JP2023021607A - Light irradiation device and light irradiation method - Google Patents
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Abstract
Description
本願明細書に開示される技術は、照射された光を検出する技術に関するものである。 The technology disclosed in this specification relates to technology for detecting emitted light.
従来から、レーザー光照射などの光照射によって対象物を加工する光加工技術が用いられている(たとえば、特許文献1を参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical processing technique for processing an object by light irradiation such as laser light irradiation has been used (see
上記の光加工技術において加工精度を高めるためには、光が照射される位置が高い精度で制御されることが重要である。 In order to improve the processing accuracy in the above optical processing technology, it is important to control the position irradiated with light with high accuracy.
光が照射される位置の検出方法として、たとえば、エリアカメラで光を撮像することによって光が照射される位置を検出する方法があった。しかしながら、光が照射される箇所に配置される部材または光学素子に損傷が蓄積することによって、特に、レーザー光などの高強度の光を検出する場合には、検出精度が低下してしまうという問題があった。 As a method of detecting the position irradiated with light, for example, there is a method of detecting the position irradiated with light by capturing an image of the light with an area camera. However, the accumulation of damage to the members or optical elements placed where the light is irradiated lowers the detection accuracy, especially when high-intensity light such as laser light is detected. was there.
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、光が照射されることに起因する検出精度の低下を抑制するための技術である。 The technology disclosed in the specification of the present application has been made in view of the problems described above, and is a technology for suppressing deterioration in detection accuracy caused by light irradiation.
本願明細書に開示される技術の第1の態様である光照射装置は、少なくとも一部が透明性材料で構成されるステージと、前記ステージの上面に光を照射するための少なくとも1つの光照射部とを備え、前記ステージには、前記光を透過させるための透光部と、前記光を散乱させるための少なくとも1つの散乱部とが設けられ、前記透光部を透過した前記光および前記散乱部において散乱された前記光のうちの少なくとも一方を検出するための検出部と、検出される前記光の光量に基づいて、前記透光部および前記散乱部のうちの少なくとも一方の位置を特定する特定部とをさらに備える。 A light irradiation device, which is a first aspect of the technology disclosed in the present specification, includes a stage at least partly made of a transparent material, and at least one light irradiation device for irradiating an upper surface of the stage with light. The stage is provided with a light-transmitting portion for transmitting the light and at least one scattering portion for scattering the light, and the light transmitted through the light-transmitting portion and the a detection unit for detecting at least one of the light scattered by the scattering unit; and a position of at least one of the translucent unit and the scattering unit based on the amount of the detected light. and a specifying unit to be used.
本願明細書に開示される技術の第2の態様である光照射装置は、第1の態様である光照射装置に関連し、前記特定部は、検出される前記光の光量の違いに基づいて、前記透光部と前記散乱部との間の境界の位置を特定する。 A light irradiation device, which is a second aspect of the technology disclosed in the present specification, relates to the light irradiation device, which is the first aspect, wherein the specifying unit detects a , to locate the boundary between the translucent portion and the scattering portion.
本願明細書に開示される技術の第3の態様である光照射装置は、第1または2の態様である光照射装置に関連し、前記散乱部は、前記ステージの平面視で、2つの三角形の1つの頂点同士が連結されたバタフライ形状である。 A light irradiation device that is a third aspect of the technology disclosed in this specification relates to the light irradiation device that is the first or second aspect, and the scattering section is formed of two triangles in plan view of the stage. is a butterfly shape in which one vertices of are connected to each other.
本願明細書に開示される技術の第4の態様である光照射装置は、第1から3のうちのいずれか1つの態様である光照射装置に関連し、前記光照射部から照射される前記光がレーザー光である。 A light irradiation device that is a fourth aspect of the technology disclosed in the specification of the present application relates to the light irradiation device that is any one aspect of the first to third aspects, and the light emitted from the light irradiation unit The light is laser light.
本願明細書に開示される技術の第5の態様である光照射装置は、第1から4のうちのいずれか1つの態様である光照射装置に関連し、前記検出部は、前記透光部を透過した前記光および散乱部において散乱された前記光のうちの少なくとも一方を集光するための集光レンズを備える。 A light irradiation device according to a fifth aspect of the technology disclosed in this specification relates to the light irradiation device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the detection unit includes the light transmission unit and a condenser lens for condensing at least one of the light transmitted through and the light scattered by the scattering section.
本願明細書に開示される技術の第6の態様である光照射装置は、第5の態様である光照射装置に関連し、前記ステージが内包されるチャンバをさらに備え、前記チャンバ内が、真空または減圧雰囲気下であり、前記検出部は、前記集光レンズによって集光された前記光を前記チャンバの外部へ伝搬させるファイバーと、前記チャンバの外部に配置され、かつ、前記ファイバーによって伝搬された前記光を検出する光検出器とをさらに備える。 A light irradiation device according to a sixth aspect of the technology disclosed in the present specification is related to the light irradiation device according to the fifth aspect, further comprising a chamber containing the stage, wherein the chamber is filled with a vacuum. Alternatively, it is under a reduced pressure atmosphere, and the detection unit includes a fiber that propagates the light condensed by the condenser lens to the outside of the chamber, and a fiber that is arranged outside the chamber and propagated by the fiber and a photodetector that detects the light.
本願明細書に開示される技術の第7の態様である光照射方法は、透明性材料で構成されるステージの上面に光を照射する工程を備え、前記ステージには、前記光を透過させるための透光部と、前記光を散乱させるための少なくとも1つの散乱部とが設けられ、前記透光部を透過した前記光および前記散乱部において散乱された前記光のうちの少なくとも一方を検出する工程と、検出される前記光の光量に基づいて、前記透光部および前記散乱部のうちの少なくとも一方の位置を特定する工程とをさらに備える。 A light irradiation method according to a seventh aspect of the technology disclosed in the present specification includes a step of irradiating an upper surface of a stage made of a transparent material with light, and the stage has a structure for transmitting the light. and at least one scattering portion for scattering the light, and detect at least one of the light transmitted through the light transmitting portion and the light scattered in the scattering portion. and specifying the position of at least one of the translucent portion and the scattering portion based on the amount of light detected.
