びる一対の案内レール423、423が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構4は、可動支持基台42を一対の案内レール41、41に沿ってY軸方向に移動させるための第2のY軸方向移動手段43を具備している。この第2のY軸方向移動手段43は、上記一対の案内レール41、41の間に平行に配設された雄ネジロッド431と、該雄ネジロッド431を回転駆動するためのパルスモータ432等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド431は、その一端が上記静止基台2に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ432の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド431は、可動支持基台42を構成する移動支持部421の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ432によって雄ネジロッド431を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台42は案内レール41、41に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
The laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a pair of
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51と、該ユニットホルダ51に取り付けられたレーザー光線照射手段52を具備している。ユニットホルダ51は、上記装着部422に設けられた一対の案内レール423、423に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝511、511が設けられており、この被案内溝511、511を上記案内レール423、423に嵌合することにより、Z軸方向に移動可能に支持される。
The laser
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51と、該ユニットホルダ51に取り付けられたレーザー光線照射手段52を具備している。ユニットホルダ51は、上記装着部422に設けられた一対の案内レール423、423に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝511、511が設けられており、この被案内溝511、511を上記案内レール423、423に嵌合することにより、Z軸方向に移動可能に支持される。
The laser
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット5は、ユニットホルダ51を一対の案内レール423、423に沿ってZ軸方向に移動させるための集光点位置調整手段としてのZ軸方向移動手段53を具備している。Z軸方向移動手段53は、一対の案内レール423、423の間に配設された雄ネジロッド(図示せず)と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ532等の駆動源を含んでおり、パルスモータ532によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ51およびレーザー光線照射手段52を案内レール423、423に沿ってZ軸方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ532を正転駆動することによりレーザー光線照射手段52を上方に移動し、パルスモータ532を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段52を下方に移動するようになっている。
The laser
図示のレーザー光線照射手段52は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング521を含んでいる。ケーシング521内には図2に示すようにパルスレーザー光線発振手段6と、パルスレーザー光線発振手段6から発振されパルスレーザー光線の光軸をX軸方向およびY軸方向に偏向するスキャナー7と、該スキャナー7によって光軸が偏向されたレーザー光線を集光してチャックテーブル36に保持された被加工物に照射する像側テレセントリック対物レンズで構成された集光器8とを具備している。
The illustrated laser beam application means 52 includes a
上記パルスレーザー光線発振手段6は、パルスレーザー光線発振器61と、これに付設された繰り返し周波数設定手段62とから構成されている。パルスレーザー光線発振器61は、図示の実施形態においてはYVO4レーザーまたはYAGレーザー発振器からなり、シリコン等の被加工物に対して吸収性を有する波長(例えば355nm)のパルスレーザー光線LBを発振する。繰り返し周波数設定手段62は、パルスレーザー光線発振器61から発振されるパルスレーザー光線の周波数を設定する。
The pulse laser beam oscillation means 6 is composed of a pulse
スキャナー7は、図示の実施形態においてはガルバノミラーによって構成され、後述する制御手段によって制御され、パルスレーザー光線発振器61から発振されるパルスレーザー光線をX軸方向およびY軸方向に揺動して集光器8に導く。なお、スキャナー7としては、ポリゴンミラーやピエゾミラーを用いることができる。
The
次に、上記像側テレセントリック対物レンズで構成された集光器8について、図3乃至図8を参照して説明する。
図3乃至図8に示す像側テレセントリック対物レンズで構成された集光器8は、それぞれ上記スキャナー7である投光側から順次配設される負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有す第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とからなっている。第1レンズ群G1は、互いに対向する面が凹面を有する第1の負レンズG1-1と第2の負レンズG1-2により正の空気レンズG1-3を構成している。第2レンズ群G2は、少なくとも4枚の正レンズによって構成される。第3レンズ群G3は、少なくとも1枚の負レンズによって構成される。なお各レンズは、合成石英によって形成されている。
Next, the
The
上述したように屈折力を有する第1レンズ群G1と正の屈折力を有す第2レンズ群G2および負の屈折力を有する第3レンズ群G3によって構成された像側テレセントリック対物レンズは、光学系の合成焦点距離をF、第1レンズ群G1の合成焦点距離をF1、第1レンズ群G1の空気レンズG1-3の焦点距離をFa、第2レンズ群G2の合成焦点距離をF2、第3レンズ群G3の合成焦点距離をF3としたとき、
0.9<│F1/F2│<3.4 ・・・・・(1)
1.2<|F3/F2│<5.0 ・・・・・(2)
1.3<│F/Fa│<2.55 ・・・・・(3)
の条件を満足することが重要である。
As described above, the image-side telecentric objective lens constituted by the first lens group G1 having refractive power, the second lens group G2 having positive refractive power, and the third lens group G3 having negative refractive power is optical. The combined focal length of the system is F, the combined focal length of the first lens group G1 is F1, the focal length of the air lens G1-3 of the first lens group G1 is Fa, and the combined focal length of the second lens group G2 is F2. 3 When the combined focal length of the lens group G3 is F3,
0.9 <│F1 / F2│ <3.4 (1)
1.2 <| F3 / F2 | <5.0 (2)
1.3 <│F / Fa│ <2.55 (3)
It is important to satisfy these conditions.
