JP2023135899A - Photodetection device, light irradiation device, and photodetection method - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書で開示される主題は、光検出装置、光照射装置および光検出方法に関する。 The subject matter disclosed herein relates to a photodetection device, a light irradiation device, and a photodetection method.
従来、レーザ光をカメラで撮像し、そのレーザ光の像からビーム径や平行度を測定し、レーザ光を調整する光照射装置が提案されている(例えば、特許文献1)。 BACKGROUND ART Conventionally, a light irradiation device has been proposed that captures an image of laser light with a camera, measures the beam diameter and parallelism from the image of the laser light, and adjusts the laser light (for example, Patent Document 1).
しかしながら、レーザ光をカメラで撮像した場合、CMOSまたはCCD等のイメージセンサを封止するためのカバーガラスで裏面反射したレーザ光と、元のレーザ光とが干渉し、干渉縞が発生する場合があった。このような干渉縞が発生すると、レーザ光の中心を精度良く検出することが困難となる。 However, when capturing an image of laser light with a camera, the laser light reflected from the back surface of a cover glass for sealing an image sensor such as a CMOS or CCD may interfere with the original laser light, resulting in interference fringes. there were. When such interference fringes occur, it becomes difficult to accurately detect the center of the laser beam.
本発明の目的は、レーザ光をカメラで撮像する際に、カバーガラスにおける裏面反射による干渉縞の発生を軽減することができる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique that can reduce the occurrence of interference fringes due to backside reflection on a cover glass when capturing an image of laser light with a camera.
上記課題を解決するため、第1態様は、レーザ光を検出する光検出装置であって、入射するレーザ光の強度分布の形状を維持しつつ前記レーザ光を拡散させる拡散部と、前記拡散部において拡散された前記レーザ光を撮像するイメージセンサ、および、前記拡散部と前記イメージセンサとの間に位置するカバーガラスを有するカメラとを備える。 In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect is a photodetection device that detects laser light, which includes a diffusion section that diffuses the laser light while maintaining the shape of the intensity distribution of the incident laser light, and the diffusion section. and a camera having a cover glass located between the diffusion section and the image sensor.
第2態様は、第1態様の光検出装置であって、前記イメージセンサが、二次元イメージセンサである。 A second aspect is the photodetection device of the first aspect, in which the image sensor is a two-dimensional image sensor.
第3態様は、第2態様の光検出装置であって、前記イメージセンサによって取得される画像に基づいて、前記レーザ光の中心位置を算出する中心位置算出部をさらに備える。 A third aspect is the photodetection device of the second aspect, further comprising a center position calculation unit that calculates the center position of the laser beam based on an image acquired by the image sensor.
第4態様は、第1態様から第3態様のいずれか1つの光検出装置であって、前記カメラは、前記レーザ光が通過する開口が設けられた筐体をさらに有し、前記イメージセンサは前記筐体内に位置し、前記カバーガラスは、前記開口を塞ぐ。 A fourth aspect is the photodetection device according to any one of the first to third aspects, wherein the camera further includes a housing provided with an opening through which the laser beam passes, and the image sensor Located within the housing, the cover glass closes the opening.
第5態様は、第4態様の光検出装置であって、前記拡散部が、前記筐体に取り付けられている。 A fifth aspect is the photodetection device of the fourth aspect, in which the diffusion section is attached to the housing.
第6態様は、第1態様から第5態様のいずれか1つの光検出装置であって、前記拡散部は、すりガラスを含む。 A sixth aspect is the photodetecting device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the diffusion section includes frosted glass.
第7態様は、第1態様から第5態様のいずれか1つの光検出装置であって、前記拡散部は、マイクロレンズアレイを含む。 A seventh aspect is the photodetection device according to any one of the first to fifth aspects, in which the diffusion section includes a microlens array.