本願明細書に開示される技術の少なくとも第1、7の態様によれば、光が照射される散乱部が透明性材料で構成されるため、レーザー光などの高強度の光が照射される場合であっても、光が照射される箇所の損傷を軽減することができる。そのため、検出部によって検出される光の位置精度が低下しにくい。 According to at least the first and seventh aspects of the technology disclosed in the specification of the present application, since the scattering portion irradiated with light is made of a transparent material, when high-intensity light such as laser light is irradiated, Even so, it is possible to reduce damage to the portion irradiated with light. Therefore, the positional accuracy of the light detected by the detector is less likely to decrease.
また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。 Also, the objects, features, aspects, and advantages associated with the technology disclosed herein will become more apparent from the detailed description and accompanying drawings presented below.
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。 Embodiments will be described below with reference to the attached drawings. In the following embodiments, detailed features and the like are also shown for technical explanation, but they are examples, and not all of them are necessarily essential features for enabling the embodiments.
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化などが図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。 It should be noted that the drawings are shown schematically, and for the convenience of explanation, some omissions or simplifications of the configuration may be made in the drawings as appropriate. In addition, the mutual relationship of sizes and positions of configurations shown in different drawings is not necessarily described accurately and can be changed as appropriate. Also, in drawings such as plan views that are not cross-sectional views, hatching may be added to facilitate understanding of the contents of the embodiments.
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。 In addition, in the description given below, the same components are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, a detailed description thereof may be omitted to avoid duplication.
また、本願明細書に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 Also, in the descriptions in this specification, when a component is described as “comprising,” “including,” or “having,” unless otherwise specified, it is an exclusive term that excludes other components. not an expression.
また、本願明細書に記載される説明において、「第1の」または「第2の」などの序数が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態の内容はこれらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。 In addition, even if ordinal numbers such as “first” or “second” are used in the description given in this specification, these terms are used to understand the content of the embodiments. They are used for the sake of convenience, and the subject matter of the embodiments is not limited to the order or the like that can occur with these ordinal numbers.
また、本願明細書に記載される説明において、「…軸正方向」または「…軸負方向」などの表現は、図示される…軸の矢印に沿う方向を正方向とし、図示される…軸の矢印とは反対側の方向を負方向とするものである。 In addition, in the descriptions given in the specification of the present application, expressions such as “… positive direction of axis” or “… negative direction of axis” refer to the direction along the arrow of the illustrated , the direction opposite to the arrow is the negative direction.
また、本願明細書に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、たとえば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合と、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合とを含むものとする。 Also, expressions indicating relative or absolute positional relationships in the descriptions described herein, such as “in one direction”, “along one direction”, “parallel”, “perpendicular”, “center ”, “Concentric”, “Coaxial”, etc., unless otherwise specified, refer to cases where the positional relationship is strictly indicated, and cases where the angle or distance is displaced within a tolerance or equivalent function. shall include