また、上記第1レンズ群G1の第1の負レンズG1-1の焦点距離をf11、第2の負レンズG1-2の焦点距離をf12としたとき、
0.35<f11/f12<7.1・・・・・(4)
の条件を満足することが望ましい。
更に、開口絞り(スキャナー7)から第1レンズ群G1の第1の負レンズG1-1までの距離をL1としたとき、
L1/F<0.51 ・・・・・・・・・・(5)
の条件を満足することが望ましい。
When the focal length of the first negative lens G1-1 in the first lens group G1 is f11 and the focal length of the second negative lens G1-2 is f12,
0.35 <f11 / f12 <7.1 (4)
It is desirable to satisfy the following conditions.
Furthermore, when the distance from the aperture stop (scanner 7) to the first negative lens G1-1 of the first lens group G1 is L1,
L1 / F <0.51 (5)
It is desirable to satisfy the following conditions.
図3乃至図8に示す像側テレセントリック対物レンズは、それぞれ上述した条件式(1)(2)(3)(4)(5)を満足するように以下に示す数値実施例のように構成されている。なお、数値実施例に記載した記号の意味は次の通りである。
m:スキャナー7である投光側からみた各レンズの面番号
ri:各レンズ面の曲率半径(mm)
di:各レンズの厚みおよび間隔(mm)
n:各レンズの屈折率
The image side telecentric objective lens shown in FIGS. 3 to 8 is configured as in the following numerical examples so as to satisfy the conditional expressions (1), (2), (3), (4), and (5) described above. ing. In addition, the meaning of the symbol described in the numerical Example is as follows.
m: Surface number of each lens viewed from the light projecting side of the
ri: radius of curvature of each lens surface (mm)
di: Thickness and spacing of each lens (mm)
n: Refractive index of each lens
図3に示す像側テレセントリック対物レンズの数値実施例1は次の通りである。
Numerical Example 1 of the image side telecentric objective lens shown in FIG. 3 is as follows.
図4に示す像側テレセントリック対物レンズの数値実施例2は次の通りである。
Numerical Example 2 of the image side telecentric objective lens shown in FIG. 4 is as follows.
図5に示す像側テレセントリック対物レンズの数値実施例3は次の通りである。
Numerical Example 3 of the image side telecentric objective lens shown in FIG. 5 is as follows.
図6に示す像側テレセントリック対物レンズの数値実施例4は次の通りである。
Numerical Example 4 of the image side telecentric objective lens shown in FIG. 6 is as follows.
図7に示す像側テレセントリック対物レンズの数値実施例5は次の通りである。
Numerical Example 5 of the image side telecentric objective lens shown in FIG. 7 is as follows.
図8に示す像側テレセントリック対物レンズの数値実施例6は次の通りである。
Numerical Example 6 of the image side telecentric objective lens shown in FIG. 8 is as follows.
