JP2023025742A - 光照射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】白色光を複数の波長に対応して時間差を生じさせて分光して照射する機能を備えた、構成が簡単で安価な光照射装置を提供する。【解決手段】白色光L0を複数の波長に分光して照射する光照射装置1Aであって、白色光源11と、白色光源11が発した白色光L0を分光する回折格子13と、回折格子13によって分光された複数の波長の光から特定の波長の光を選別する光選別手段とを含み構成される。【選択図】図1

Description

本発明は、白色光を複数の波長に分光して照射する光照射装置に関する。
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハは、裏面が研削され所望の厚みにされた後、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
レーザー加工装置は、ウエーハに対し透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を、分割予定ラインの内部に位置付けて照射し、改質層を分割予定ラインに沿って形成する(例えば特許文献1を参照)。
また、レーザー光線の集光点をウエーハの内部に正確に位置付けるために、ウエーハの厚みを計測する技術が本出願人によって提案されている(特許文献2を参照)。
特許第3408805号公報 特開2020-106374号公報
上記の特許文献2に記載の技術を実施するに際しては、白色光を複数の波長に対応して時間差を生じさせ分光する分光手段が必要であり、従来の分光手段を備えた光照射装置では、時間差を生じさせ分光するために複雑な構成を必要とするものであることから、厚み計測装置が高額になってしまうという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、白色光を複数の波長に対応して時間差を生じさせて分光して照射する、構成が簡単で安価な光照射装置を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、白色光を複数の波長に分光して照射する光照射装置であって、白色光源と、該白色光源が発した白色光を分光する回折格子と、該回折格子によって分光された複数の波長の光から特定の波長の光を選別する光選別手段とを含み構成される光照射装置が提供される。
該光選別手段は、該回折格子によって分光された複数の波長の光をピンホールマスクによって選別することが好ましい。また、該光選別手段は、該回折格子によって分光された複数の波長の光を反射する第一の集光ミラーと、該第一の集光ミラーと同じ焦点距離を有し焦点を対称の中心として点対称の位置に配設される第二の集光ミラーと、該第二の集光ミラーの焦点に位置付けられ光路を変更する光路変換ミラーと、該光路変換ミラーで光路が変換された複数の波長の光を選別する該ピンホールマスクと、を含み構成されてもよい。さらに、該光路変換ミラーと該ピンホールマスクとの間に第三の集光ミラーを備え、該第三の集光ミラーの焦点が該ピンホールマスクに位置付けられるようにすることが好ましい。該光路変換ミラーは、ガルバノスキャナー、レゾナントスキャナー、ポリゴンミラーのいずれかを含むことが好ましい。該白色光源は、SLD光源、ASE光源、LED光源、スーパーコンティニウム光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源のいずれかから選択することができる。
本発明の光照射装置は、白色光を複数の波長に分光して照射する光照射装置であって、白色光源と、該白色光源が発した白色光を分光する回折格子と、該回折格子によって分光された複数の波長の光から特定の波長の光を選別する光選別手段とを含み構成されることから、構成が簡単で安価な光照射装置が提供される。
第一の実施形態の光照射装置の光学系を示す概念図である。 第二の実施形態の光照射装置の光学系を示す概念図である。 第三の実施形態の光照射装置の光学系を示す概念図である。
以下、本発明に基づいて構成される光照射装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。本発明の光照射装置は、種々の形態を採用することが可能であり、まず、図1を参照しながら、第一の実施形態として構成される光照射装置1Aについて説明する。
図1に示す光照射装置1Aは、白色光を複数の波長に分光して照射する光照射装置であり、少なくとも、白色光源11と、白色光源11が発した白色光L0を分光する回折格子13と、回折格子13によって分光された複数の波長の光、例えば青色光Lb、緑色光Lg、及び赤色光lrから特定の波長の光を選別する光選別手段とを含み構成される。