また、本願明細書に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態が実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。 Also, in the descriptions provided herein, specific positions or orientations such as "top", "bottom", "left", "right", "side", "bottom", "front" or "back" are used for convenience in order to facilitate understanding of the content of the embodiments, and may be used when the embodiments are actually implemented. is independent of the position or orientation of
<実施の形態>
以下、本実施の形態に関する光照射装置について説明する。なお、以下の実施の形態においては、一例としてチャンバ内が真空または減圧雰囲気下とされる光照射装置が記載されるが、チャンバ内が真空でない場合にも、同様に適用可能である。
<Embodiment>
A light irradiation device according to this embodiment will be described below. In the following embodiments, as an example, a light irradiation apparatus in which the inside of the chamber is in a vacuum or a reduced pressure atmosphere is described, but the same can be applied even when the inside of the chamber is not in a vacuum.
<光照射装置の構成について>
図1は、本実施の形態に関する光照射装置1の構成の例を概略的に示す斜視図である。図1においては、真空チャンバ12を支持するチャンバフレーム、または、実際に接続される配線などは、便宜のため図示が省略されている。なお、本実施の形態における「真空」とは、基板Wの特性劣化を防止するために高真空(たとえば、0.00001Pa)であることが望ましいが、当該高真空に達しない真空度である場合も含むものとする。
<Regarding the configuration of the light irradiation device>
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the configuration of a
図1に例が示されるように、光照射装置1は、真空チャンバ12と、石定盤などの外部固定部14と、真空チャンバ12と外部固定部14とを接続する、たとえばステンレスなどで形成された伸縮性部材であるベローズ16Aと、真空チャンバ12内に光を照射する光照射部18と、真空チャンバ12内を減圧して真空状態にする真空ポンプ21と、光照射装置1のそれぞれの駆動部を制御する制御部22とを備える。上記では、伸縮性部材の例として、ステンレスなどで形成されたベローズが示されているが、求められる仕様に応じて、ステンレス以外の金属で形成された伸縮性部材が採用されてもよいし、樹脂などで形成された伸縮性部材が採用されてもよい。また、伸縮性部材の形状は、上記のベローズ16Aのような蛇腹形状でなくてもよい。
As an example is shown in FIG. 1, the
真空チャンバ12は、内部に基板Wが収容される空間を有する。処理対象となる基板Wには、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、有機EL(electroluminescence)表示装置などのflat panel display(FPD)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、電界放出ディスプレイ(field emission display、すなわち、FED)用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。なお、当該基板Wは、たとえば、上面に薄膜が形成された状態の基板である。
The
また、真空チャンバ12の側面には、基板Wを搬入および搬出する際に基板Wが通過するための開口部12Aが形成されている。開口部12Aは、真空チャンバ12が真空状態となる際に適宜閉じられる。真空チャンバ12の内部に収容される他の構成については、後述する。
An opening 12A is formed in the side surface of the
光照射部18は、真空チャンバ12内に収容された基板Wの上面に向けて光を照射する。この際、基板Wは後述の検出部62などによって、あらかじめ位置合わせがなされている。光照射部18は、たとえばレーザー光を照射することによって基板Wのアブレーション加工を行う。なお、光照射部18は、加工などの目的に応じて、たとえば電子線などの光を照射するものであってもよい。光照射部18は、図示しない照射窓(石英などで形成される透明板)を介して、真空チャンバ12の外部から真空チャンバ12内に収容された基板Wの上面に光を照射する。そして、真空チャンバ12内の基板Wが光照射部18に対して相対的に移動することによって、または、光照射部18における光学系の制御によって、光が基板Wの上面を走査する。また、光照射部18は、外部固定部14に固定された架台24の上面に配置される。
The
制御部22は、たとえば、ハードディスクドライブ(Hard disk drive、すなわち、HDD)、ランダムアクセスメモリ(random access memory、すなわち、RAM)、リードオンリーメモリ(read only memory、すなわち、ROM)、フラッシュメモリ、揮発性または不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはDVDなどを含むメモリ(記憶媒体)を含む記憶装置と、たとえば、当該記憶装置、外部のCD-ROM、外部のDVD-ROM、または、外部のフラッシュメモリなどに格納されたプログラムを実行する中央演算処理装置(central processing unit、すなわち、CPU)などの処理回路と、マウス、キーボード、タッチパネル、または、各種スイッチなどの、情報を入力することができる入力装置と、ディスプレイ、液晶表示装置、または、ランプなどの、情報を出力することができる出力装置とを含むことができる。
The
制御部22は、光照射部18における光源の出力および光が照射される方向の制御、または、真空ポンプ21の出力制御、さらには、後述するそれぞれの駆動部(たとえば、リニアモータ機構の駆動部またはリフトピン機構の駆動部)の駆動制御などを行う。また、制御部22は、後述のように、光照射部18から照射された光の検出値に基づいて、基板Wが配置されるステージの位置特定を行うことができる。
The
図2は、本実施の形態に関する光照射装置1の、真空チャンバ12の内部構成および周辺構成の例を示す断面図である。図2に例が示されるように、真空チャンバ12の内部には、基板Wが上面に配置されるステージ42と、Y軸方向に移動可能であり、かつ、ステージ42を下方から支持するスライダー44と、真空チャンバ12とは独立して外部固定部14に固定されたベース46と、ベース46に固定され、かつ、Y軸方向に延びるリニアガイド48と、スライダー44をリニアガイド48に沿ってY軸方向に移動させるリニアモータ機構50と、ステージ42に形成された貫通孔(ここでは図示せず)を貫通して基板Wを支持するリフトピン52Aを有するリフトピン機構52と、ステージ42の下方(図2におけるZ軸負方向側)に配置される検出部62とを備える。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the internal configuration and peripheral configuration of the
ステージ42は、基板Wの加工面を上方に向けつつ、基板Wを略水平に保持する。ステージ42の詳細な構成については後述する。ステージ42を支持するスライダー44がリニアモータ機構50によってY軸方向に移動し、また、光照射部18から照射される光がX軸方向に走査されることによって、平面視において基板Wの加工領域の全面を光によって走査することが可能となる。または、光照射部18から照射される光が、X軸方向およびY軸方向に走査されることによって、平面視において基板Wの加工領域の全面を光によって走査することが可能となる。なお、リフトピン機構52は、ベース46に固定される。
The
リニアモータ機構50は、真空チャンバ12の側面に形成された開口部12Bを介して、真空チャンバ12の側方に位置する外部固定部14に固定される。具体的には、リニアモータ機構50は、開口部12Bに溶接されるベローズ16Aの中を通る中空の柱状部材14Aの端部に固定される。この際、リニアモータ機構50に接続される配線などは、柱状部材14Aの内部を通って真空チャンバ12の外部に導出される。なお、外部固定部14に含まれる柱状部材14Aは、外部固定部14に含まれる外部部材14Bに固定される。また、柱状部材14Aは、真空チャンバ12の側面に接続されたベローズ16Aとは接触しない。
