JP4318525B2 - Optical apparatus and laser irradiation apparatus - Google Patents

Optical apparatus and laser irradiation apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4318525B2
JP4318525B2 JP2003358742A JP2003358742A JP4318525B2 JP 4318525 B2 JP4318525 B2 JP 4318525B2 JP 2003358742 A JP2003358742 A JP 2003358742A JP 2003358742 A JP2003358742 A JP 2003358742A JP 4318525 B2 JP4318525 B2 JP 4318525B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
incident
optical
laser beam
deflection
deflector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003358742A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005118847A (en
Inventor
克行 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2003358742A priority Critical patent/JP4318525B2/en
Publication of JP2005118847A publication Critical patent/JP2005118847A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4318525B2 publication Critical patent/JP4318525B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

本発明は、レーザ光の光学特性を変化させることができる光学装置及びレーザ照射装置に関する。   The present invention relates to an optical apparatus and a laser irradiation apparatus that can change the optical characteristics of laser light.

レーザ光を用いた穴あけ加工や描画等において、レーザ光のスポット径を変化させたい場合がある。例えば、形成しようとする穴の内径や描画パターンの線幅を変えたい場合である。そのような場合には、いったんレーザ発振器の稼動を停止する。そして、レーザ光のビーム径を規定するマスクを他のマスクに取り替えたり、あるいはレーザ光を集光するレンズをその光軸方向に移動させることにより該レンズの倍率を変更するといった調節作業を行う。   There are cases where it is desired to change the spot diameter of laser light in drilling or drawing using laser light. For example, it is necessary to change the inner diameter of the hole to be formed or the line width of the drawing pattern. In such a case, the operation of the laser oscillator is once stopped. Then, an adjustment operation is performed such that the mask that defines the beam diameter of the laser beam is replaced with another mask, or the magnification of the lens is changed by moving the lens that condenses the laser beam in the optical axis direction.

特許文献1及び2には、そのような調節作業を要さずに、レーザ光のビーム径を変化させることができる技術が開示されている。これらの技術では、光源から放射されたレーザ光の光路を、第1の光路又は第2の光路に選択的に切り替える。各光路上には、それぞれマスクが配置されている。それらマスクに形成されたピンホールの内径は互いに異なる。光源から放射されたレーザ光の光路を、所望のマスクが配置された光路へ切り替えることにより、そのレーザ光のビーム径を所望値に変更できる。   Patent Documents 1 and 2 disclose techniques that can change the beam diameter of laser light without requiring such adjustment work. In these techniques, the optical path of the laser light emitted from the light source is selectively switched to the first optical path or the second optical path. A mask is arranged on each optical path. The inner diameters of the pinholes formed in these masks are different from each other. By switching the optical path of the laser light emitted from the light source to the optical path where the desired mask is arranged, the beam diameter of the laser light can be changed to a desired value.

特開2002−35979号公報(第1図)JP 2002-35979 A (FIG. 1) 特開2002−335063号公報(第1図)JP 2002-335063 A (FIG. 1)

ビーム径が変更されたレーザ光を一つの光軸に沿って出射させることが望まれる。即ち、第1の光路及び第2の光路のいずれを通るレーザ光も、ビーム径が変更された後には同じ光路を進むようにすることが望まれる。特許文献1及び2の技術では、そのための手段として、偏光ビームスプリッタを用いる。しかし、偏光ビームスプリッタでは、原理的に、P偏光の光軸とS偏光の光軸とを一致させることしかできない。従って、光源から放射されたレーザ光の光路として、予めP偏光が通る光路又はS偏光が通る光路のどちらかしか選択することができない。つまり、レーザ光のビーム径を2段階にしか切り替えることができない。   It is desired to emit laser light having a changed beam diameter along one optical axis. That is, it is desirable that the laser light passing through either the first optical path or the second optical path travel on the same optical path after the beam diameter is changed. In the techniques of Patent Documents 1 and 2, a polarization beam splitter is used as means for that purpose. However, in principle, the polarization beam splitter can only match the optical axis of P-polarized light with the optical axis of S-polarized light. Therefore, only the optical path through which the P-polarized light passes or the optical path through which the S-polarized light passes can be selected in advance as the optical path of the laser light emitted from the light source. That is, the laser beam diameter can be switched only in two stages.

本発明の目的は、レーザ光のビーム径等の光学特性を2段階以上又は無段階的に変化させることができ、かつ光学特性が変更されたレーザ光を一つの光軸に沿って出射させ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 make it possible to change optical characteristics such as the beam diameter of laser light in two or more steps or in a stepless manner, and to emit laser light whose optical characteristics have been changed along one optical axis. It is to provide the technology that can.

本明細書において、偏向とは、レーザ光の進行方向を変えることをいう。偏向角とは、偏向器に入射するレーザ光の当該入射方向と、その偏向器によって偏向されたレーザ光の当該偏向器からの出射方向とのなす角度をいう。偏向方向とは、偏向器によって偏向されたレーザ光の当該偏向器からの出射方向をいう。   In this specification, deflection refers to changing the traveling direction of laser light. The deflection angle refers to an angle formed by the incident direction of the laser light incident on the deflector and the emission direction of the laser light deflected by the deflector from the deflector. The deflection direction refers to the emission direction of the laser light deflected by the deflector from the deflector.