本実施形態の白色光源11は、可視光と称される波長、例えば400nm~800nmの光が略均等に混じった光L0を照射する光源であり、例えば、SLD光源、ASE光源、LED光源、スーパーコンティニウム光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、及びメタルハライド光源のいずれかであることが好ましい。該白色光源11から照射される白色光L0は、平行光に調整されて照射される。
図1に示す光照射装置1Aに配設される光選別手段は、例えば、ピンホールHを備えたピンホールマスク14と、回折格子13によって分光された複数の波長の光(青色光Lb、緑色光Lg、及び赤色光lr)の照射方向を調整すべく回折格子13の角度を矢印R1で示す方向に変更する角度調整手段12とにより構成される。該角度調整手段12は、電動モータであり、制御ドライバとして機能する制御手段100に接続され制御される。制御手段100の指示信号に基づき角度調整手段12が作動されて、図1に示すように、回折格子13の角度がR1に示す方向に変更されることで、回折格子13から分光される光の角度が矢印R2で示す方向に調整される。なお、図1では、説明の都合上、白色光L0を、青色光Lb、緑色光Lg、及び赤色光Lrの3つの光に分光するように示しているが、白色光L0には、上記したように、可視光線に含まれる全ての波長の光が均等に混じっており、実際には、さらに細かく複数の色(紫、水色、黄色、橙色等)に分光される。
上記の角度調整手段12を構成する該電動モータを作動させることで、回折格子13から分光される光の角度が変更され、図に示すように、ピンホールマスク14のピンホールHによって該回折格子13によって分光された複数の波長の光から、特定の波長の光(例えば青色光Lb)が選別される。そして、該角度調整手段12によって回折格子13の角度を高速で変化させることで、光路変換ミラー15によって反射され光照射部10から照射される光が、青色光Lb、緑色光Lg、赤色光Lrと時間差を持って変化する。
上記した第一の実施形態として構成される光照射装置1Aによれば、簡単な構成によって、白色光を複数の波長に対応して時間差を生じさせて分光して照射することが可能な安価な光照射装置が提供される。
本発明の光照射装置は、上記の第一の実施形態の光照射装置1Aに限定されない。図2に基づいて、光照射装置の第二の実施形態として構成される光照射装置1Bについて説明する。
光照射装置1Bは、図1に基づき説明した光照射装置1Aと同様の白色光源11、回折格子13、及び複数の波長の光(青色光Lb、緑色光Lg、赤色光Lr等)を、ピンホールHによって選別するピンホールマスク14を備えている。さらに、これに加え、回折格子13によって分光された複数の波長の光を反射する第一の集光ミラー16と、第一の集光ミラー16と同じ焦点距離を有し図中点Cで示す焦点を中心として点対称の位置に配設される第二の集光ミラー17と、第二の集光ミラー17の焦点に位置付けられた光路を変換する光路変換ミラー15と、光路変換ミラー15の反射角度を変化させる角度調整手段12と、を備えている。なお、この光照射装置1Bの回折格子13の角度は、上記の光照射装置1Aとは異なり固定されている。この第二の実施形態として示す光照射装置1Bによれば、回折格子13によって回折され分光された複数の波長の光(青色光Lb、緑色光Lg、赤色光Lr)は、第一の集光ミラー16の凹状の集光面16aによって集光されて、第二の集光ミラー17に導かれ、さらに、第二の集光ミラーの凹状の集光面17aによって集光された光が、上記のピンホールマスク14に導かれる。この第二の実施形態における光選別手段は、第一の集光ミラー16と、第二の集光ミラー17と、光路変換ミラー15と、角度調整手段12と、ピンホールマスク14とを含み構成される。光路変換ミラー12としては、高速で反射角度を変換できるガルバノスキャナー、レゾナントスキャナー、ポリゴンミラーのいずれかから選択することが好ましい。
本発明の光照射装置として、図2に示す上記の光照射装置1Bを使用し、白色光源11を作動して、制御手段100の指示信号に基づいて角度調整手段12を作動して矢印R3で示す方向に光路変換ミラー15の角度を変化させることにより、該光路変換ミラー15によって反射される光の角度が矢印R4で示す方向に調整され、上記の第一の実施形態と同様に、ピンホールマスク14のピンホールHによって選別される光の波長を変化させて、光照射部10から照射される光を、青色光Lb、緑色光Lg、赤色光Lrと時間差を持って変化させることができる。これにより、上記の第一の実施形態と同様に、簡単な構成によって、白色光を複数の波長に対応して時間差を生じさせて分光して照射する安価な光照射装置が提供される。