The
ベース46は、真空チャンバ12の底面に形成された開口部12Cを介して、真空チャンバ12の下方に位置する外部固定部14に固定される。具体的には、ベース46は、開口部12Cに溶接されるベローズ16Bの中を通る柱状部材14Cの端部に固定される。なお、外部固定部14に含まれる柱状部材14Cは、外部固定部14に含まれる外部部材14Bに固定される。また、柱状部材14Cは、真空チャンバ12の底面に接続されたベローズ16Bとは接触しない。
The
図2では、外部固定部14は、真空チャンバ12の側方および下方に渡って配置されるが、これらの位置における外部固定部14が連続していることは必須ではなく、これらの位置に分散して設けられていてもよいし、いずれかの位置のみに設けられていてもよい。また、真空チャンバ12は、ベローズ16Bとは別にチャンバフレーム(図示せず)によって鉛直方向下方から支持されて固定されるが、当該チャンバフレームは、外部固定部14とは独立して設けられる。
In FIG. 2, the
検出部62は、ステージ42の下方において、光照射部18から照射された光を検出可能である。検出部62の詳細な構成については後述する。
The
図3は、図2に例が示された構成のうち、主に光照射部18およびステージ42を示す斜視図である。図3においては、ステージ42の上面に基板Wが配置された状態が示されている。光照射部18は、図3におけるX軸方向に光の照射方向を走査可能であり、ステージ42がリニアモータ機構50(図2を参照)によってY軸方向に移動可能である。よって、光照射部18からステージ42の上面に照射される光は、基板Wの上面において矩形型の照射領域(光照射領域)を形成することができる。
FIG. 3 is a perspective view mainly showing the
図3に示されるように、ステージ42は、光照射部18によって光が照射される対象である基板Wが配置される対象配置領域42Aと、光照射部18によって照射される光の位置を校正するための領域である位置校正領域42Bとを備える。
As shown in FIG. 3, the
対象配置領域42Aは、対象配置領域42A内の特定の位置に基板Wを配置する。これによって、ステージ42と基板Wとの位置関係はあらかじめ特定される。位置校正領域42Bでは、光照射部18から位置校正領域42B内に照射される光の位置が検出部62(図2を参照)によって検出される。そして、位置校正領域42Bでは、対象配置領域42Aにおける基板Wに対する光加工処理に先立って、光照射部18から照射される光の方向の設定値と、検出された光の照射位置との対応関係が校正される。
The
位置校正領域42Bの少なくとも一部には、光を透過させる透光部142が設けられる。透光部142は、ガラス材料(SiO2)または透明性樹脂(たとえば、シリコン樹脂)などの透明性材料で構成される。透光部142は、位置校正領域42Bに対応するステージ42の上面から下面に至って設けられる。光照射部18から透光部142に照射された光は、ステージ42の上面から下面へ透過する。
At least part of the
透光部142には、少なくとも一部に少なくとも1つ(図3においては2つ)の散乱部142Aが設けられる。散乱部142Aは透明性材料で構成され、照射された光を散乱させつつ、反射または透過させる。散乱部142Aが設けられる位置は、ステージ42における特定の位置である。すなわち、ステージ42全体における散乱部142Aの位置は、あらかじめ特定されている。図3においては、それぞれの散乱部142Aは、光照射部18の光照射領域のX軸方向における端部に配置されているが、散乱部142Aが配置される位置は、ステージ42における特定の位置であればよく、光照射部18の光照射領域の端部に限られない。散乱部142Aは、入射する光を散乱させる性質を有し、たとえば、ガラス材料にブラスト加工を施す、または、フッ酸などを用いてフロスト加工を施すことによって得られる。図3においては、それぞれの散乱部142Aは、透光部142の上面に形成されているが、少なくとも1つの散乱部142Aが透光部142の下面に形成されていてもよい。
At least one (two in FIG. 3) scattering
なお、図3に示される場合では、対象配置領域42Aと位置校正領域42Bとが別々の領域とされているが、これらの領域は少なくとも一部が重なっていてもよい。すなわち、基板Wが配置される少なくとも一部の領域に透光部142が設けられていてもよい。そのような場合、たとえば、基板Wが配置されていない状態で、基板Wが配置される位置において、光照射部18から照射される光の位置の校正が行われてもよい。
In the case shown in FIG. 3, the
また、透光部142は、その全範囲において散乱部142Aが形成されていてもよい。すなわち、光が透過するのみである部分は存在せず、透光部142の全範囲において光の散乱が生じる場合であってもよい。
Further, the
また、図3において透光部142はX軸方向に延びて設けられており、X軸方向のそれぞれの端部に散乱部142Aが設けられているが、透光部142はX軸方向において複数箇所に分割されていてもよい。ただし、一体的に形成された透光部142において複数の散乱部142Aが設けられている場合(すなわち、図3に示される場合)には、透明性材料で透光部142が製造された際の複数の散乱部142A間の位置精度が維持された状態で、ステージ42に透光部142を取り付ける(図3の場合には、嵌め込む)ことができる。そのため、ステージ42に取り付ける際に散乱部142A間の位置ずれが生じないため、複数の散乱部142Aを用いて行われる校正の精度を高く維持することができる。
In FIG. 3, the
図4は、図2に例が示された構成のうち、主に光照射部18およびステージ42の構成の例を示す断面図である。図4に例が示されるように、光照射部18は、照射する光の方向をX軸方向およびY軸方向に制御するガルバノミラーまたはポリゴンミラーなどであるスキャナ18Aと、図示しない光源からの光を集光する集光レンズ18Bとを備える。図4において、集光レンズ18B、さらには、石英などで形成される照射窓20を介して照射される光は、たとえばレーザー光18Cである。レーザー光18Cは、スキャナ18Aの制御によってステージ42の上面に配置される基板WをX軸方向に走査可能である。ここで、光照射部18は、X軸方向およびY軸方向に光を制御可能であることが望ましいが、光照射部18は、X軸方向またはY軸方向のいずれかに光を制御可能であってもよい。
FIG. 4 is a sectional view mainly showing an example of the configuration of the
ステージ42は、位置校正領域42B(図3を参照)において形成される透光部142と、透光部142の上面に形成される散乱部142Aとを備える。光照射部18から照射されるレーザー光18Cは、X軸方向において少なくとも散乱部142Aに到達する範囲で走査可能である。
The
ステージ42の下方には、光を検出するための検出部62が配置される。検出部62は、真空チャンバ12内で光を集光する集光ユニット62Aと、集光ユニット62Aに集光された光を真空チャンバ12外へ伝搬させるファイバー62Bと、ファイバー62Bによって真空チャンバ12外へ伝搬された光を検出する光検出器62Cとを備える。光検出器62Cは真空チャンバ12外に配置されるため、光検出器62Cから放出され得る気体が真空チャンバ12内に侵入することを抑制することができる。
A
図5および図6は、集光ユニット62Aの構成および作用について示す概略図である。図5および図6に例が示されるように、集光ユニット62Aは、光照射部18(図4を参照)から入射される光の光軸上で、当該光を集光する集光レンズ162を備える。
5 and 6 are schematic diagrams showing the configuration and action of the condensing
図5に示される場合では、光照射部18(図4を参照)から入射されたレーザー光18C(平行光)は、ステージ42における透光部142のみを通過して集光ユニット62Aに到達している。一方で、図6に示される場合では、光照射部18(図4を参照)から入射されたレーザー光18Cは、ステージ42における散乱部142Aおよび透光部142を通過して集光ユニット62Aに到達している。なお、図6においては、レーザー光18Cは散乱部142Aおよび透光部142を通過しているが、レーザー光18Cは、散乱部142Aのみを通過してもよい。
In the case shown in FIG. 5, the
図5に示される場合では、散乱部142A以外の透光部142を通過するレーザー光18Cは、光の照射範囲および方向が大きく変化せずに集光ユニット62Aに到達する。そして、レーザー光18Cは、その大部分が集光ユニット62Aにおける集光レンズ162によって集光され、集光レンズ162の集光位置に配置されたファイバー62Bに入射する。
