JP2663560B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ加工装置に関し，特にレーザトリマ，
メモリリペア等の微細パターンの切断，加工を目的とし
たレーザ加工装置に関する。
〔従来の技術〕 従来，この種のレーザ加工装置はメモリリペアを例に
とると，次の３つのレーザ光走査方式が用いられて来
た。
第１の方式はミラーを取付けたガルバノメータとｆθ
レンズを組合せた方式，第２の方式はXYステージに集光
レンズを取付け，レーザ光が常に集光レンズの中心を通
るようにして集光レンズを移動させて走査する方式，第
３の方式はレーザ光および集光レンズを固定し，被加工
物を載せたXYステージを所定の加工位置が集光レンズの
下に来るように移動させる方式である。
〔発明が解決しようとする課題〕
第１の方式はレーザ光走査の高速性では最も優れてい
るが，他の方式に比べ加工位置精度が劣ることや，レー
ザの集光スポット径を小さくしようとすれば,fθレンズ
の焦点距離を短かくせざるを得ず，走査範囲が狭くなる
ことなどの欠点がある。
第２の方式は，第１の方式に比べ，加工位置精度は良
いが,XYステージによる走査のため，走査の点で劣る。
第３の方式は，他の方式に比べ，最も高い加工位置精
度が得られるが，大移動可能な精密YXステージが必要な
ため，大型で高価な装置となる。
すなわち，上述した従来の方式では，光走査の高速性
と高い加工位置精度を広い範囲にわたって備えることは
困難であった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のレーザ加工装置はレーザ発振器と，レーザ光
を走査する走査手段とレーザ光を被加工物表面に集光す
る手段を有するレーザ加工装置において，短焦点の要素
集光体を１次元又は２次元に配列してなる集光手段と，
前記要素集光体を少なくとも該要素集光体の配列間隔距
離だけ移動させる駆動手段と，前記要素集光体に対して
レーザ光を垂直入射させるミラー型走査手段とレンズを
備えて構成される。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成図である。
レーザ発振器101から出力されたレーザ光はできるだ
け一様な強度分布となるよう変換され，ガルバノメータ
102に取付けられたミラーにより反射されて走査レンズ1
03に入射する。ガルバノメータ102は走査レンズ103の焦
点位置に置かれ，紙面に垂直な軸を中心にミラーを回転
することによってレーザ光はＸ軸方向に走査される。走
査レンズ103の出射光は微小集光レンズ104でさらに集光
されて，被加工物107面上で微小な集光スポットとな
る。
被加工物107を最大８インチのICウエハとするとガル
バノメータ102と走査レンズ103の組合せによるＸ軸方向
走査範囲は200mm程度となり，走査レンズ103は焦点距離
200mm程度の長焦点大口径のレンズとなる。一方，微小
集光レンズ104は微小スポットを得るため，焦点距離10m
m程度の短焦点レンズが用いられ，集光された直径数μ
ｍのレーザスポットとなる。微小集光レンズ104はＸ軸
方向に一直線に等間隔で並べられ，光軸中心部以外は開
口マスク109によって遮蔽されて微小集光レンズ一次元
配列板105を構成する。
被加工物107面上でＸ軸方向にレーザスポットを移動
させる場合，ガルバノメータ102を回転させて所定位置
近傍にレーザ光を移動させ，配列微小レンズ中で近くの
微小レンズ開口部を所定位置上に正確にリニアモータ10
6で移動させ所定位置上に来たレーザビームの一部を切
り出して被加工物107上に集光させる。
リニアモータ106による微小集光レンズ一次元配列板1
05の移動距離は微小レンズ104の配列間隔だけあれば十
分であり，微小レンズ間隔を1mmとすれば，最大1mm程度
の移動となり，短時間での微小レンズ移動が可能であ
る。一方ガルバノメータ102によるレーザ光の走査は高
速であるため，全体としてＸ軸方向に高速のレーザ光走
査とレーザスポットの位置決めが可能となる。
Ｙ方向のレーザスポットの走査は被加工物107を載せ
たＹ方向駆動ステージ108によって行なう。リニアモー
タ106の移動距離およびＹ方向駆動ステージ108の移動距
離測定をレーザ測長器で行なえば高速性に加えて高精度
のレーザスポット位置決めが実現できる。
この装置の利点には，ステージが一軸移動でよいため
軽量，かつ低価格であること，レーザ測長器を使う場合
XYステージ構成では必要となるＬ型ミラー等の大型高精
度ミラーが不要で，使うミラー類が小型，かつ低価格で
あることなどが挙げられる。
微小レンズ104は本実施例のように小型レンズを組合
せても，また，ガラスマスク上にフレネルレンズ等を構
成したものでもよい。微小レンズ104は高精度で等間隔
で配列されていることが望ましいが開口マスク109の開
口間隔を正確に作り，実際の配列精度を補正テーブルと
してリニアモータ制御回路106中に記憶させておいて移
動時に補正を加えることで高精度の位置決めが可能であ
る。
第２図は本発明の第２の実施例の構成図である。レー
ザ発振器201を出たレーザ光は走査レンズ211と該レンズ
211の焦点位置にある走査ミラー202によりICウエハ209
の所定位置近傍に入射するよう走査される。
また，走査レンズ211とICウエハ209の間に微小集光レ
ンズ206を等間隔で２次元配列状に並べた微小レンズ２
次元配列板205を設け,ICウエハ209上にレーザ光を微小
スポットとして集光する。
微小レンズ２次元配列板205は第１図の例と同様，微
小レンズと開口マスクの組合せやフレネルレンズ等で構
成される。
走査ミラー202はＹ軸方向走査パルスモータ203および
Ｘ軸方向走査パルスモータ204によって２次元走査され
る。
微小レンズ２次元配列板205は平行板バネ等で保持さ
れ,X軸駆動リニアモータ208およびＹ軸駆動リニアモー
タ207により，最大微小レンズ間隔まで移動走査され
る。移動距離はレーザ測長器等の高精度位置検出器によ
り計測される。
本実施例の場合,ICウエハ209は固定のウエハチャック
上に載せられ，大移動高精度のステージが不用となるた
め小型，軽量かつ安価なレーザ加工装置となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように，本発明は，レーザスポットの移
動走査をガルバノメータ等を用いたミラー回転による走
査を採用することにより高速化を図り，高精度位置決め
には要素集光体をその配列を間隔程度の短距離を精度よ
く移動させることにより行うことによって高速，高精度
のレーザスポット走査が可能となる効果がある。また,I
Cウエハ等大型基板の高精度位置決めに不可欠であったX
Yステージも不用となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図，第２図は本発明の第1,第２の実施例の構成図で
ある。 記号の説明:101はレーザ発振器,102はＸ方向走査ガルバ
ノメータ,103は走査レンズ,105は微小集光レンズ一次元
配列板,106はＸ方向駆動リニアモータ,108はＹ方向駆動
ステージ,201はレーザ発振器,202は走査ミラー,205は微
小レンズ二次元配列板,211は走査レンズである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザ発振器と，レーザ光を走査する走査
    手段と，レーザ光を被加工物表面に集光する手段を有す
    るレーザ加工装置において，短焦点要素集光体を１次元
    又は２次元に配列してなる集光手段と，前記要素集光体
    を少なくとも該要素集光体の配列間隔だけ移動させる駆
    動手段と，前記要素集光体に対してレーザ光を垂直入射
    させるミラー型走査手段とレンズを備えることを特徴と
    するレーザ加工装置。
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