第8態様は、光照射装置であって、基材を保持する保持部と、レーザ光を出力するレーザ光源と、前記レーザ光源から出力された前記レーザ光を前記基材に保持された前記基材に導く光学系と、前記レーザ光を検出する少なくとも1つの光検出部と、を備え、前記少なくとも1つの光検出部は、入射するレーザ光の強度分布の形状を維持しつつ前記レーザ光を拡散させる拡散部と、前記拡散部において拡散された前記レーザ光を撮像するイメージセンサ、および、前記拡散部と前記イメージセンサとの間に位置するカバーガラスを有するカメラとを有する。 An eighth aspect is a light irradiation device, which includes: a holding part that holds a base material; a laser light source that outputs a laser beam; and a light irradiation device that transmits the laser light output from the laser light source to the base material that is held on the base material. an optical system that guides the laser beam to the material; and at least one photodetector that detects the laser beam, the at least one photodetector that detects the laser beam while maintaining the shape of the intensity distribution of the incident laser beam. The image sensor includes a diffusing section that diffuses the laser light, an image sensor that captures an image of the laser light diffused in the diffusing section, and a camera having a cover glass located between the diffusing section and the image sensor.
第9態様は、第8態様の光照射装置であって、前記光学系は、前記レーザ光源から出力された前記レーザ光を分岐させる第1ビームスプリッタと、前記第1ビームスプリッタによって分岐された前記レーザ光を分岐させる第2ビームスプリッタと、を含み、前記少なくとも1つの光検出部は、前記第1ビームスプリッタで分岐された前記レーザ光を検出する第1の光検出部と、前記第2ビームスプリッタで分岐された前記レーザ光を検出する第2の光検出部と、を含む。 A ninth aspect is the light irradiation device according to the eighth aspect, wherein the optical system includes a first beam splitter that branches the laser light output from the laser light source, and a first beam splitter that branches the laser light output from the laser light source. a second beam splitter that splits the laser beam, and the at least one photodetector includes a first photodetector that detects the laser beam split by the first beam splitter, and a second beam splitter that splits the laser beam. and a second photodetector that detects the laser beam split by the splitter.
第10態様は、レーザ光を検出する光検出方法であって、a)レーザ光の強度分布の形状を維持しつつ前記レーザ光を拡散させる工程と、b)前記工程a)によって拡散された後、カバーガラスを透過したレーザ光をイメージセンサで撮像する工程と、を含む。 A tenth aspect is a light detection method for detecting laser light, comprising: a) diffusing the laser light while maintaining the shape of the intensity distribution of the laser light, and b) after the laser light is diffused in step a). , and a step of capturing an image of the laser beam transmitted through the cover glass using an image sensor.
第1態様から第7態様の光検出装置によると、レーザ光を拡散させることにより、カバーガラスで裏面反射が起きても、干渉縞の発生を軽減できる。また、拡散前の強度分布の形状が保たれるため、強度分布からレーザ光の位置を精度良く特定できる。 According to the photodetecting devices of the first to seventh aspects, by diffusing the laser beam, it is possible to reduce the occurrence of interference fringes even if backside reflection occurs on the cover glass. Furthermore, since the shape of the intensity distribution before diffusion is maintained, the position of the laser beam can be accurately identified from the intensity distribution.
第2態様の光検出装置によれば、レーザ光の強度分布を二次元で検出できる。 According to the photodetection device of the second aspect, the intensity distribution of laser light can be detected two-dimensionally.
第3態様の光検出装置によれば、レーザ光の光軸の位置を検出できる。 According to the photodetector of the third aspect, the position of the optical axis of the laser beam can be detected.
第6態様の光検出装置によれば、すりガラスによって、容易に光を均一に拡散させることができる。 According to the photodetecting device of the sixth aspect, light can be easily and uniformly diffused by the frosted glass.
第7態様の光検出装置によると、マイクロレンズアレイによりレーザ光の広がり角および形状を制御できる。 According to the photodetection device of the seventh aspect, the spread angle and shape of the laser beam can be controlled by the microlens array.