In the case shown in FIG. 5, the
一方で、図6に示される場合では、透光部142における散乱部142Aを通過するレーザー光18Cは、散乱部142Aを通過する際に光の散乱が生じる。そうすると、レーザー光18Cによる照射範囲が散乱光(図6における砂地部分)によって拡げられた状態で、レーザー光18Cが集光ユニット62Aに到達する。そして、レーザー光18Cは、集光ユニット62Aにおける集光レンズ162によって集光される。
On the other hand, in the case shown in FIG. 6, the
この際、散乱部142Aにおける光の散乱によって照射範囲が拡がっているレーザー光18Cには平行光ではない成分が多く含まれており、少なくとも一部の成分が集光レンズ162の集光位置には集光されない。よって、ファイバー62Bには、集光位置に集光されなかったレーザー光18Cを除く、一部のレーザー光18Cのみが到達する。
At this time, the
上記のように、ステージ42の上面に照射されたレーザー光18Cは、散乱部142A以外の透光部142を通過する場合には、その大部分が集光レンズ162によって集光されてファイバー62Bに到達し、透光部142のうちの散乱部142Aを通過する場合には、一部のみが集光レンズ162によって集光されてファイバー62Bに到達する。そして、ファイバー62Bに到達した光が、それぞれ光検出器62C(図4を参照)において検出される。
As described above, when the
よって、レーザー光18Cが散乱部142A以外の透光部142に照射された場合と、散乱部142Aに照射された場合とで、検出部62(図4を参照)において検出されるレーザー光18Cの光量が異なる。そのため、光検出器62Cから出力される光量値に基づいて、制御部22が、検出される光量が変化するタイミングを透光部142における散乱部142Aが形成される境界に光が照射されたタイミングとすることができる。さらに、制御部22が、そのタイミングでのスキャナ18A(図4を参照)の設定値を散乱部142Aの位置(具体的には、境界位置)に対応させることによって、照射される光の位置を校正することができる。これによって、後の工程で、ステージ42の上面に配置された基板Wを光加工する際に、制御部22の制御によって、光照射部18から照射される光の位置を高い精度で位置合わせすることができる。
Therefore, the
また、光照射部18によって光が照射される透光部142は透明性材料で構成されているため、光照射部18によって照射される光の位置を校正するために繰り返し透光部142に比較的高い強度の光が照射される場合であっても、校正のために光が照射されるターゲット(すなわち、透光部142)の損傷を抑制することができる。
In addition, since the light-transmitting
<散乱部の形状について>
図7は、散乱部142Aの形状の例を示す平面図である。図7に例が示されるように、散乱部142Aは、ステージ42(図3、図4を参照)の上面においてX軸方向およびY軸方向に広がって設けられ、たとえば、平面視で2つの三角形が向かい合わせに並べられ、それらの1つの頂点同士が連結された形状(バタフライ形状)とすることができる。このような形状であれば、散乱部142AのX軸方向の幅(形成される領域の合計の幅)が、Y軸方向における中央部に向かうにつれて大きくなる。または、散乱部142AのY軸方向の幅が、X軸方向における中央部に向かうにつれて小さくなる。
<Regarding the shape of the scattering part>
FIG. 7 is a plan view showing an example of the shape of the
図8は、図7に例が示された形状である散乱部142AをX軸方向に走査した場合に得られる光検出器62C(図4を参照)での検出信号の例を示す図である。図8に示される例では、一定のサンプリングタイミング(T1、T2、T3、T4およびT5)で光検出器62Cによって光が検出されて検出信号Sが出力されており、走査ごとにステージ42(図3、図4を参照)のY軸方向における位置が変更されている。図8に示される検出信号Sのうち、黒色のものは信号強度が強いもの(すなわち、検出された光量が多いもの)を示し、白色のものは信号強度が弱いもの(すなわち、検出された光量が少ないもの)を示す。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a detection signal at the
バタフライ形状である散乱部142A(図7を参照)に照射された光を光検出器62Cによって検出すると、図8に例が示されるように、Y軸正方向側の端部およびY軸負方向側の端部においては、信号強度が弱い領域がX軸方向において2箇所に分かれて配置されることとなるため、サンプリングタイミングT1とサンプリングタイミングT5との間の期間で、検出信号Sの強度がサンプリングタイミングT3を中心に揺らぐ(ばらつく)こととなる。一方で、Y軸方向における中央部では、信号強度が弱い領域がX軸方向において連続して配置されることとなるため、サンプリングタイミングT1とサンプリングタイミングT5との間の期間で検出信号Sの強度は揺らがない。
When the
そうすると、検出信号Sが揺らがなかった走査の際のY軸方向の位置が、散乱部142AのY軸方向における中心位置であることがわかる。すなわち、複数回の走査において検出信号Sの揺らぎを比較することによって、散乱部142Aの中心位置を高い精度で特定することができる。
Then, it can be seen that the position in the Y-axis direction during scanning in which the detection signal S does not fluctuate is the central position in the Y-axis direction of the
また、検出信号Sの強度が弱くなった期間(連続して弱くなった期間と、断続的に弱くなった期間とを含む)の中間点に対応するX軸方向の位置が、散乱部142AのX軸方向における中心位置であることがわかる。すなわち、サンプリングタイミングT1とサンプリングタイミングT5とで検出信号Sが出力される場合には、サンプリングタイミングT3が中心位置であることがわかる。
Further, the position in the X-axis direction corresponding to the midpoint of the period in which the intensity of the detection signal S is weakened (including the period in which it is continuously weakened and the period in which it is intermittently weakened) is the position of the
一方で、図7に例が示された形状を90度回転させた形状である散乱部(バタフライ形状)をX軸方向に走査した場合(これは、図7に例が示された形状である散乱部を、Y軸方向に走査した場合に対応)には、Y軸正方向側の端部およびY軸負方向側の端部においては、信号強度が弱い領域がX軸方向において長く連続して配置され、かつ、Y軸方向における中央部では、信号強度が弱い領域がX軸方向において最も短く配置されることとなる。 On the other hand, when the scattering part (butterfly shape), which is a shape obtained by rotating the shape shown in FIG. 7 by 90 degrees, is scanned in the X-axis direction (this is the shape shown in FIG. (corresponding to the case where the scattering portion is scanned in the Y-axis direction), at the end on the positive side of the Y-axis and the end on the negative side of the Y-axis, regions with weak signal strength are long and continuous in the X-axis direction. In addition, in the central portion in the Y-axis direction, the area where the signal strength is weak is arranged the shortest in the X-axis direction.