上記数値実施例1乃至6に示した像側テレセントリック対物レンズの収差曲線図が図9乃至図14に示されている。図9の(a)は数値実施例1の球面収差を示し、図9の(b)は数値実施例1の非点収差を示している。図10の(a)は数値実施例2の球面収差を示し、図10の(b)は数値実施例2の非点収差を示している。図11の(a)は数値実施例3の球面収差を示し、図11の(b)は数値実施例3の非点収差を示している。図12の(a)は数値実施例4の球面収差を示し、図12の(b)は数値実施例4の非点収差を示している。図13の(a)は数値実施例5の球面収差を示し、図13の(b)は数値実施例5の非点収差を示している。図14の(a)は数値実施例6の球面収差を示し、図14の(b)は数値実施例6の非点収差を示している。このように、図示の実施形態における像側テレセントリック対物レンズは、第1レンズ群G1を互いに対向する面が凹面を有する第1の負レンズG1-1と第2の負レンズG1-2とで構成し、第1の負レンズG1-1と第2の負レンズG1-2により正の空気レンズG1-3を形成することで、光軸上で発生する球面収差、光軸外で発生する非点収差を効果的に補正し、且つ像側テレセントリックを実現している。 Aberration curve diagrams of the image side telecentric objective lens shown in the numerical examples 1 to 6 are shown in FIGS. 9A shows the spherical aberration of Numerical Example 1, and FIG. 9B shows the astigmatism of Numerical Example 1. FIG. 10A shows the spherical aberration of Numerical Example 2, and FIG. 10B shows the astigmatism of Numerical Example 2. FIG. 11A shows the spherical aberration of Numerical Example 3, and FIG. 11B shows the astigmatism of Numerical Example 3. FIG. 12A shows the spherical aberration of Numerical Example 4, and FIG. 12B shows the astigmatism of Numerical Example 4. FIG. 13A shows the spherical aberration of Numerical Example 5, and FIG. 13B shows the astigmatism of Numerical Example 5. 14A shows the spherical aberration of Numerical Example 6, and FIG. 14B shows the astigmatism of Numerical Example 6. FIG. As described above, the image side telecentric objective lens in the illustrated embodiment includes the first negative lens G1-1 and the second negative lens G1-2 in which the first lens group G1 has a concave surface facing each other. Then, by forming the positive air lens G1-3 by the first negative lens G1-1 and the second negative lens G1-2, spherical aberration that occurs on the optical axis, astigmatism that occurs outside the optical axis. It effectively corrects aberrations and realizes image side telecentricity.
ここで、上述した条件式(1)(2)(3)(4)(5)における上限値および下限値の設定について説明する。
上記条件式(1)は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2のレンズ焦点距離の比を規定したものである。
条件式(1)の下限(0.9<│F1/F2│)に近づくと図7に示す数値実施例5のように第1レンズ群G1の負のパワーが強くなる(負の焦点距離が短くなる)。従って、条件式(1)の下限(0.9<│F1/F2│)を超える領域になると、第1レンズ群G1の負のパワーが強すぎるため、公差感度が厳しくなる。
条件式(1)の上限(│F1/F2│<3.5)に近づくと図4に示す数値実施例2のように第1レンズ群G1の負のパワーが弱くなる(負の焦点距離が長くなる)。従って、条件式(1)の上限(│F1/F2│<3.5)を超える領域になると、第1レンズ群G1の負のパワーが弱いため、像面湾曲収差の補正不足となり、収差性能が悪化する。また、この収差性能の悪化を第3レンズ群G3で補正するので、このレンズのパワーが非常に大きくなる。第3レンズ群G3は曲率半径を小さくし大きな湾曲面が必要なため、フランジバックが短くなる。これにより、レーザー加工によるデブリなどの不純物が付着しやすくなる。
Here, the setting of the upper limit value and the lower limit value in the conditional expressions (1), (2), (3), (4), and (5) described above will be described.
Conditional expression (1) defines the ratio of the lens focal lengths of the first lens group G1 and the second lens group G2.
As the lower limit of conditional expression (1) (0.9 <| F1 / F2 |) is approached, the negative power of the first lens group G1 becomes strong as in Example 5 shown in FIG. Shorter). Therefore, if the area exceeds the lower limit (0.9 <| F1 / F2 |) of the conditional expression (1), the negative power of the first lens group G1 is too strong, so that the tolerance sensitivity becomes severe.
When approaching the upper limit (| F1 / F2 | <3.5) of the conditional expression (1), the negative power of the first lens group G1 becomes weaker as in the numerical example 2 shown in FIG. become longer). Accordingly, if the region exceeds the upper limit (| F1 / F2 | <3.5) of the conditional expression (1), the negative power of the first lens group G1 is weak, so that the field curvature aberration is insufficiently corrected, and the aberration performance. Gets worse. Further, since the deterioration of the aberration performance is corrected by the third lens group G3, the power of this lens becomes very large. Since the third lens group G3 has a small radius of curvature and requires a large curved surface, the flange back is shortened. Thereby, impurities such as debris by laser processing are likely to adhere.