第8態様の光照射装置によると、レーザ光を拡散させることにより、カバーガラスで裏面反射が起きても、干渉縞の発生を軽減できる。また、拡散前の強度分布の形状が保たれるため、強度分布からレーザ光の位置を精度良く特定できる。 According to the light irradiation device of the eighth aspect, by diffusing the laser light, the generation of interference fringes can be reduced even if back reflection occurs on the cover glass. Furthermore, since the shape of the intensity distribution before diffusion is maintained, the position of the laser beam can be accurately identified from the intensity distribution.
第9態様の光照射装置によれば、第1の光検出部および第2の光検出部によって検出されるレーザ光の位置に基づいて、レーザ光の平行度を測定できる。 According to the light irradiation device of the ninth aspect, the parallelism of the laser beam can be measured based on the position of the laser beam detected by the first photodetector and the second photodetector.
第10態様の光検出方法によれば、レーザ光を拡散させることにより、カバーガラスで裏面反射が起きても、干渉縞の発生を軽減できる。また、拡散前の強度分布の形状が保たれるため、強度分布からレーザ光の位置を精度良く特定できる。 According to the photodetection method of the tenth aspect, by diffusing the laser light, even if back reflection occurs on the cover glass, the generation of interference fringes can be reduced. Furthermore, since the shape of the intensity distribution before diffusion is maintained, the position of the laser beam can be accurately identified from the intensity distribution.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the components described in this embodiment are merely examples, and the scope of the present invention is not intended to be limited thereto. In the drawings, dimensions and numbers of parts may be exaggerated or simplified as necessary to facilitate understanding.
図1および以降の各図には、互いに交差するX軸、Y軸およびZ軸をそれぞれ示す矢印が図示されている場合がある。X軸、Y軸およびZ軸は、好ましくは直交する。また、各矢印の先端が向く方を+(プラス)側とし、+側の反対側を-(マイナス)側とする。 In FIG. 1 and the subsequent figures, arrows indicating mutually intersecting X, Y, and Z axes may be illustrated. The X, Y and Z axes are preferably orthogonal. Furthermore, the direction toward which the tip of each arrow points is defined as the + (plus) side, and the side opposite to the + side is defined as the - (minus) side.
以下の説明では、Z軸に沿う方向を鉛直方向とし、X軸およびY軸に沿う各方向を、水平面と平行な水平方向とする。また、+Z側を「上側」とし、-Z側を「下側」として説明する。ただし、これらの各方向は、装置構成の位置関係を限定するものではない。 In the following description, the direction along the Z-axis is defined as a vertical direction, and the directions along the X-axis and Y-axis are defined as horizontal directions parallel to the horizontal plane. Further, the +Z side will be described as the "upper side" and the -Z side will be described as the "lower side." However, these directions do not limit the positional relationship of the device configuration.
<1. 実施形態>
図1は、実施形態に係る光照射装置1の構成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。