本発明の一観点によれば、
一つの入射光軸に沿って第1の偏向点に入射したレーザ光を、該第1の偏向点において偏向する第1の偏向器であって、外部から与えられる制御信号に従って該レーザ光の偏向角を変化させる第1の偏向器と、
前記第1の偏向器によって偏向されたレーザ光を、その偏向方向別に異なる光路を経由させて共通の第2の偏向点に入射させる光学系と、
前記光学系によって前記第2の偏向点に入射されたレーザ光を、該第2の偏向点において偏向する第2の偏向器であって、その偏向後のレーザ光が共通の出射光軸上を伝搬するように、外部から与えられる制御信号に従って該レーザ光の偏向角を変化させる第2の偏向器と
前記第1の偏向器によって偏向されたレーザ光が経由する前記第1の偏向点と前記第2の偏向点との間の光路上に配置され、該第1の偏向器によって偏向されたレーザ光の光学特性を、該レーザ光が経由する前記光路別に異ならせる光学特性調節手段と
を備えた光学装置が提供される。
According to one aspect of the present invention,
A first deflector for deflecting laser light incident on a first deflection point along one incident optical axis at the first deflection point, and deflecting the laser light according to a control signal given from the outside A first deflector for changing the angle;
An optical system for causing the laser beam deflected by the first deflector to be incident on a common second deflection point via different optical paths depending on the deflection direction;
A second deflector for deflecting the laser beam incident on the second deflection point by the optical system at the second deflection point, the deflected laser beam traveling on a common outgoing optical axis; A second deflector that changes a deflection angle of the laser beam in accordance with a control signal given from the outside so as to propagate ;
Laser light disposed on the optical path between the first deflection point and the second deflection point through which the laser beam deflected by the first deflector passes, and deflected by the first deflector There is provided an optical apparatus comprising: an optical characteristic adjusting unit that varies the optical characteristic of each of the optical paths depending on the optical path through which the laser beam passes .

本発明の他の観点によれば、一つの入射光軸に沿って偏向点に入射した入射レーザ光を、外部から与えられる制御信号に応じて定められる偏向方向に偏向する一方、該入射レーザ光を偏向するときに、その偏向方向とは逆向きに前記偏向点に入射してくるレーザ光を、戻りレーザ光として前記入射光軸に沿う方向に偏向する偏向器と、前記偏向器によって偏向された前記入射レーザ光を、その偏向方向別に異なる光路を経由させた後、該偏向器によって偏向されたときの偏向方向とは逆向きに前記偏向点に入射させる光学系と、前記入射光軸を含む光路であって、前記入射レーザ光及び戻りレーザ光の双方が通る共通の光路から、前記戻りレーザ光を分離させて取り出す分離手段とを備えた光学装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, incident laser light incident on a deflection point along one incident optical axis is deflected in a deflection direction determined according to a control signal given from the outside, while the incident laser light is deflected. When the laser beam is deflected, the laser beam incident on the deflection point in the direction opposite to the deflection direction is deflected as a return laser beam in the direction along the incident optical axis, and deflected by the deflector. An optical system for causing the incident laser light to enter the deflection point in a direction opposite to the deflection direction when deflected by the deflector after passing through different optical paths depending on the deflection direction; and the incident optical axis. There is provided an optical device including a separating unit that separates and extracts the return laser beam from a common optical path through which both the incident laser beam and the return laser beam pass.

本発明のさらに他の観点によれば、ともに入射したレーザ光を偏向する第1の反射面と第2の反射面とを有する多反射面体であって、前記第1の反射面に入射したレーザ光の偏向角が、この多反射面体の動きに伴って変化するときに、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、前記第2の反射面に入射したレーザ光の偏向角が変化するように構成された多反射面体と、一つの入射光軸に沿って前記第1の反射面に入射し、該第1の反射面において偏向されたレーザ光を、その偏向方向別に異なる光路を経由させて前記第2の反射面に入射させる光学系であって、前記第1の反射面における前記レーザ光の偏向角が変化するときに、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、前記第2の反射面に入射させるレーザ光の当該入射方向が変化するように構成された光学系とを備えた光学装置が提供される。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a multi-reflecting surface body having a first reflecting surface and a second reflecting surface for deflecting both incident laser beams, wherein the laser is incident on the first reflecting surface. When the deflection angle of the light changes with the movement of the multi-reflecting surface body, the deflection angle of the laser light incident on the second reflecting surface changes by the same angle as the angle representing the amount of change. The multi-reflecting surface body configured as described above, and the laser light incident on the first reflecting surface along one incident optical axis and deflected on the first reflecting surface are made to pass through different optical paths according to the deflection directions. When the deflection angle of the laser beam on the first reflecting surface changes, the second reflecting surface is incident on the second reflecting surface by the same angle as the angle representing the amount of change. The incident direction of the laser beam incident on the reflective surface of the Optical device and an optical system configured to is provided.

一つの入射光軸に沿って入射したレーザ光が一つの出射光軸に沿って出射するまでの間に経由する光路の空間的位置を移動させることができるから、種々の光学素子を用いて光路別にレーザ光の光学特性を異ならせることができる。これにより、レーザ光の光学特性を2段階以上又は無段階的に変化させることができる。   Since the spatial position of the optical path through which the laser beam incident along one incident optical axis is emitted along one outgoing optical axis can be moved, the optical path can be changed using various optical elements. In addition, the optical characteristics of the laser beam can be made different. Thereby, the optical characteristic of a laser beam can be changed in two steps or more or steplessly.

図1は、第1の実施例によるレーザ加工装置を示す。光源1が、レーザ光を放射する。光源1から放射されたレーザ光は、一つの入射光軸SINに沿ってビーム径切替器2に入射する。ビーム径切替器2は、入射光軸SINに沿って入射したレーザ光のビーム径を切り替え、ビーム径が切り替えられたレーザ光を一つの出射光軸SOUTに沿って出射する。 FIG. 1 shows a laser processing apparatus according to a first embodiment. The light source 1 emits laser light. The laser light emitted from the light source 1 is incident on the beam diameter switch 2 along one of the incident optical axis S IN. Beam diameter switch 2 switches the beam diameter of the incident laser beam along an incident optical axis S IN, emits along the laser light beam diameter is switched to one of the exit optical axis S OUT.