さらに、本発明の光照射装置は、上記の第一、第二の実施形態に限定されない。図3に基づいて、本発明の光照射装置の第三の実施形態として構成される光照射装置1Cについて説明する。
図3から理解されるように、光照射装置1Cは、図2に基づき説明した光照射装置1Bに配設された構成に加え、光路変換ミラー15とピンホールマスク14との間に、第三の集光ミラー18を備え、第三の集光ミラー18の凹状の集光面18aによって集光される光の焦点が、ピンホールマスク14に位置付けられるように設定され、さらに、ピンホールマスク14のピンホールHを通過した光を反射する反射ミラー19を備えている。なお、該反射ミラー19は、光路を任意の方向に調整するものであって、本発明においては必須の構成ではなく、ピンホールマスク14のピンホールHを通過した光を、そのまま光照射部10から照射してもよい。
この第三の実施形態として示す光照射装置1Cにおいても、制御手段100の指示信号に基づいて、矢印R5で示す方向に光路変換ミラー15の角度を変化させることにより、該光路変換ミラー15によって反射される光の角度が矢印R6で示す方向に変化させられる。この第三の実施形態における光選別手段は、上記の第一の集光ミラー16と、第二の集光ミラー17と、光路変換ミラー15と、角度調整手段12と、ピンホールマスク14に加え、第三の集光ミラー18が含まれる。
上記の光照射装置1Cにおいては、第三の集光ミラー18によって、ピンホールマスク64に配設されたピンホールHにおいて青色光Lb、緑色光Lg、赤色光Lr等が集光されるため、上記の第一、第二の実施形態を構成する光照射装置1A、光照射装置1Bと比して、ピンホールマスク14のピンホールHを通過する光の波長をより限定して選別することが可能になり、白色光を複数の波長に対応してより明確に時間差を生じさせて分光して照射する安価な光照射装置が提供される。
なお、上記した第三の実施形態の光照射装置1Cにおける光選別手段を構成する光変換ミラー15も、高速で反射角度を変換できるガルバノスキャナー、レゾナントスキャナー、ポリゴンミラーのいずれかから選択することが好ましい。このような構成を選択することにより、光照射部10から連続して照射される複数の特定波長の光を、より微小な時間差で照射することが可能になり、この光照射装置をウエーハの厚みを計測する技術に適用した場合に、より効率よくウエーハの厚みを計測することが可能になる。
1A、1B、1C:光照射装置
10:光照射部
11:白色光源
12:角度調整手段
13:回折格子
14:ピンホールマスク
15:光路変換ミラー
16:第一の集光ミラー
16a:集光面
17:第二の集光ミラー
17a:集光面
18:第三の集光ミラー
18a:集光面
19:反射ミラー
100:制御手段
H:ピンホール
L0:白色光
Lb:青色光
Lg:緑色光
Lr:赤色光

Claims (6)

  1. 白色光を複数の波長に分光して照射する光照射装置であって、
    白色光源と、該白色光源が発した白色光を分光する回折格子と、該回折格子によって分光された複数の波長の光から特定の波長の光を選別する光選別手段とを含み構成される光照射装置。
  2. 該光選別手段は、該回折格子によって分光された複数の波長の光をピンホールマスクによって選別する請求項1に記載の光照射装置。
  3. 該光選別手段は、該回折格子によって分光された複数の波長の光を反射する第一の集光ミラーと、該第一の集光ミラーと同じ焦点距離を有し焦点を対称の中心として点対称の位置に配設される第二の集光ミラーと、該第二の集光ミラーの焦点に位置付けられ光路を変更する光路変換ミラーと、該光路変換ミラーで光路が変換された複数の波長の光を選別する該ピンホールマスクと、を含み構成される請求項2に記載の光照射装置。
  4. 該光路変換ミラーと該ピンホールマスクとの間に第三の集光ミラーを備え、該第三の集光ミラーの焦点が該ピンホールマスクに位置付けられる請求項3に記載の光照射装置。
  5. 該光路変換ミラーは、ガルバノスキャナー、レゾナントスキャナー、ポリゴンミラーのいずれかを含む請求項3、又は4に記載の光照射装置。
  6. 該白色光源は、SLD光源、ASE光源、LED光源、スーパーコンティニウム光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源のいずれかである請求項1から5のいずれかに記載の光照射装置。
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