<1. Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a light irradiation device 1 according to an embodiment. In FIG. 1, illustration of a chamber frame that supports the
図1に示されるように、光照射装置1は、真空チャンバ12と、外部固定部14と、ベローズ16Aと、光照射部18と、真空ポンプ21と、制御部22とを備える。
As shown in FIG. 1, the light irradiation device 1 includes a
真空チャンバ12は、内部に基材Wが収容される空間を有する。基材Wは、例えば、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FPD(Flat Panel Display)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(FED:Field Emission Display)用基板、または、太陽電池用基板である。なお、当該基材Wは、例えば、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の側面は、基材Wを搬入および搬出する際に基材Wが通過するための開口部12Aを有する。開口部12Aは、真空チャンバ12内が真空状態とされる際に適宜閉じられる。
Further, the side surface of the
外部固定部14は、例えば石定盤である。ベローズ16Aは、真空チャンバ12と外部固定部14とを接続する。ベローズ16Aは、例えばステンレスなどで形成された伸縮性部材である。伸縮性部材としてのベローズ16Aは、ステンレス以外の金属または樹脂で形成されていてもよい。また、伸縮性部材は、蛇腹形状であることは必須ではない。
The
光照射部18は、真空チャンバ12内にレーザ光を照射する。光照射部18は、真空チャンバ12内に収容された基材Wの上面に向けてレーザ光を照射する。光照射部18は、たとえばレーザ光を照射することによって基材Wのアブレーション加工を行う。
The
光照射部18は、図示しない照射窓(例えば、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内に収容された基材Wの上面に光を照射する。また、真空チャンバ12内の基材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、光が基材Wの上面を走査する。光照射部18は、外部固定部14に取り付けられた架台24の上面に位置する。
The
真空ポンプ21は、真空チャンバ12内を真空状態にする。本開示において、「真空」とは、基材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程度の真空度も含むものとする。例えば、真空チャンバ12内の真空度は、真空チャンバ12外の大気圧よりも低い程度の真空度であってもよい。
The
制御部22は、記憶装置と、処理回路と、入力装置と、出力装置とを有する。記憶装置は、たとえば、ハードディスクドライブ(HDD)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(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)で構成される。処理回路は、例えば、記憶装置に格納されたプログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)で構成される。入力装置は、たとえば、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、情報を入力可能な装置で構成される。出力装置は、たとえばディスプレイ、液晶表示装置またはランプなどの、情報を出力可能な装置で構成される。
The
制御部22は、光照射装置1が備える各駆動部を制御する。制御部22は、例えば、光照射部18の駆動制御、真空ポンプ21の駆動制御、後述するリニアモータ機構50の駆動制御などを行う。また、制御部22は、後述するように、光検出部60a,60bによって取得される画像に基づいて、レーザ光の中心位置を算出する処理を行う。
The
図2は、図1に示される光照射装置1が備える真空チャンバ12の内部構成および周辺構成を示す断面図である。図2に示されるように、真空チャンバ12内には、ステージ42と、スライダー44と、ベース46と、リニアガイド48と、リニアモータ機構50と、リフトピン機構52とが配置される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal configuration and peripheral configuration of the
ステージ42は、基材Wが配置される上面を有する。スライダー44は、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。ベース46は、真空チャンバ12とは独立して外部固定部14に取り付けられている。リニアガイド48は、ベース46に取り付けられており、かつ、Y軸方向に延びる。リニアモータ機構50は、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。リフトピン機構52は、ステージ42に形成された貫通孔(不図示)を貫通して基材Wを支持するリフトピン52Aを有する。リフトピン機構52は、例えばベース46に取り付けられる。
The
ステージ42は、基材Wの加工面を上方に向けつつ、基材Wを略水平に保持する。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、かつ、光照射部18からの光がX軸方向に移動することによって、平面視において基材Wの加工領域の全面が光で走査される。
The