ビーム径切替器2について説明する。入射光軸SINに沿って進むレーザ光が入射する位置に、第1のガルバノミラー10が配置されている。第1のガルバノミラー10の反射面上におけるレーザ光の入射位置が、この第1のガルバノミラー10におけるレーザ光の偏向点Pである。その偏向点Pを焦点とする位置に第1の回転放物面鏡11が配置されている。第1の回転放物面鏡11と向かい合うように、第2の回転放物面鏡12が配置されている。第2の回転放物面鏡12は、第1の回転放物面鏡11の回転対称軸と一致する回転対称軸をもつ。第1の回転放物面鏡11及び第2の回転放物面鏡12は、ともに軸外し回転放物面鏡である。 The beam diameter switching device 2 will be described. The first galvanometer mirror 10 is disposed at a position where laser light traveling along the incident optical axis SIN is incident. The incident position of the laser beam on the reflecting surface of the first galvanometer mirror 10 is the laser beam deflection point P 1 in the first galvanometer mirror 10. The first parabolic mirror 11 is positioned to the deflection point P 1 and the focal point. A second rotating parabolic mirror 12 is arranged so as to face the first rotating parabolic mirror 11. The second rotary parabolic mirror 12 has a rotational symmetry axis that coincides with the rotational symmetry axis of the first rotational parabolic mirror 11. The first rotary parabolic mirror 11 and the second rotary parabolic mirror 12 are both off-axis rotary parabolic mirrors.

第2の回転放物面鏡12の焦点位置には、第2のガルバノミラー13が配置されている。第2のガルバノミラー13の反射面上におけるレーザ光の偏向点Pが、第2の回転放物面鏡12の焦点と一致する。第1の回転放物面鏡11と、第2の回転放物面鏡12との間には、ビーム径調節部15が配置されている。 A second galvanometer mirror 13 is disposed at the focal position of the second rotary parabolic mirror 12. The laser light deflection point P 2 on the reflecting surface of the second galvanometer mirror 13 coincides with the focal point of the second rotary parabolic mirror 12. A beam diameter adjusting unit 15 is disposed between the first rotating parabolic mirror 11 and the second rotating parabolic mirror 12.

第1のガルバノミラー10は、入射光軸SINに沿って偏向点Pに入射したレーザ光を第1〜第4の光軸S、S、S、及びSから選択される一つの光軸に沿う方向へ偏向する。第1のガルバノミラー10は、コントローラ14から与えられる制御信号sigに従って揺動することにより、偏向点Pに入射するレーザ光の偏向角を変化させる。これにより、偏向点Pに入射したレーザ光の偏向方向が切り替えられる。 The first galvanometer mirror 10 is chosen the laser beam incident on the deflection point P 1 along the incident optical axis S IN optical axis of the first through 4 S 1, S 2, S 3, and the S 4 Deflection in a direction along one optical axis. The first galvanometer mirror 10 oscillates according to the control signal sig 1 given from the controller 14, thereby changing the deflection angle of the laser light incident on the deflection point P 1 . Thus, it switched deflection direction of the laser beam incident on the deflection point P 1.

第1〜第4の光軸S、S、S、及びSに沿って進む各レーザ光はいずれも第1の回転放物面鏡11の反射面に入射する。第1の回転放物面鏡11は、第1〜第4の光軸S、S、S、及びSに沿って入射するレーザ光を、それぞれ互いに平行な第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSPに沿う方向へ反射する。ビーム径調節部15が、第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSPに沿って進むレーザ光のビーム径を互いに異ならせる。 Each of the laser beams traveling along the first to fourth optical axes S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 is incident on the reflection surface of the first paraboloidal mirror 11. The first rotary paraboloid mirror 11 receives first to fourth laser beams incident along the first to fourth optical axes S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 , which are parallel to each other. Reflected in a direction along the parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 . The beam diameter adjusting unit 15 makes the beam diameters of the laser beams traveling along the first to fourth parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 different from each other.

図2は、ビーム径調節部15の構成を示す。ビーム径調節部15は、第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSP上に、それぞれマスク15a、15b、15c、及び15dが配置されて構成されている。それらマスクの各々にはピンホールが形成されていて、ピンホールが形成された部分のみがレーザ光を通過させる。マスクを通過したレーザ光のビーム径は、そのマスクに形成されたピンホールの内径に対応したものとなる。マスク15a、15b、15c、及び15dに形成されたピンホールの内径は互いに異なる。例えば、マスク15a、15b、15c、15dの順に、大きな内径のピンホールを有する。 FIG. 2 shows a configuration of the beam diameter adjusting unit 15. Beam diameter adjusting part 15, parallel optical axes SP 1 of the first to 4, SP 2, SP 3, and on the SP 4, a mask 15a respectively, 15b, 15c, and 15d are configured arranged. Each of the masks has a pinhole, and only the portion where the pinhole is formed allows the laser beam to pass. The beam diameter of the laser beam that has passed through the mask corresponds to the inner diameter of the pinhole formed in the mask. The inner diameters of the pinholes formed in the masks 15a, 15b, 15c, and 15d are different from each other. For example, the masks 15a, 15b, 15c, and 15d have pin holes with large inner diameters in this order.

図1に戻って説明を続ける。ビーム径調節部15によってビーム径が調節されたレーザ光はいずれも第2の回転放物面鏡12の反射面に入射する。第2の回転放物面鏡12は、第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSPに沿って入射するレーザ光を、それぞれ異なる方向から第2のガルバノミラー13の偏向点Pに入射させる。 Returning to FIG. 1, the description will be continued. Any laser light whose beam diameter is adjusted by the beam diameter adjusting unit 15 is incident on the reflecting surface of the second paraboloid mirror 12. The second rotary parabolic mirror 12 is configured to cause the laser light incident along the first to fourth parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 to enter the second galvanometer mirror from different directions. deflection point 13 to be incident on the P 2.