上記条件式(2)は、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3のレンズ焦点距離の比を規定したものである。
条件式(2)の下限(1.2<|F3/F2│)に近づくと図4に示す数値実施例2のように第3レンズ群G3の負のパワーが強くなる(負の焦点距離が短くなる)。従って、条件式(2)の下限(1.2<|F3/F2│)を超える領域になると、第3レンズ群G3の負のパワーが強すぎるため、公差感度が厳しくなる。
条件式(2)の上限(<|F3/F2│<5.0)に近づくと図5に示す数値実施例3のように第3レンズ群G3のフィールドフラットナーとしての役割が小さくなる。従って、条件式(2)の上限(<|F3/F2│<5.0)を超える領域になると、第3レンズ群G3のフィールドフラットナーとしての役割が小さく、像面湾曲収差が増大し、収差性能が悪化する。
Conditional expression (2) defines the ratio of the lens focal lengths of the second lens group G2 and the third lens group G3.
When approaching the lower limit (1.2 <| F3 / F2 |) of the conditional expression (2), the negative power of the third lens group G3 becomes strong as shown in Numerical Example 2 shown in FIG. Shorter). Therefore, in the region exceeding the lower limit (1.2 <| F3 / F2 |) of the conditional expression (2), the negative power of the third lens group G3 is too strong, so that the tolerance sensitivity becomes severe.
As the upper limit (<| F3 / F2 | <5.0) of conditional expression (2) is approached, the role of the third lens group G3 as a field flattener becomes smaller as in Numerical Example 3 shown in FIG. Therefore, when the region exceeds the upper limit (<| F3 / F2 | <5.0) of the conditional expression (2), the role of the third lens group G3 as a field flattener is small, and the field curvature aberration is increased. Aberration performance deteriorates.
上記条件式(3)は、光学系の合成焦点距離をFと第1レンズ群G1の空気レンズG1-3の焦点距離Faの比を規定したものである。
条件式(3)の下限(1.3<│F/Fa│)に近づくと図8に示す数値実施例6の収差曲線図(図14)のように収差補正効果が低下する。従って、条件式(3)の下限(1.3<│F/Fa│)を超える領域になると、十分な収差補正効果が得られず、第2レンズ群G2で発生する諸収差の補正が困難となる。
条件式(3)の上限(│F/Fa│<2.55)に近づくと図6に示す数値実施例4のように第1レンズ群G1の第2の負レンズG1-2が同心に近い強い湾曲レンズ形状となる。従って、条件式(3)の上限(│F/Fa│<2.55)を超える領域になると、ほとんどパワーのない同心に近い強い湾曲レンズ形状が必要となる。従って、芯出しの難易度を示す所謂Z係数が小さくなりすぎ、加工困難となる。
Conditional expression (3) defines the ratio of the combined focal length F of the optical system to the focal length Fa of the air lens G1-3 of the first lens group G1.
As the lower limit (1.3 <| F / Fa |) of the conditional expression (3) is approached, the aberration correction effect decreases as shown in the aberration curve diagram (FIG. 14) of Numerical Example 6 shown in FIG. Therefore, if the region exceeds the lower limit (1.3 <| F / Fa |) of conditional expression (3), a sufficient aberration correction effect cannot be obtained, and correction of various aberrations occurring in the second lens group G2 is difficult. It becomes.
When approaching the upper limit (| F / Fa | <2.55) of the conditional expression (3), the second negative lens G1-2 of the first lens group G1 is nearly concentric as in Numerical Example 4 shown in FIG. Strong curved lens shape. Therefore, if the region exceeds the upper limit (| F / Fa | <2.55) of the conditional expression (3), a strong curved lens shape close to concentricity with almost no power is required. Therefore, the so-called Z coefficient indicating the difficulty of centering becomes too small, making it difficult to process.