そうすると、信号強度が弱い検出信号Sが最も短く検出された走査の際のY軸方向の位置が、散乱部のY軸方向における中心位置であることがわかる。すなわち、複数回の走査において信号強度が弱まる時間長さを比較することによって、散乱部の中心位置を高い精度で特定することができる。 Then, it can be seen that the position in the Y-axis direction during scanning where the detection signal S with the weakest signal intensity is detected is the central position in the Y-axis direction of the scattering portion. That is, the center position of the scattering part can be specified with high accuracy by comparing the length of time for which the signal intensity weakens in multiple scans.
また、検出信号Sが弱くなった期間の中間点(サンプリングタイミングT1からサンプリングタイミングT5までで検出信号Sが出力される場合には、サンプリングタイミングT3)に対応するX軸方向の位置が、散乱部のX軸方向における中心位置であることがわかる。 Further, the position in the X-axis direction corresponding to the middle point of the period in which the detection signal S is weakened (sampling timing T3 when the detection signal S is output from sampling timing T1 to sampling timing T5) is the scattering part. is the center position in the X-axis direction.
このように、散乱部の形状がバタフライ形状であることによって、散乱部のX軸方向またはY軸方向の中心位置を高い精度で特定することができる。よって、光照射部18(図4を参照)から照射される光の位置を高い精度で校正して位置合わせすることができる。 Since the shape of the scattering portion is butterfly in this way, the central position of the scattering portion in the X-axis direction or the Y-axis direction can be specified with high accuracy. Therefore, the position of the light emitted from the light emitting unit 18 (see FIG. 4) can be calibrated and aligned with high accuracy.
ここで、散乱部の形状は、図7および図8に示されたような、X軸方向における中央部に向かって形成される領域がだんだん小さくなるものに限られるものではなく、たとえば、X軸方向における中央部に向かって形成される領域が不連続に小さくなるものであってもよいし、X軸方向およびY軸方向において、ともに中央部に向かって形成される領域が大きくなるものであってもよい。また、散乱部の外縁の形状は、図7および図8に示されたような直線であるものに限られず、少なくとも一部に曲線が含まれていてもよい。 Here, the shape of the scattering portion is not limited to the one in which the region formed toward the central portion in the X-axis direction becomes gradually smaller as shown in FIGS. The region formed toward the central portion in the direction may be discontinuously smaller, or the region formed toward the central portion may be larger in both the X-axis direction and the Y-axis direction. may Moreover, the shape of the outer edge of the scattering portion is not limited to the straight line shown in FIGS. 7 and 8, and may include a curved line at least in part.
<複数の光照射部を備える場合について>
図9は、複数の光照射部を備える場合の構成の例を示す断面図である。図9に例が示されるように、光照射装置に複数の光照射部118および光照射部218が備えられている。
<When a plurality of light irradiation units are provided>
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a configuration in which a plurality of light irradiation units are provided. As an example is shown in FIG. 9, a light irradiation device is provided with a plurality of
光照射部118は、照射する光の方向をX軸方向に制御するガルバノミラーなどであるスキャナ118Aと、図示しない光源からの光を集光する集光レンズ118Bとを備える。図9において、集光レンズ118B、さらには、石英などで形成される照射窓20Aを介して照射される光は、たとえばレーザー光118Cであり、レーザー光118Cは、スキャナ118Aの制御によってステージ42の上面に配置される基板WをX軸方向に走査可能である。
The
同様に、光照射部218は、照射する光の方向をX軸方向に制御するガルバノミラーなどであるスキャナ218Aと、図示しない光源からの光を集光する集光レンズ218Bとを備える。図9において、集光レンズ218B、さらには、石英などで形成される照射窓20Bを介して照射される光は、たとえばレーザー光218Cであり、レーザー光218Cは、スキャナ218Aの制御によってステージ42の上面に配置される基板WをX軸方向に走査可能である。
Similarly, the
ここで、光照射部118のX軸方向における光照射領域は、透光部142に形成された散乱部142Bに対応する位置から、透光部142に形成された散乱部142Cに対応する位置までである。一方で、光照射部118のX軸方向における光照射領域は、透光部142に形成された散乱部142Cに対応する位置から、透光部142に形成された散乱部142Dに対応する位置までである。すなわち、散乱部142Cは、光照射部118の光照射領域と光照射部218の光照射領域との連結部分に配置されている。
Here, the light irradiation region of the
検出部62は、散乱部142B、散乱部142Cおよび散乱部142Dそれぞれに対応する位置のステージ42の下方に配置されている。それぞれの検出部62における集光ユニット62Aは、対応する光照射部から入射される光の光軸上に配置される。
The
このように散乱部142B、散乱部142Cおよび散乱部142Dが配置されることによって、光照射部118の光照射領域と光照射部218の光照射領域との連結部分が共通の散乱部142Cによって位置決めされるため、2つの光照射領域間の位置ずれを抑制することができる。
By arranging the scattering
<以上に記載された実施の形態によって生じる効果について>
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。すなわち、以下では便宜上、対応づけられる具体的な構成のうちのいずれか1つのみが代表して記載される場合があるが、代表して記載された具体的な構成が対応づけられる他の具体的な構成に置き換えられてもよい。
<About the effect produced by the embodiment described above>
Next, examples of effects produced by the embodiments described above are shown. In the following description, the effect will be described based on the specific configuration exemplified in the embodiment described above. may be substituted with other specific configurations shown. That is, hereinafter, for convenience, only one of the specific configurations to be associated may be described as a representative, but other specific configurations to which the specific configurations described as representative are associated may be replaced with a similar configuration.