第2のガルバノミラー13は、コントローラ14から与えられる制御信号sigに従って揺動することにより、偏向点Pに入射するレーザ光の偏向角を変化させる。これにより、さまざまな方向から偏向点Pに入射されるレーザ光が、一つの出射光軸SOUTに沿う方向に偏向される。 The second galvanometer mirror 13, by swinging in accordance with the control signal sig 2 given from the controller 14 to change the deflection angle of the laser beam incident on the deflection point P 2. Thus, the laser light incident from various directions to the deflection point P 2 is deflected in the direction along the one of the exit optical axis S OUT.

詳細には、第2のガルバノミラー13は、第1のガルバノミラー10がレーザ光の偏向角を変化させるときに、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、偏向点Pに入射するレーザ光の偏向角を変化させる。 Specifically, the second galvanometer mirror 13, the laser first galvano mirror 10 is when changing the deflection angle of the laser beam by an angle identical to the angle indicating the amount of change, that is incident on the deflection point P 2 Change the deflection angle of light.

一方、一対の回転放物面鏡11及び12により構成される光学系は、第1のガルバノミラー10がレーザ光の偏向角を変化させるときに、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、第2のガルバノミラー13の偏向点Pに入射するレーザ光の当該入射方向を変化させる。 On the other hand, when the first galvanometer mirror 10 changes the deflection angle of the laser beam, the optical system constituted by the pair of rotary parabolic mirrors 11 and 12 is the same angle as the angle representing the amount of change. The incident direction of the laser light incident on the deflection point P2 of the second galvanometer mirror 13 is changed.

即ち、第1のガルバノミラー10がレーザ光の偏向角を変化させるときには、第2のガルバノミラー13の偏向点Pに入射するレーザ光の当該入射方向が変化するが、それと同時に第2のガルバノミラー13が偏向点Pに入射するレーザ光の偏向角を変化させる。そのため、偏向点Pに入射するレーザ光の、第2のガルバノミラー13からの出射方向が一つの出射光軸SOUTに沿う方向に保たれる。 That is, when the first galvanometer mirror 10 changes the deflection angle of the laser beam, the incident direction of the laser beam incident on the deflection point P2 of the second galvanometer mirror 13 changes. At the same time, the second galvanometer mirror 10 changes. mirror 13 changes the deflection angle of the laser beam incident on the deflection point P 2. Therefore, the laser beam incident on the deflection point P 2, the emission direction from the second galvano-mirror 13 is maintained in a direction along the one of the exit optical axis S OUT.

より詳細には、一対の回転放物面鏡11及び12により構成される光学系は、第1のガルバノミラー10によって第iの光軸Sに沿う方向に偏向されたレーザ光を、出射光軸SOUTへの偏向角が、入射光軸SINから第iの光軸Sへの偏向角と等しくなる方向から第2のガルバノミラー13の偏向点Pに入射させる。(ここで、iは1以上、4以下の任意の自然数である。)
そして、第2のガルバノミラー13は、この第2のガルバノミラー13で偏向されるレーザ光の偏向角が、常に第1のガルバノミラー10で偏向されるレーザ光の偏向角と等しくなるように、第1のガルバノミラー10と同期して作動する。
More specifically, a pair of parabolic mirror 11 and the optical system constituted by 12 the laser beam deflected in the direction along the optical axis S i of the i by the first galvanometer mirror 10, the outgoing light The light is incident on the deflection point P2 of the second galvanometer mirror 13 from the direction in which the deflection angle with respect to the axis S OUT is equal to the deflection angle with respect to the i- th optical axis S i from the incident optical axis S IN . (Here, i is an arbitrary natural number of 1 or more and 4 or less.)
The second galvanometer mirror 13 is configured so that the deflection angle of the laser beam deflected by the second galvanometer mirror 13 is always equal to the deflection angle of the laser beam deflected by the first galvanometer mirror 10. It operates in synchronization with the first galvanometer mirror 10.

従って、一対の回転放物面鏡11及び12によってさまざまな方向から偏向点Pに入射されるレーザ光は、第2のガルバノミラー13によって一つの出射光軸SOUTに沿う方向に偏向される。なお、出射光軸SOUTは、入射光軸SINと同一の直線上に配置されていることが好ましい。 Therefore, the laser light incident from various directions to the deflection point P 2 by a pair of parabolic mirrors 11 and 12 are deflected in the direction along the one of the exit optical axis S OUT by the second galvanometer mirror 13 . The outgoing optical axis S OUT is preferably arranged on the same straight line as the incident optical axis S IN .

出射光軸SOUTに沿って出射されたレーザ光は、ガルバノスキャナ3及びfθレンズ4を経由して、被加工基板Wの表面に入射する。ガルバノスキャナ3は、ビーム径切替器2から出射されたレーザ光を二次元方向に走査する。fθレンズ4は、走査されたレーザ光を被加工基板Wの表面に略垂直に入射させる。また、fθレンズ4は、上記ビーム径調節部15におけるマスク15a、15b、15c、及び15dの像を、被加工基板Wの表面に結ぶ。被加工基板Wは、XYステージ5に保持されている。XYステージ5は、被加工基板Wの位置を二次元方向に移動させる。 The laser light emitted along the outgoing optical axis S OUT is incident on the surface of the substrate W 1 to be processed via the galvano scanner 3 and the fθ lens 4. The galvano scanner 3 scans the laser light emitted from the beam diameter switch 2 in a two-dimensional direction. The fθ lens 4 causes the scanned laser light to enter the surface of the substrate W 1 to be processed substantially perpendicularly. Further, f [theta] lens 4, the mask 15a in the beam diameter adjusting unit 15, 15b, 15c, and 15d of the image of, connecting to the surface of the substrate to be processed W 1. The substrate W 1 to be processed is held on the XY stage 5. XY stage 5 moves the position of the workpiece substrate W 1 in the two-dimensional directions.