上記条件式(4)は、第1レンズ群G1の第1の負レンズG1-1の焦点距離f11と第2の負レンズG1-2の焦点距離f12の比を規定したものである。
条件式(4)の下限(0.3<f11/f12)に近づくと図6に示す数値実施例4のように第1レンズ群G1の第2の負レンズG1-2が同心に近い強い湾曲レンズ形状となる。従って、条件式(4)の下限(0.3<f11/f12)を超える領域になると、第1レンズ群G1の第2の負レンズG1-2のパワーがほとんどなく、同心に近いレンズ形状となる。このため、芯出しの難易度を示す所謂Z係数が小さくなりすぎ、加工困難となる。
条件式(4)の上限(f11/f12<7.1)に近づくと図7に示す数値実施例5のように第1レンズ群G1の第1の負レンズG1-1が同心に近い強い湾曲レンズ形状となる。従って、条件式(4)の上限(f11/f12<7.1)を超える領域になると、第1レンズ群G1の第1の負レンズG1-1の加工が困難となる。更に、下限値と異なる点は、比較的光線が広がった位置に負のパワーの第2の負レンズG1-2が配置されるため、公差感度が厳しくなる。
Conditional expression (4) defines the ratio between the focal length f11 of the first negative lens G1-1 and the focal length f12 of the second negative lens G1-2 in the first lens group G1.
When approaching the lower limit (0.3 <f11 / f12) of the conditional expression (4), the second negative lens G1-2 of the first lens group G1 is strongly concentric as shown in Numerical Example 4 shown in FIG. It becomes a lens shape. Accordingly, when the region exceeds the lower limit (0.3 <f11 / f12) of the conditional expression (4), the second negative lens G1-2 in the first lens group G1 has almost no power and has a lens shape close to concentricity. Become. For this reason, the so-called Z coefficient indicating the difficulty of centering becomes too small, making it difficult to process.
When the upper limit (f11 / f12 <7.1) of the conditional expression (4) is approached, the first negative lens G1-1 of the first lens group G1 has a strong curvature close to concentricity as in Numerical Example 5 shown in FIG. It becomes a lens shape. Accordingly, when the region exceeds the upper limit (f11 / f12 <7.1) of the conditional expression (4), it is difficult to process the first negative lens G1-1 of the first lens group G1. Further, the difference from the lower limit value is that the tolerance sensitivity becomes strict because the second negative lens G1-2 having a negative power is disposed at a position where the light beam spreads relatively.
上記条件式(5)は、光学系の合成焦点距離をFに対する開口絞り(スキャナー7)から第1レンズ群G1の第1の負レンズG1-1までの距離L1の比を規定したものである。
この場合、スキャナー7が第1レンズ群G1の第1の負レンズG1-1に近づく程、異なる画角に対して光線が低い位置を透過するため収差補正が容易となる。更に、第1の負レンズG1-1の口径も小さくできる。従って、スキャナー7は配置が許す限り第1の負レンズG1-1に近い方がよい。このため、下限値はない。
上記条件式(5)の上限(L1/F<0.51)を超える領域になると、第1レンズ群G1のパワーを小さくしないと光線がより高い位置を透過するため収差補正が困難となる。従って、できる限り第1レンズ群G1のパワーを小さくする必要があり、像面湾曲収差の補正不足となり、収差性能が悪化する。
Conditional expression (5) defines the ratio of the distance L1 from the aperture stop (scanner 7) to the first negative lens G1-1 of the first lens group G1 with respect to F as the combined focal length of the optical system. .
In this case, the closer the
If the region exceeds the upper limit (L1 / F <0.51) of the conditional expression (5), it is difficult to correct the aberration because the light passes through a higher position unless the power of the first lens group G1 is reduced. Therefore, it is necessary to make the power of the first lens group G1 as small as possible, and the correction of the field curvature aberration becomes insufficient, and the aberration performance deteriorates.