以上に記載された実施の形態によれば、光照射装置は、ステージ42と、少なくとも1つの光照射部18(または、光照射部118、光照射部218)と、特定部とを備える。ここで、特定部は、たとえば、制御部22などに対応するものである。ステージ42は、少なくとも一部が透明性材料で構成される。光照射部18は、ステージ42の上面に光を照射する。ステージ42には、光を透過させるための透光部142と、光を散乱させるための少なくとも1つの散乱部142A(または、散乱部142B、散乱部142C、散乱部142D)とが設けられる。検出部62は、透光部142を透過した光および散乱部142Aにおいて散乱された光のうちの少なくとも一方を検出する。制御部22は、検出される光の光量に基づいて、透光部142および散乱部142Aのうちの少なくとも一方の位置を特定する。
According to the embodiments described above, the light irradiation device includes the
このような構成によれば、光が照射される散乱部142Aが透明性材料で構成されるため、レーザー光などの高強度の光が照射される場合であっても、光が照射される箇所(散乱部142A)の損傷を軽減することができる。そのため、検出部62によって検出される光の位置精度が低下しにくい。また、透光部142のみを通過する透過光と散乱部142Aを通過する散乱光との双方を検出部62で検出することによって、検出精度の維持に十分な光量を得ることができる。また、散乱部142Aで散乱した光は、透光部142を透過する光と比べて照射範囲が拡がっているため、ファイバー62Bに入射する光量は全体として減少する。このことから、透過光の光量と散乱光の光量との差異に基づいて、検出部62で検出された光が透光部142を透過した光であるのか、散乱部142Aにおいて散乱された光であるのかを判定することができる。そのため、光が照射されたステージ42の上面の位置に、散乱部142Aが配置されているか否かを特定することができる。すなわち、透光部142および散乱部142Aのうちの少なくとも一方の位置を特定することができる。
According to such a configuration, the scattering
なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。 It should be noted that when other configurations exemplified in the present specification are appropriately added to the above configurations, that is, when other configurations in the present specification that are not mentioned as the above configurations are added as appropriate can produce a similar effect.
また、以上に記載された実施の形態によれば、制御部22は、検出される光の光量の違いに基づいて、透光部142と散乱部142Aとの間の境界の位置を特定する。このような構成によれば、透過光の光量と散乱光の光量との差異に基づいて、検出された光の光量が変化する位置を、透光部142と散乱部142Aとの間の境界の位置と特定することができる。
Further, according to the embodiments described above, the
また、以上に記載された実施の形態によれば、散乱部142Aは、ステージ42の平面視で、2つの三角形の1つの頂点同士が連結されたバタフライ形状である。このような構成によれば、検出信号Sが揺らがなかった場合、または、検出信号Sの強度が弱くなった期間の中間点が、散乱部142Aの中心位置であることがわかる。すなわち、複数回の走査において検出される検出信号Sの強度を比較することによって、散乱部142Aの中心位置を高い精度で特定することができる。
Moreover, according to the embodiments described above, the
また、以上に記載された実施の形態によれば、光照射部18から照射される光がレーザー光である。このような構成によれば、レーザー光のような高強度の光が照射される場合であっても、散乱部142Aの損傷が軽減される。
Moreover, according to the embodiments described above, the light irradiated from the
また、以上に記載された実施の形態によれば、検出部62は、集光レンズ162を備える。集光レンズ162は、透光部142を透過した光および散乱部142Aにおいて散乱された光のうちの少なくとも一方を集光する。このような構成によれば、集光することによって検出精度を維持するための光量が確保しやすくなる。
Also, according to the embodiments described above, the
また、以上に記載された実施の形態によれば、光照射装置は、ステージ42が内包されるチャンバを備える。ここで、チャンバは、たとえば、真空チャンバ12などに対応するものである。ここで、真空チャンバ12内は、真空または減圧雰囲気下である。そして、検出部62は、ファイバー62Bと、光検出器62Cとを備える。ファイバー62Bは、集光レンズ162によって集光された光を真空チャンバ12の外部へ伝搬させる。光検出器62Cは、真空チャンバ12の外部に配置され、かつ、ファイバー62Bによって伝搬された光を検出する。このような構成によれば、検出部62のうちの光検出器62Cが真空チャンバ12の外部に設けられるため、光検出器62Cから放出されるアウトガスが真空チャンバ12内に侵入することを抑制することができる。
Moreover, according to the embodiments described above, the light irradiation device includes a chamber in which the
以上に記載された実施の形態によれば、光照射方法において、透明性材料で構成されるステージ42の上面に光を照射する。ここで、ステージ42には、光を透過させるための透光部142と、光を散乱させるための少なくとも1つの散乱部142Aとが設けられる。そして、透光部142を透過した光および散乱部142Aにおいて散乱された光のうちの少なくとも一方を検出する。そして、検出される光の光量に基づいて、透光部142および散乱部142Aのうちの少なくとも一方の位置を特定する。
According to the embodiments described above, in the light irradiation method, the upper surface of the
このような構成によれば、光が照射される散乱部142Aが透明性材料で構成されるため、レーザー光などの高強度の光が照射される場合であっても、光が照射される箇所(散乱部142A)の損傷を軽減することができる。そのため、検出部62によって検出される光の位置精度が低下しにくい。また、透光部142のみを通過する透過光と散乱部142Aを通過する散乱光との双方を検出部62で検出することによって、検出精度の維持に十分な光量を得ることができる。また、透過光の光量と散乱光の光量との差異に基づいて、検出部62で検出された光が透光部142を透過した光であるのか、散乱部142Aにおいて散乱された光であるのかを判定することができる。そのため、透光部142および散乱部142Aのうちの少なくとも一方の位置を特定することができる。
According to such a configuration, the scattering
また、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。 In addition, when other configurations whose examples are shown in this specification are added to the above configurations as appropriate, that is, when other configurations in this specification that are not mentioned as the above configurations are added as appropriate can produce a similar effect.