このレーザ加工装置によれば、一つの入射光軸SINに沿ってビーム径切替器2に入射したレーザ光が一つの出射光軸SOUTに沿って出射するまでの間に経由する光路の空間的位置を異ならせることができる。それら光路上にそれぞれマスク15a、15b、15c、及び15dが配置されているから、光源1から出射されたレーザ光のビーム径を4段階に切り替えることができる。即ち、被加工基板Wの表面上におけるレーザ光のスポット径を4段階に変更できる。 According to this laser processing apparatus, the space of the optical path through which the laser light incident on the beam diameter switching unit 2 along one incident optical axis S IN passes along one output optical axis S OUT. The target position can be different. Since the masks 15a, 15b, 15c, and 15d are respectively disposed on these optical paths, the beam diameter of the laser light emitted from the light source 1 can be switched in four stages. That is, it changes the spot diameter of the laser beam on the surface of the substrate to be processed W 1 to 4 stages.

また、第1及び第2のガルバノミラー10及び13において偏向角を変化させることのできる範囲は30度程度である。この値は、音響光学偏向素子等の他の偏向器に比べると大きい。従って、音響光学偏向素子等を偏光器として用いる場合に比べると、レーザ光の光路をより広い空間内に分布させることができる。そのため、より多くのマスクを配置することができるから、ビーム径の切り替え数を増やせる。   The range in which the deflection angle can be changed in the first and second galvanometer mirrors 10 and 13 is about 30 degrees. This value is larger than other deflectors such as an acousto-optic deflector. Therefore, the optical path of the laser beam can be distributed in a wider space compared to the case where an acousto-optic deflection element or the like is used as a polarizer. Therefore, a larger number of masks can be arranged, so that the number of beam diameter switching can be increased.

また、このレーザ加工装置においては、ビーム径の切り替え順序を任意に設定できる。即ち、コントローラ14は、ビーム径切替器2から出射されるレーザ光のビーム径が次第に太くあるいは細くなるようにガルバノミラー10及び13の姿勢を制御することができるのは勿論、ビーム径切替器2から出射されるレーザ光のビーム径が任意に変化するようにガルバノミラー10及び13の姿勢を制御することもできる。   In this laser processing apparatus, the beam diameter switching order can be arbitrarily set. That is, the controller 14 can control the postures of the galvanometer mirrors 10 and 13 so that the beam diameter of the laser light emitted from the beam diameter switch 2 gradually becomes thicker or narrower. It is also possible to control the attitude of the galvanometer mirrors 10 and 13 so that the beam diameter of the laser beam emitted from the laser beam changes arbitrarily.

なお、ガルバノミラー10及び13として、一枚の反射面を二軸方向にあおることができるように構成された二軸用ガルバノミラーを用いてもよい。二軸用ガルバノミラーを用いる場合は、回転放物面鏡11と12との間において、それら回転放物面鏡11及び12の回転対称軸と交差する2次元面内にマスクを分布させて配置することができる。二軸用ガルバノミラーとしては、例えばジンバル構造を有するプレーナ型のガルバノミラー等が挙げられる。   In addition, as the galvanometer mirrors 10 and 13, a biaxial galvanometer mirror configured to be able to cover one reflection surface in the biaxial direction may be used. In the case of using a biaxial galvanometer mirror, a mask is distributed between the rotary parabolic mirrors 11 and 12 in a two-dimensional plane that intersects the rotational symmetry axis of the rotary parabolic mirrors 11 and 12. can do. Examples of the biaxial galvanometer mirror include a planar galvanometer mirror having a gimbal structure.

図3は、上記レーザ加工装置を用いて穴あけ加工された被加工基板Wの要部を示す断面図である。被加工基板Wは、例えばプリント基板の中間生成体である。この被加工基板Wに、二重穴(ステップビア)18を形成する。 Figure 3 is a sectional view showing a main portion of a substrate to be processed W 1 which is drilling with the laser machining apparatus. The substrate to be processed W 1 is an intermediate body, for example a printed circuit board. The substrate to be processed W 1, to form a double hole (step via) 18.

まず、第1のガルバノミラー10が、偏向点Pに入射したレーザ光の偏向方向として第4の光軸Sに沿う方向を選択する。これにより、光源1から放射されたレーザ光がマスク15dを通過する。このとき、ビーム径切替器2から出射されるレーザ光のビーム径が最大となる。そのレーザ光が、被加工基板Wの表面に入射し、その入射箇所をアブレーションさせる。これにより、穴16が形成される。 First, the first galvano mirror 10 selects the direction along the fourth optical axis S 4 as a deflection direction of the laser beam incident on the deflection point P 1. Thereby, the laser light emitted from the light source 1 passes through the mask 15d. At this time, the beam diameter of the laser light emitted from the beam diameter switcher 2 is maximized. The laser beam is incident on the surface of the substrate to be processed W 1, thereby ablating the incident location. Thereby, the hole 16 is formed.

次に、第1のガルバノミラー10が、偏向点Pに入射したレーザ光の偏向方向を、第1の光軸Sに沿う方向へ切り替える。これにより、光源1から放射されたレーザ光がマスク15aを通過する。このとき、ビーム径切替器2から出射されるレーザ光のビーム径が最小となる。このレーザ光が、穴16の底面の中央部分に入射し、その入射箇所をアブレーションさせる。これにより、穴16の内径よりも小さな内径を有する穴17が形成される。以上により、側壁がステップ状をなす二重穴18が完成する。 Next, the first galvano mirror 10 of the deflection direction of the laser beam incident on the deflection point P 1, it switches to the first direction along the optical axis S 1. Thereby, the laser light emitted from the light source 1 passes through the mask 15a. At this time, the beam diameter of the laser beam emitted from the beam diameter switching unit 2 is minimized. This laser beam is incident on the central portion of the bottom surface of the hole 16 and ablate the incident location. Thereby, a hole 17 having an inner diameter smaller than the inner diameter of the hole 16 is formed. Thus, the double hole 18 whose side wall forms a step shape is completed.