リニアモータ機構50は、真空チャンバ12の-X側面に形成された開口部12Bを介して、真空チャンバ12の+X側および-X側に位置する外部固定部14に取り付けられる。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の端部に取り付けられる。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の外部に適宜導出される。柱状部材14Aは、ベローズ16Aから離れて位置する。
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-Z側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の端部に取り付けられる。柱状部材14Cは、外部固定部14に含まれる外部部材14Bに取り付けられる。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から離れて位置する。
The
なお、図2に示される例では、外部固定部14が、真空チャンバ12の+X側、-X側および-Z側の各位置にわたって位置するが、これらの位置において外部固定部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配置されていてもよい。また、外部固定部14は、真空チャンバ12の+X側、-X側および-Z側の各位置のうち、一部に配置されていてもよい。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(不図示)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とは独立して配置されていてもよい。
In the example shown in FIG. 2, the external fixing
図3は、図1および図2に示される光照射部18の構成を概略的に示す斜視図である。光照射部18は、レーザ光源31と、光学系35と、2つの光検出部60a,60b(光検出装置)を有する。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration of the
レーザ光源31は、レーザ光を出力する。レーザ光源31が出力するレーザ光は、連続光であってもよいしパルス光であってもよい。光学系35は、レーザ光源から出力された光をステージ42に保持された基材Wに導く。光学系35は、2つのビームスプリッタ350a,350bと、ウェッジ板351と、音響光学素子353と、ビームエクスパンダ355と、ガルバノスキャナ357と、fθレンズ359とを有する。
ビームスプリッタ350a(第1ビームスプリッタ)は、レーザ光源31から出力されたレーザ光を2つに分岐させる。ビームスプリッタ350aで分岐された2つのレーザ光のうち、一方は光検出部60a(第1の光検出部)に入射し、他方はビームスプリッタ350bに入射する。すなわち、光検出部60aは、ビームスプリッタ350aによって分岐されたレーザ光を検出する。ビームスプリッタ350bに入射したレーザ光は、さらに2つに分岐され、一方は光検出部60b(第2の光検出部)に入射し、他方はウェッジ板351に入射する。すなわち、光検出部60bは、ビームスプリッタ350bで分岐されたレーザ光を検出する。
The
ウェッジ板351は、音響光学素子353の手前(レーザ光源31側)に位置する。ウェッジ板351は、音響光学素子353における1次光の光路が、音響光学素子353に入射する光と平行となるように、レーザ光を偏向する。
The
光学系35に入力されたレーザ光は、ウェッジ板351を通過した後、音響光学素子353に入力される。音響光学素子353は、回折型偏向素子の一例である。音響光学素子353は、レーザ光が透過可能な結晶を圧電素子で振動させることによって、結晶内に屈折率の周期的変動(疎密波)を形成し、当該疎密波を回折格子として利用する光学素子である。
The laser light input to the
音響光学素子353における回折格子の格子幅は、結晶に印加される振動周波数によって調整される。この格子幅の調整によって、レーザ光の回折角(回折方向)がブラッグの法則に従って任意の角度に変更される。結晶に形成される回折格子の格子面に対する角度(すなわち、ブラッグ角)がθである場合、回折角は2θとなる。音響光学素子353の結晶に付与される振動周波数は、制御部22の制御信号に基づいて変更される。すなわち、音響光学素子353の回折角は、制御部22の指令に基づいて変更される。
The grating width of the diffraction grating in the acousto-
ビームエクスパンダ355は、音響光学素子353から出力されたレーザ光のビーム径を、必要な径に拡大する。ビームエクスパンダ355は、複数のレンズで構成される。
The
ガルバノスキャナ357は、ビームエクスパンダ355から出力されるレーザ光をX軸方向およびY軸方向に振る機構である。ガルバノスキャナ357は、第1ガルバノミラー357aと第2ガルバノミラー357bとを有する。第1ガルバノミラー357aは、Y軸と平行な反射面を有するとともに、Y軸方向に延びる軸を中心に所定角度の範囲内で回転駆動される。第2ガルバノミラー357bは、Z軸と平行な反射面を有しており、Z軸方向に延びる軸を中心に所定角度の範囲内で回転駆動される。ビームエクスパンダ355から出力されたレーザ光は、まず、第2ガルバノミラー357bで反射した後、第1ガルバノミラー357aで反射する。第1ガルバノミラー357aおよび第2ガルバノミラー357bの駆動は、制御部22によって制御される。
The
制御部22は、第1ガルバノミラー357aを駆動することによって、レーザ光で基材W上をX軸方向に走査する。また、制御部22は、第2ガルバノミラー357bを駆動することによって、基材W上におけるレーザ光の位置をY軸方向に移動させることができる。ガルバノスキャナ357は、走査部の一例である。なお、走査部はガルバノスキャナ357の代わりに、ポリゴンミラーを備えていてもよい。また、レーザ光に対して基材WをX軸方向に移動させることによって、X軸方向の走査が行われてもよい。