図1に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、ケーシング521の前端部に配設され上記レーザー光線照射手段52によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段11を備えている。この撮像手段11は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子(CCD)の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
Referring back to FIG. 1, the laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes an
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図15に示す制御手段20を具備している。制御手段20はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)201と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)202と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)203と、カウンター204と、入力インターフェース205および出力インターフェース206を備えている。制御手段20の入力インターフェース205には、上記X軸方向位置検出手段374、Y軸方向位置検出手段384および撮像手段11等からの検出信号が入力される。そして、制御手段20の出力インターフェース206からは、上記パルスモータ372、パルスモータ382、パルスモータ432、パルスモータ532、パルスレーザー光線照射手段52のパルスレーザー光線発振手段6、スキャナー7等に制御信号を出力する。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a control means 20 shown in FIG. The control means 20 is configured by a computer, and a central processing unit (CPU) 201 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 202 that stores control programs and the like, and a read / write that stores arithmetic results and the like. A random access memory (RAM) 203, a
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図16にはレーザー加工される被加工物としての半導体ウエーハ30の平面図が示されている。図16に示す半導体ウエーハ30は、例えば厚みが100μmのシリコン基板300の表面300aに格子状に配列された複数の分割予定ライン301によって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイス302がそれぞれ形成されている。この各デバイス302は、全て同一の構成をしている。デバイス302の表面にはそれぞれ図17に示すように複数のボンディングパッド303(303a〜303j)が形成されている。このボンディングパッド303(303a〜303j)は、図示の実施形態においてはアルミニウムによって形成されている。なお、図示の実施形態においては、303aと303f、303bと303g、303cと303h、303dと303i、303eと303jは、X方向位置が同一である。このように各デバイス302に形成されたボンディングパッド303(303a〜303j)のX,Y座標値は、その設計値のデータが上記ランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納されている。また、半導体ウエーハ30の中心S(図16参照)のX,Y座標値の設計値のデータが上記ランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納されている。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
FIG. 16 shows a plan view of a
上述したレーザー加工装置を用い、半導体ウエーハ30に形成された各デバイス302のボンディングパッド303(303a〜303j)部にレーザー加工孔(ビアホール)を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
半導体ウエーハ30は、図18に示すように環状のフレーム40に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ50に表面300aを貼着する。従って、半導体ウエーハ30は、裏面300bが上側となる。このようにして環状のフレーム40に保護テープ50を介して支持された半導体ウエーハ30は、図1に示すレーザー加工装置のチャックテーブル36上に保護テープ50側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハ30は、保護テープ50を介してチャックテーブル36上に吸引保持される。従って、半導体ウエーハ30は、裏面300bを上側にして保持される。また、環状のフレーム40は、クランプ362によって固定される。
An embodiment of laser processing in which a laser processing hole (via hole) is formed in the bonding pad 303 (303a to 303j) of each
As shown in FIG. 18, the
上述したように半導体ウエーハ30を吸引保持したチャックテーブル36は、加工送り手段37によって撮像手段11の直下に位置付けられる。チャックテーブル36が撮像手段11の直下に位置付けられると、チャックテーブル36上の半導体ウエーハ30は、図9に示す座標位置に位置付けられた状態となる。この状態で、チャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ30に形成されている格子状の分割予定ライン301がX軸方向とY軸方向に平行に配設されているか否かのアライメント工程を実施する。即ち、撮像手段11によってチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハ30を撮像し、パターンマッチング等の画像処理を実行してアライメント作業を行う。このとき、半導体ウエーハ30の分割予定ライン301が形成されている表面300aは下側に位置しているが、撮像手段11が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子(赤外線CCD)等で構成された撮像手段を備えているので、半導体ウエーハ30の裏面300bから透かして分割予定ライン301を撮像することができる。このようにしてアライメント工程が実施されたチャックテーブル36上の半導体ウエーハ30は、図19に示す座標値に位置付けられたことになる。
As described above, the chuck table 36 that sucks and holds the
次に、半導体ウエーハ30の各デバイス302に形成された各ボンディングパッド303(303a〜303j)部にレーザー加工孔(ビアホール)を穿孔する穿孔工程を実施する。穿孔工程は、先ずX軸方向移動手段37および第1のY軸方向移動手段38を作動してチャックテーブル36を移動し、上記ランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納されている図19に示す半導体ウエーハ30の中心Sの座標値を、図20の(a)で示すようにレーザー光線照射手段52の集光器8の直下に位置付ける。そして、制御手段20は、パルスレーザー光線照射手段52のパルスレーザー光線発振手段6を作動するとともにスキャナー7を制御し、上述した像側テレセントリック対物レンズで構成された集光器8から上記ランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納されている各デバイス302に形成された各ボンディングパッド303(303a〜303j)部の座標値にパルスレーザー光線を照射する。そして、各ボンディングパッド303(303a〜303j)部に例えば100ショットのパルスレーザー光線を照射する。この結果、図20の(b)で示すように半導体ウエーハ30に形成されたデバイス302設けられている全てのボンディングパッド303a〜303j部(加工位置)に1回の穿孔工程において加工孔304を形成することができる。
Next, a drilling step of drilling laser processed holes (via holes) in the bonding pad 303 (303a to 303j) portion formed in each
なお、上記穿孔工程における加工条件は、例えば下記の通り設定されている。
光源 :LD励起QスイッチNd:YVO4
波長 :355nm
平均出力 :4W
繰り返し周波数 :50〜100kHz
集光スポット径 :φ50μm
The processing conditions in the drilling step are set as follows, for example.