ガルバノスキャナ3及びXYテーブル5の少なくともいずれか一方を駆動することにより、被加工基板Wの表面上におけるレーザ光の照射位置を移動させることができるから、被加工基板Wに複数の二重穴18を形成できる。 By driving at least one of the galvanometer scanner 3 and the XY table 5, because it is possible to move the irradiation position of the laser beam on the surface of the substrate to be processed W 1, a plurality of dual substrate to be processed W 1 Hole 18 can be formed.

被加工基板Wに、二重穴18をN個形成することを想定する。Nは例えば数千である。従来の加工法では、被加工基板W上に一旦、内径の大きな穴16のみをN個形成する。次に、レーザ発振器の稼動を停止した後、レーザ光のビーム径を小さく変更する為にマスクの取り替え作業等を行う。そして、各穴16の底面の中央部分に、ビーム径が小さく変更されたレーザ光を照射して内径の小さな穴17を形成してゆく。N個の二重穴18を形成する過程で、マスクの取り替え作業等は一回で済むが、一つの二重穴18を完成させる過程でレーザ光の照射位置を移動させる必要がある。そのため、内径の大きな穴16と内径の小さな穴17との相対的な位置精度がガルバノスキャナ3によるレーザ光の走査精度に影響されてしまう。 Substrate to be processed W 1, it is assumed that a double hole 18 to the N form. N is, for example, thousands. In conventional processing methods, once on the workpiece substrate W 1, only the large hole 16 of the inner diameter to the N form. Next, after the operation of the laser oscillator is stopped, a mask replacement operation or the like is performed in order to change the beam diameter of the laser beam to be small. Then, a hole 17 having a small inner diameter is formed by irradiating the center portion of the bottom surface of each hole 16 with a laser beam whose beam diameter has been changed to be small. In the process of forming the N double holes 18, the mask can be replaced only once. However, in the process of completing one double hole 18, it is necessary to move the irradiation position of the laser beam. For this reason, the relative positional accuracy of the hole 16 having a large inner diameter and the hole 17 having a small inner diameter is affected by the scanning accuracy of the laser beam by the galvano scanner 3.

これに対して、本レーザ加工装置では、マスクの取り替え作業等を要さず迅速にビーム径を切り替えることができるから、ビーム径の切り替えをN回行っても加工効率が損なわれることはない。即ち、内径の大きな穴16の形成、ビーム径の切り替え、内径の小さな穴17の形成の手順をN回繰り返しても加工効率が損なわれることはない。一つの二重穴18を完成させる過程でガルバノスキャナ3を固定させておくため、内径の大きな穴16と内径の小さな穴17との相対的な位置精度を高めることができる。これにより、位置合わせの不良等に起因するプリント基板の製造歩留まりの低下を防止できる。   On the other hand, in the present laser processing apparatus, the beam diameter can be quickly switched without requiring a mask replacement operation or the like, so that the processing efficiency is not impaired even if the beam diameter is switched N times. That is, the processing efficiency is not impaired even if the procedure of forming the hole 16 having a large inner diameter, switching the beam diameter, and forming the hole 17 having a small inner diameter is repeated N times. Since the galvano scanner 3 is fixed in the process of completing one double hole 18, the relative positional accuracy between the hole 16 having a large inner diameter and the hole 17 having a small inner diameter can be improved. As a result, it is possible to prevent a decrease in the manufacturing yield of the printed circuit board due to poor alignment or the like.

なお、二重穴18の形成においては、まず内径の小さな穴17を形成し、次にそれを内包するように内径の大きな穴16を形成してもよい。また、深さ方向に複数の層を貫くように二重穴18を形成することができる。   In forming the double hole 18, the hole 17 having a small inner diameter may be formed first, and then the hole 16 having a large inner diameter may be formed so as to enclose it. Further, the double hole 18 can be formed so as to penetrate a plurality of layers in the depth direction.

図4は、第2の実施例によるレーザ加工装置を示す。このレーザ加工装置は、図1に示されたレーザ加工装置のガルバノミラー10及び13に代えて、音響光学偏向素子(AOD;Acousto Optic Deflector)31及び32を用いて構成したものである。コントローラ33が、第1のAOD31に送出するRF信号sigの周波数を4段階に切り替えて偏向角を変化させることにより、光源1から放射されたレーザ光のビーム径を4段階に切り替えることができる。 FIG. 4 shows a laser processing apparatus according to the second embodiment. This laser processing apparatus is configured using acousto-optic deflection elements (AODs) 31 and 32 instead of the galvanometer mirrors 10 and 13 of the laser processing apparatus shown in FIG. The controller 33 can switch the beam diameter of the laser light emitted from the light source 1 to four stages by changing the deflection angle by switching the frequency of the RF signal sig 3 transmitted to the first AOD 31 to four stages. .

また、コントローラ33が、第2のAOD32を第1のAOD31と同期して作動させることにより、ビーム径の切り替えられたレーザ光を一つの出射光軸SOUTに沿って出射させる。なお、第1のAOD31及び第2のAOD32の同期制御は、コントローラ33が、第1のAOD31にRF信号sigを送出するのと同時に、そのRF信号sigの周波数と等しい周波数をもつRF信号sigを第2のAOD32に送出することにより実現される。 The controller 33, by actuating the second AOD32 synchronism with the first AOD31, is emitted along a laser beam which is switched the beam diameter to one exit optical axis S OUT. Note that the synchronization control of the first AOD 31 and the second AOD 32 is performed by the controller 33 sending the RF signal sig 3 to the first AOD 31 and at the same time an RF signal having a frequency equal to the frequency of the RF signal sig 3. This is realized by sending sig 4 to the second AOD 32.