The
fθレンズ359は、レーザ光の光路上において、ガルバノスキャナ357と基材Wとの間に位置する。fθレンズ359は、ガルバノスキャナ357から出力されるレーザ光のビーム径を、所望のビーム径に絞る。また、fθレンズ359は、ガルバノスキャナ357の等角速度運動を、基材Wの平面上におけるレーザ光の等速走査に変換する。
The
図4は、光検出部60a,60bの構成を概略的に示す断面図である。光検出部60a,60bは、拡散板61(拡散部)と、拡散板61によって拡散されたレーザ光L1を撮像するカメラ63とをそれぞれ有する。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
拡散板61は、レーザ光L1の強度分布の形状を維持しつつ、レーザ光L1を拡散させる。拡散板61は、例えばサンドブラスト加工によって表面に均一な凹凸が形成されたすりガラスで構成される。拡散板61をすりガラスで構成することによって、レーザ光L1を均一に拡散させることを容易にできる。なお、拡散板61は、拡散剤が配合された透光板であってもよい。また、拡散板61は、レーザ光L1の広がり角および形状を制御できるように、マイクロレンズアレイを有していてもよい。
The
カメラ63は、イメージセンサ631と、カバーガラス633とを有する。イメージセンサ631は、拡散板61において拡散されたレーザ光L1を撮像する。イメージセンサ631は、好ましくは、CMOSセンサまたはCCDセンサなどで構成される二次元イメージセンサである。ただし、イメージセンサ631は、一次元イメージセンサであってもよい。カバーガラス633は、イメージセンサ631の手前に位置する。すなわち、カバーガラス633は、拡散板61とイメージセンサ631との間に位置する。
カメラ63は、筐体635を有する。筐体635は、レーザ光L1が通過する開口636を有する。イメージセンサ631は、筐体635内に位置する。カバーガラス633は、筐体635の開口636を塞いでいる。カバーガラス633は、開口636を塞ぐことによって、イメージセンサ631を筐体635内に封止する。
筐体635は、筒部637を有する。筒部637は、レーザ光L1が通過する筒状である。拡散板61は、筒部637内に取り付けられている。すなわち、拡散板61は、カメラ63の筐体635に取り付けられている。これにより、拡散板61とカメラ63とを一体に取り扱うことができる。
The
図4に示されるように、拡散板61に入射したレーザ光L1は、拡散板61によって拡散された後、筒部637内を通過して、カバーガラス633を透過し、イメージセンサ631に入射する。すなわち、イメージセンサ631は、カバーガラス633を透過したレーザ光L1を撮像する。
As shown in FIG. 4, the laser beam L1 incident on the
図5は、光検出部60aによって取得されるレーザ光の画像IM1と、当該画像IM1の破線で示される位置における輝度分布を示す図である。図5に示されるように、レーザ光L1は、拡散板61によって拡散されるため、拡散前に対し、広がりを持つ。制御部22は、この画像IM1における輝度分布から、レーザ光L1の中心位置を算出する。具体的には、輝度のピークの位置、位置輝度の重心位置、または、画像IM1におけるレーザ光L1の広がりの中心位置が、レーザ光L1の中心位置として算出されてもよい。
FIG. 5 is a diagram showing a laser beam image IM1 acquired by the
本実施形態では、図3に示されるように、レーザ光源31から出力されたレーザ光は、2つの光検出部60a、60bによって検出される。このように、2カ所の光検出部60a,60bで検出されるレーザ光の位置に基づいて、レーザ光の平行度を測定できる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the laser light output from the
図6は、比較例に係る光検出部60cを示す図である。図7は、比較例に係る光検出部60cによって取得されるレーザ光の画像IM2と、当該画像IM2の破線で示される位置における輝度分布を示す図である。光検出部60cは、光検出部60a,60bと同様に、カメラ63を備えているが、拡散板61が省略されている。光検出部60cでレーザ光L1を検出した場合、レーザ光L1がカバーガラス633における裏面反射で生じた反射レーザ光L2が、元のレーザ光L1と干渉することによって、画像IM2に示される干渉縞が発生する場合がある。干渉縞が発生した場合、画像IM2における輝度分布では、干渉縞の明暗に伴った複数のピークが現れる。この干渉縞の形態は、レーザ光L1の入射位置や入射角度によって変動し得る。このため、レーザ光L1の中心位置を精度良く求めることが困難である。
FIG. 6 is a diagram showing a
本実施形態の光検出部60a,60bでは、拡散板61によってレーザ光L1が均一に拡散される。このため、拡散板61が無い場合よりも、干渉縞の原因となり得る反射レーザ光L2の強度が低下する。このため、図5に示されるように、干渉縞の発生が抑制される。また、図5と図7の比較から明らかなように、拡散板61によって、ガウシアンのピークは低下するものの、ガウシアンの形状を保った分布になる。このため、ピークの検出が容易であるため、レーザ光の中心位置を精度良く求めることができる。
In the
また、拡散板61によるレーザ光L1の広がりに応じて、イメージセンサ631に照射されるレーザ光L1のパワー密度も低下する。このため、イメージセンサ631が損傷するおそれのある閾値Th1を越えることを抑制できるため、より高強度なレーザの調整も可能となる。
Further, as the laser light L1 is spread by the
なお、レーザ光の強度を減衰させるための他の方法として、NDフィルタを用いることが考えられる。しかしながら、NDフィルタを用いたことによって干渉縞または光軸シフトが発生するおそれがある。このため、拡散板61を用いることによって、NDフィルタを用いたときよりも、レーザ光の位置を精度良く特定できる。