<以上に記載された実施の形態の変形例について>
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、限定的なものではないものとする。
<Regarding Modifications of the Embodiments Described Above>
In the embodiments described above, the material, material, size, shape, relative arrangement relationship, implementation conditions, etc. of each component may be described, but these are only examples in all aspects. and shall not be limiting.
したがって、例が示されていない無数の変形例と均等物とが、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場が含まれるものとする。 Accordingly, myriad variations and equivalents, not exemplified, are envisioned within the scope of the technology disclosed herein. For example, where at least one component is transformed, where it is added or where it is omitted shall be included.
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。 Further, in the embodiments described above, when a material name is described without being specified, unless there is a contradiction, the material contains other additives, such as an alloy. shall be included.
1 光照射装置
18 光照射部
18B 集光レンズ
18C レーザー光
42 ステージ
62 検出部
62B ファイバー
62C 光検出器
118 光照射部
118B 集光レンズ
118C レーザー光
142 透光部
142A 散乱部
142B 散乱部
142C 散乱部
142D 散乱部
162 集光レンズ
218 光照射部
218B 集光レンズ
218C レーザー光
1
Claims (7)
前記ステージの上面に光を照射するための少なくとも1つの光照射部とを備え、
前記ステージには、前記光を透過させるための透光部と、前記光を散乱させるための少なくとも1つの散乱部とが設けられ、
前記透光部を透過した前記光および前記散乱部において散乱された前記光のうちの少なくとも一方を検出するための検出部と、
検出される前記光の光量に基づいて、前記透光部および前記散乱部のうちの少なくとも一方の位置を特定する特定部とをさらに備える、
光照射装置。 a stage at least partially composed of a transparent material;
At least one light irradiation unit for irradiating the upper surface of the stage with light,
The stage is provided with a light transmitting portion for transmitting the light and at least one scattering portion for scattering the light,
a detection unit for detecting at least one of the light transmitted through the light transmission unit and the light scattered by the scattering unit;
a specifying unit that specifies the position of at least one of the translucent unit and the scattering unit based on the amount of the detected light,
Light irradiation device.
前記特定部は、検出される前記光の光量の違いに基づいて、前記透光部と前記散乱部との間の境界の位置を特定する、
光照射装置。 A light irradiation device according to claim 1,
The specifying unit specifies the position of the boundary between the translucent unit and the scattering unit based on a difference in light intensity of the detected light.
Light irradiation device.
前記散乱部は、前記ステージの平面視で、2つの三角形の1つの頂点同士が連結されたバタフライ形状である、
光照射装置。 A light irradiation device according to claim 1 or 2,
The scattering part has a butterfly shape in which the vertices of two triangles are connected to each other in a plan view of the stage,
Light irradiation device.
前記光照射部から照射される前記光がレーザー光である、
光照射装置。 A light irradiation device according to any one of claims 1 to 3,
The light irradiated from the light irradiation unit is laser light,
Light irradiation device.
前記検出部は、前記透光部を透過した前記光および散乱部において散乱された前記光のうちの少なくとも一方を集光するための集光レンズを備える、
光照射装置。 A light irradiation device according to any one of claims 1 to 4,
The detection unit includes a condenser lens for condensing at least one of the light transmitted through the light transmission unit and the light scattered by the scattering unit.
Light irradiation device.
前記ステージが内包されるチャンバをさらに備え、
前記チャンバ内が、真空または減圧雰囲気下であり、
前記検出部は、
前記集光レンズによって集光された前記光を前記チャンバの外部へ伝搬させるファイバーと、
前記チャンバの外部に配置され、かつ、前記ファイバーによって伝搬された前記光を検出する光検出器とをさらに備える、
光照射装置。 A light irradiation device according to claim 5,
further comprising a chamber containing the stage,
The inside of the chamber is under a vacuum or reduced pressure atmosphere,
The detection unit is
a fiber that propagates the light collected by the collecting lens out of the chamber;
a photodetector located outside the chamber and detecting the light propagated by the fiber;
Light irradiation device.
前記ステージには、前記光を透過させるための透光部と、前記光を散乱させるための少なくとも1つの散乱部とが設けられ、
前記透光部を透過した前記光および前記散乱部において散乱された前記光のうちの少なくとも一方を検出する工程と、
検出される前記光の光量に基づいて、前記透光部および前記散乱部のうちの少なくとも一方の位置を特定する工程とをさらに備える、
光照射方法。 A step of irradiating the upper surface of a stage made of a transparent material with light,
The stage is provided with a light transmitting portion for transmitting the light and at least one scattering portion for scattering the light,
detecting at least one of the light transmitted through the translucent portion and the light scattered by the scattering portion;
Further comprising a step of specifying the position of at least one of the translucent portion and the scattering portion based on the amount of light detected.
Light irradiation method.
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