このレーザ加工装置においても、レーザ光のビーム径を4段階に切り替えることができる。また、AOD31及び32には、機械的な駆動部分がない。AOD31及び32が偏向角を変化させるのに要する時間は、その変化量を表す角度の大きさによらない。そのため、ガルバノミラー等の機械的に駆動する偏向器を用いる場合に比べると、ビーム径の切り替え順序を任意に設定する場合にも、その切り替えに要する時間を一定とすることができる。   Also in this laser processing apparatus, the beam diameter of the laser beam can be switched in four stages. Further, the AODs 31 and 32 do not have a mechanical drive part. The time required for the AODs 31 and 32 to change the deflection angle does not depend on the magnitude of the angle representing the amount of change. Therefore, compared to the case of using a mechanically driven deflector such as a galvanometer mirror, the time required for the switching can be made constant even when the beam diameter switching order is arbitrarily set.

図5は、第3の実施例によるレーザ加工装置を示す。このレーザ加工装置は、図1に示されたレーザ加工装置のガルバノミラー10及び13に代えて、ポリゴンミラー41及び42を用いて構成したものである。   FIG. 5 shows a laser processing apparatus according to the third embodiment. This laser processing apparatus is configured by using polygon mirrors 41 and 42 in place of the galvanometer mirrors 10 and 13 of the laser processing apparatus shown in FIG.

このレーザ加工装置においても、レーザ光のビーム径を4段階に切り替えることができる。また、コントローラ43が、一対のポリゴンミラー41及び42を同期して回転運動(例えば、等速回転運動)させることにより、光源1から放射されたレーザ光のビーム径を高速で周期的に変化させることができる。   Also in this laser processing apparatus, the beam diameter of the laser beam can be switched in four stages. In addition, the controller 43 causes the pair of polygon mirrors 41 and 42 to rotate synchronously (for example, constant-speed rotational movement), thereby periodically changing the beam diameter of the laser light emitted from the light source 1 at high speed. be able to.

また、ポリゴンミラー41及び42として、例えば8面のポリゴンミラーを用いる場合、偏向角を変化させることのできる範囲は90度程度となる。この値は、ガルバノミラー等の他の偏向器に比べてもはるかに大きい。従って、ガルバノミラー等を偏向器として用いる場合に比べると、レーザ光の光路をより広い空間内に分布させることができる。そのため、より多くのマスクを配置することができるから、ビーム径の切り替え数を増やせる。   When, for example, eight polygon mirrors are used as the polygon mirrors 41 and 42, the range in which the deflection angle can be changed is about 90 degrees. This value is much larger than other deflectors such as galvanometer mirrors. Therefore, the optical path of the laser beam can be distributed in a wider space than when a galvanometer mirror or the like is used as a deflector. Therefore, a larger number of masks can be arranged, so that the number of beam diameter switching can be increased.

以上説明した第1〜第3の実施例によるレーザ加工装置では、前段の偏向器(ガルバノミラー10、AOD31、又はポリゴンミラー41)におけるレーザ光の偏向角と、後段の偏向器(ガルバノミラー13、AOD32、又はポリゴンミラー42)におけるレーザ光の偏向角が等しくなるように、両者を同期して作動させることとした。前段の偏向器におけるレーザ光の偏向角と、後段の偏向器におけるレーザ光の偏向角との間に、定常的な偏差をもたせてもよい。   In the laser processing apparatuses according to the first to third embodiments described above, the deflection angle of the laser beam in the front stage deflector (galvano mirror 10, AOD 31, or polygon mirror 41) and the rear stage deflector (galvano mirror 13, Both are operated in synchronism so that the deflection angles of the laser light in the AOD 32 or the polygon mirror 42) are equal. A steady deviation may be provided between the deflection angle of the laser beam in the former stage deflector and the deflection angle of the laser beam in the latter stage deflector.

また、第2の回転放物面鏡12の焦点位置が、被加工基板W表面上の一加工点となるように設計変更してもよい。即ち、後段の偏向器を省略し、第2の回転放物面鏡12の焦点位置に被加工基板Wを保持する。但し、この場合は、前段の偏向器におけるレーザ光の偏向角の変化に伴って、被加工基板Wへのレーザ光の入射角も変化することになる。そこで、被加工基板Wへのレーザ光の入射角の変化分をキャンセルするように被加工基板Wを揺動させる揺動機構を設けるとよい。この場合、揺動機構は、被加工基板Wへのレーザ光の入射方向が、常に被加工基板Wの表面に対して垂直となるように作動させるとよい。 The focal position of the second parabolic mirror 12 may be redesigned so that one processing point on the workpiece substrate W 1 surface. That is, the subsequent stage deflector is omitted, and the substrate to be processed W 1 is held at the focal position of the second parabolic mirror 12. However, in this case, with the change of the deflection angle of the laser beam in front of the deflector, it will change the incident angle of the laser beam to a processing substrate W 1. Therefore, it is preferable to provide a swinging mechanism for swinging the workpiece substrate W 1 so as to cancel the change of the incident angle of the laser beam to a processing substrate W 1. In this case, the swing mechanism is preferably operated so that the incident direction of the laser light to the substrate W to be processed is always perpendicular to the surface of the substrate W to be processed.

図6は、第4の実施例によるレーザ加工装置を示す。光源50が、直線偏光されたレーザ光を放射する。直線偏光を放射しないレーザ発振器を用いる場合には、偏光子を用いて直線偏光を得るようにすればよい。   FIG. 6 shows a laser processing apparatus according to the fourth embodiment. A light source 50 emits linearly polarized laser light. When a laser oscillator that does not emit linearly polarized light is used, linearly polarized light may be obtained using a polarizer.