Note that another method for attenuating the intensity of laser light is to use an ND filter. However, there is a possibility that interference fringes or optical axis shift may occur due to the use of the ND filter. Therefore, by using the
<2. 変形例>
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
<2. Modified example>
Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above, and various modifications are possible.
上記実施形態では、光検出部60a,60bは、光学系35内において、レーザ光を検出している。しかしながら、光検出部は、光学系35から出力されたレーザ光を検出するようにしてもよい。例えば、光検出部が、ステージ42上やその付近に配置されていてもい。
In the embodiment described above, the
制御部22は、画像IM1から拡散前のレーザ光L1のビーム径を算出するようにしてもよい。例えば、拡散板61による広がり率が既知である場合、その広がり率と、画像IM1から取得されるビーム径とに基づいて、拡散前のビーム径が求められてもよい。
The
光照射装置1は、レーザ光源31から出力されるレーザ光の光軸位置、光軸の向きまたはビーム径などを調整する調整部を備えていてもよい。調整部は、例えば複数のレンズまたはミラー等で構成され得る。制御部22は、光検出部60a,60bによる検出結果に基づいて調整部を制御することによって、レーザ光が自動で調整されるようにしてもよい。
The light irradiation device 1 may include an adjustment unit that adjusts the optical axis position, optical axis direction, beam diameter, etc. of the laser light output from the
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。 Although this invention has been described in detail, the above description is illustrative in all aspects, and the invention is not limited thereto. It is understood that countless variations not illustrated can be envisaged without departing from the scope of the invention. The configurations described in each of the above embodiments and modified examples can be appropriately combined or omitted as long as they do not contradict each other.
1 光照射装置
18 光照射部
22 制御部(中心位置算出部)
31 レーザ光源
35 光学系
42 ステージ(保持部)
60a 光検出部(第1の光検出部)
60b 光検出部(第2の光検出部)
61 拡散板(拡散部)
63 カメラ
350a ビームスプリッタ(第1ビームスプリッタ)
350b ビームスプリッタ(第2ビームスプリッタ)
631 イメージセンサ
633 カバーガラス
635 筐体
636 開口
1
31 Laser
60a Photodetector (first photodetector)
60b Photodetector (second photodetector)
61 Diffusion plate (diffusion part)
63
350b beam splitter (second beam splitter)
631
Claims (10)
入射するレーザ光の強度分布の形状を維持しつつ前記レーザ光を拡散させる拡散部と、
前記拡散部において拡散された前記レーザ光を撮像するイメージセンサ、および、前記拡散部と前記イメージセンサとの間に位置するカバーガラスを有するカメラと、
を備える、光検出装置。 A photodetection device that detects laser light,
a diffusion section that diffuses the laser beam while maintaining the shape of the intensity distribution of the incident laser beam;
an image sensor that images the laser light diffused in the diffusion section; and a camera having a cover glass located between the diffusion section and the image sensor;
A photodetection device comprising:
前記イメージセンサが、二次元イメージセンサである、光検出装置。 The photodetection device according to claim 1,
A photodetection device, wherein the image sensor is a two-dimensional image sensor.