Light source: LD excitation Q switch Nd: YVO4
Wavelength: 355nm
Average output: 4W
Repetition frequency: 50-100kHz
Condensing spot diameter: φ50μm
以上のように、上述した実施形態における像側テレセントリック対物レンズは、第1レンズ群G1を互いに対向する面が凹面を有する第1の負レンズG1-1と第2の負レンズG1-2とで構成し、第1の負レンズG1-1と第2の負レンズG1-2により正の空気レンズG1-3を形成することで、光軸上で発生する球面収差、光軸外で発生する非点収差を効果的に補正し、且つ像側テレセントリックを実現している。図3に示す像側テレセントリック対物レンズにおいては、光学系の合成焦点距離Fが307.7mm、画角が21.0度において、ペッツバール半径は約110000mm、テレセントリック角度(被加工物の表面に対する垂線との差の角度)は±0.1度以内に収めることができる。これにより、照射されるパルスレーザー光線が像側テレセントリック対物レンズの中心から周辺まで光軸に対して平行となり、被加工物である半導体ウエーハ30に対する入射角が垂直となるため、均一な品質で加工孔304を形成することができる。従って、直径が200mmの半導体ウエーハであっても、中心から周辺まで正確で且つスループットの高いレーザー加工を実現することができる。
As described above, the image-side telecentric objective lens in the above-described embodiment includes the first negative lens G1-1 and the second negative lens G1-2 in which the first lens group G1 has a concave surface facing each other. By constructing and forming the positive air lens G1-3 by the first negative lens G1-1 and the second negative lens G1-2, spherical aberration occurring on the optical axis, non-occurrence occurring outside the optical axis Astigmatism is effectively corrected and image side telecentricity is realized. In the image side telecentric objective lens shown in FIG. 3, when the combined focal length F of the optical system is 307.7 mm, the angle of view is 21.0 degrees, the Petzval radius is about 110000 mm, the telecentric angle (perpendicular to the surface of the workpiece) (The difference angle) can be within ± 0.1 degrees. Thus, the irradiated pulse laser beam is parallel to the optical axis from the center to the periphery of the image side telecentric objective lens, and the incident angle with respect to the
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
31:案内レール
36:チャックテーブル
37:X軸方向移動手段
374:X軸方向位置検出手段
38:第1のY軸方向移動手段
384:Y軸方向位置検出手段
4:レーザー光線照射ユニット支持機構
41:案内レール
42:可動支持基台
43:第2のY軸方向移動手段
5:レーザー光線照射ユニット
51:ユニットホルダ
52:レーザー光線照射手段
53:Z軸方向移動手段
6:パルスレーザー光線発振手段
7:スキャナー
8:集光器
11:撮像手段
20:制御手段
30:半導体ウエーハ
301:分割予定ライン
302:デバイス
303:ボンディングパッド
304:加工孔
40:環状のフレーム
50:保護テープ
2: stationary base 3: chuck table mechanism 31: guide rail 36: chuck table 37: X-axis direction moving means 374: X-axis direction position detecting means 38: first Y-axis direction moving means 384: Y-axis direction position detecting Means 4: Laser beam irradiation unit support mechanism 41: Guide rail 42: Movable support base 43: Second Y-axis direction moving means
5: Laser beam irradiation unit 51: Unit holder 52: Laser beam irradiation means 53: Z-axis direction moving means 6: Pulse laser beam oscillation means 7: Scanner 8: Condenser 11: Imaging means 20: Control means 30: Semiconductor wafer 301: Division Scheduled line 302: Device 303: Bonding pad 304: Processing hole 40: Ring frame 50: Protective tape
Claims (7)
投光側から順次配設される負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを具備し、該第1レンズ群G1は互いに対向する面が凹面を有する第1の負レンズと第2の負レンズにより正の空気レンズを構成しており、光学系の合成焦点距離をF、該第1レンズ群G1の合成焦点距離をF1、該第1レンズ群G1の空気レンズの焦点距離をFa、該第2レンズ群G2の合成焦点距離をF2、該第3レンズ群G3の合成焦点距離をF3としたとき、
0.9<│F1/F2│<3.5
1.2<│F3/F2│<5.0
1.3<│F/Fa│<2.55
の条件を満足することを特徴とする像側テレセントリック対物レンズ。 An image side telecentric objective lens in which the optical axis of light incident from the light projecting side is emitted to the image side in parallel with the optical axis of the lens,
A first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a negative refractive power, which are sequentially arranged from the light projecting side. In the first lens group G1, a positive air lens is constituted by a first negative lens and a second negative lens having concave surfaces facing each other, the combined focal length of the optical system being F, The combined focal length of the lens group G1 is F1, the focal length of the air lens of the first lens group G1 is Fa, the combined focal length of the second lens group G2 is F2, and the combined focal length of the third lens group G3 is F3. When
0.9 <│F1 / F2│ <3.5
1.2 <│F3 / F2│ <5.0
1.3 <│F / Fa│ <2.55
An image-side telecentric objective lens characterized by satisfying the following conditions.
0.3<f11/f12<7.1
の条件を満足する請求項1記載の像側テレセントリック対物レンズ。 When the focal length of the first negative lens of the first lens group G1 is f11 and the focal length of the second negative lens is f12,
0.3 <f11 / f12 <7.1
The image side telecentric objective lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
L1/F<0.51
の条件を満足する請求項1又は2記載の像側テレセントリック対物レンズ。 When the distance from the aperture stop to the first negative lens of the first lens group G1 is L1,
L1 / F <0.51
The image side telecentric objective lens according to claim 1 or 2, wherein the following condition is satisfied.
該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によって発振されたレーザー光線の光軸を偏向するスキャナーと、該スキャナーによって光軸が偏向されたレーザー光線を集光してチャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、を具備し、
該集光器は、投光側から順次配設される負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを具備し、該第1レンズ群G1は互いに対向する面が凹面を有する第1の負レンズと第2の負レンズにより正の空気レンズを構成しており、光学系の合成焦点距離をF、該第1レンズ群G1の合成焦点距離をF1、該第1レンズ群G1の空気レンズの焦点距離をFa、該第2レンズ群G2の合成焦点距離をF2、該第3レンズ群G3の合成焦点距離をF3としたとき、
0.9<│F1/F2│<3.5
1.2<│F3/F2│<5.0
1.3<│F/Fa│<2.55
の条件を満足する像側テレセントリック対物レンズによって構成されている、
ことを特徴とするレーザー光線照射装置。 In a laser processing apparatus comprising: a chuck table for holding a workpiece; and a laser beam irradiation means for irradiating a workpiece with a laser beam to the workpiece held on the chuck table.
The laser beam irradiation means includes a laser beam oscillator that oscillates a laser beam, a scanner that deflects the optical axis of the laser beam oscillated by the laser beam oscillator, and collects the laser beam whose optical axis is deflected by the scanner and holds it on the chuck table. And a condenser for irradiating the processed workpiece,
The concentrator includes a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens having a negative refractive power, which are sequentially arranged from the light projecting side. The first lens group G1 includes a first negative lens having a concave surface and a second negative lens constituting a positive air lens, and a combined focal length of the optical system. F, the combined focal length of the first lens group G1 is F1, the focal length of the air lens of the first lens group G1 is Fa, the combined focal length of the second lens group G2 is F2, and the third lens group G3 When the combined focal length of F3 is
0.9 <│F1 / F2│ <3.5
1.2 <│F3 / F2│ <5.0
1.3 <│F / Fa│ <2.55
It is constituted by an image side telecentric objective lens that satisfies the conditions of
The laser beam irradiation apparatus characterized by the above-mentioned.
0.3<f11/f12<7.1
の条件を満足する請求項5記載のレーザー光線照射装置。 When the focal length of the first negative lens of the first lens group G1 is f11 and the focal length of the second negative lens is f12,
0.3 <f11 / f12 <7.1
The laser beam irradiation apparatus of Claim 5 which satisfies the conditions of.
L1/F<0.51
の条件を満足する請求項5又は6記載のレーザー光線照射装置。 When the scanner is an aperture stop and the distance to the first negative lens in the first lens group G1 is L1,
L1 / F <0.51
The laser beam irradiation apparatus according to claim 5 or 6, which satisfies the following condition.
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