前記イメージセンサによって取得される画像に基づいて、前記レーザ光の中心位置を算出する中心位置算出部、
をさらに備える、光検出装置。 The photodetection device according to claim 2,
a center position calculation unit that calculates a center position of the laser beam based on an image acquired by the image sensor;
A photodetection device further comprising:
前記カメラは、前記レーザ光が通過する開口が設けられた筐体をさらに有し、
前記イメージセンサは前記筐体内に位置し、
前記カバーガラスは、前記開口を塞ぐ、光検出装置。 The photodetection device according to any one of claims 1 to 3,
The camera further includes a housing provided with an opening through which the laser light passes,
the image sensor is located within the housing,
The cover glass is a photodetecting device that closes the opening.
前記拡散部が、前記筐体に取り付けられている、光検出装置。 The photodetection device according to claim 4,
A photodetection device, wherein the diffusion section is attached to the housing.
前記拡散部は、すりガラスを含む、光検出装置。 The photodetection device according to any one of claims 1 to 5,
The light detection device, wherein the diffusion section includes frosted glass.
前記拡散部は、マイクロレンズアレイを含む、光検出装置。 The photodetection device according to any one of claims 1 to 5,
The light detection device, wherein the diffusion section includes a microlens array.
基材を保持する保持部と、
レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出力された前記レーザ光を前記基材に保持された前記基材に導く光学系と、
前記レーザ光を検出する少なくとも1つの光検出部と、
を備え、
前記少なくとも1つの光検出部は、
入射するレーザ光の強度分布の形状を維持しつつ前記レーザ光を拡散させる拡散部と、
前記拡散部において拡散された前記レーザ光を撮像するイメージセンサ、および、前記拡散部と前記イメージセンサとの間に位置するカバーガラスを有するカメラと、
を有する、光照射装置。 A light irradiation device,
a holding part that holds the base material;
a laser light source that outputs laser light;
an optical system that guides the laser light output from the laser light source to the base material held by the base material;
at least one photodetector that detects the laser beam;
Equipped with
The at least one photodetector includes:
a diffusion section that diffuses the laser beam while maintaining the shape of the intensity distribution of the incident laser beam;
an image sensor that images the laser light diffused in the diffusion section; and a camera having a cover glass located between the diffusion section and the image sensor;
A light irradiation device having.
前記光学系は、
前記レーザ光源から出力された前記レーザ光を分岐させる第1ビームスプリッタと、
前記第1ビームスプリッタによって分岐された前記レーザ光を分岐させる第2ビームスプリッタと
を含み、
前記少なくとも1つの光検出部は、
前記第1ビームスプリッタで分岐された前記レーザ光を検出する第1の光検出部と、
前記第2ビームスプリッタで分岐された前記レーザ光を検出する第2の光検出部と、
を含む、光照射装置。 The light irradiation device according to claim 8,
The optical system is
a first beam splitter that branches the laser light output from the laser light source;
a second beam splitter that splits the laser beam split by the first beam splitter,
The at least one photodetector includes:
a first light detection unit that detects the laser beam split by the first beam splitter;
a second photodetector that detects the laser beam split by the second beam splitter;
A light irradiation device, including:
a) レーザ光の強度分布の形状を維持しつつ前記レーザ光を拡散させる工程と、
b) 前記工程a)によって拡散されたあと、カバーガラスを透過したレーザ光をイメージセンサで撮像する工程と、
を含む、光検出方法。 A light detection method for detecting laser light, the method comprising:
a) diffusing the laser beam while maintaining the shape of the intensity distribution of the laser beam;
b) a step of imaging the laser light transmitted through the cover glass after being diffused in step a) with an image sensor;
A light detection method, including:
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