光源50から放射されたレーザ光が、一つの入射光軸SINに沿ってビーム径切替器60に入射する。ビーム径切替器60は、入射光軸SINに沿って入射したレーザ光のビーム径を切り替え、ビーム径が切り替えられたレーザ光を一つの出射光軸SOUTに沿って出射する。 The laser light emitted from the light source 50 is incident on the beam diameter switch 60 along one of the incident optical axis S IN. Beam diameter switcher 60 switches the beam diameter of the incident laser beam along an incident optical axis S IN, emits along the laser light beam diameter is switched to one of the exit optical axis S OUT.

ビーム径切替器60について説明する。入射光軸SIN上に、偏光ビームスプリッタ(PBS;Polarized Beam Splitter)61と1/4波長板62とがこの順に配置されている。これらPBS61と1/4波長板62とによって分離光学系が構成されている。 The beam diameter switching device 60 will be described. On the incident optical axis S IN, a polarization beam splitter; and (PBS Polarized Beam Splitter) 61 and the quarter-wave plate 62 are disposed in this order. The PBS 61 and the quarter wavelength plate 62 constitute a separation optical system.

1/4波長板62を通過して入射光軸SINに沿って進むレーザ光が入射する位置に、ガルバノミラー63が配置されている。ガルバノミラー63の反射面上におけるレーザ光の入射位置が、このガルバノミラー63におけるレーザ光の偏向点Pである。その偏向点Pを焦点とする位置に回転放物面鏡64が配置されている。 A position where the laser beam is incident traveling along the incident optical axis S IN passes through the quarter wave plate 62, the galvanometer mirror 63 is arranged. The incident position of the laser beam on the reflecting surface of the galvanometer mirror 63 is the laser beam deflection point P 1 in the galvanometer mirror 63. The parabolic mirror 64 is positioned to the deflection point P 1 and the focal point.

回転放物面鏡64と向かい合うように平面鏡65が配置されている。平面鏡65は、回転放物面鏡64の回転対称軸に垂直に配置されている。向かい合う回転放物面鏡64と平面鏡65との間に、ビーム径調節部66が設けられている。   A plane mirror 65 is arranged so as to face the rotary parabolic mirror 64. The plane mirror 65 is disposed perpendicular to the rotational symmetry axis of the rotary parabolic mirror 64. A beam diameter adjusting unit 66 is provided between the rotating paraboloid mirror 64 and the plane mirror 65 facing each other.

光源50から放射されたレーザ光(直線偏光)は、まずPBS61に入射する。なお、光源50からは、第1の方向に直線偏光されたレーザ光が放射される。PBS61は、第1の方向に直線偏光されたレーザ光を透過させる。PBS61を透過したレーザ光は、1/4波長板62を通過してガルバノミラー63の偏向点Pに入射する。 Laser light (linearly polarized light) emitted from the light source 50 first enters the PBS 61. The light source 50 emits laser light linearly polarized in the first direction. The PBS 61 transmits laser light linearly polarized in the first direction. The laser beam that has passed through the PBS 61 passes through the quarter-wave plate 62 and enters the deflection point P 1 of the galvanometer mirror 63.

ガルバノミラー63は、偏向点Pに入射したレーザ光を、第1〜第4の光軸S、S、S、及びSから選択される一つの光軸に沿う方向へ偏向する。ガルバノミラー63は、コントローラ67から与えられる制御信号sigに従って、偏向点Pに入射したレーザ光の偏向角を変化させる。これにより、偏向点Pに入射したレーザ光の偏向方向が切り替えられる。 The galvanometer mirror 63 deflects the laser light incident on the deflection point P 1 in a direction along one optical axis selected from the first to fourth optical axes S 1 , S 2 , S 3 , and S 4. . The galvanometer mirror 63 changes the deflection angle of the laser beam incident on the deflection point P 1 in accordance with the control signal sig 7 given from the controller 67. Thus, it switched deflection direction of the laser beam incident on the deflection point P 1.

回転放物面鏡64は、第1〜第4の光軸S、S、S、及びSに沿って入射するレーザ光を、それぞれ互いに平行な第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSPに沿う方向に反射する。ビーム径調節部66は、第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSP上を進む各レーザ光のビーム径を互いに異ならせる。第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSP上を進む各レーザ光はいずれも平面鏡65に入射する。平面鏡65は、第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSPに垂直に配置されていて、第iの平行光軸SPに沿って入射したレーザ光を、再び第iの平行光軸SPを経由して回転放物面鏡64に入射させるよう折り返す。ここでiは、1以上、4以下の任意の自然数である。 The paraboloid mirror 64 is configured so that laser beams incident along the first to fourth optical axes S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 are first to fourth parallel optical axes parallel to each other. Reflects in a direction along SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 . The beam diameter adjusting unit 66 makes the beam diameters of the laser beams traveling on the first to fourth parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 different from each other. Each of the laser beams traveling on the first to fourth parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 is incident on the plane mirror 65. The plane mirror 65 is arranged perpendicular to the first to fourth parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 , and receives the laser light incident along the i-th parallel optical axis SP i . It is folded back so as to be incident on the rotary parabolic mirror 64 via the i-th parallel optical axis SP i again. Here, i is an arbitrary natural number of 1 or more and 4 or less.

図7は、ビーム径調節部66及び反射鏡65の断面図である。図7には、便宜的に平面鏡65によって折り返されたレーザ光のみを示す。ビーム径調節部66は、平面鏡65の反射面上におけるレーザ光の各入射位置に、それぞれマスク66a、66b、66c、及び66dが設けられて構成されている。各マスクに形成されたピンホールの内径は互いに異なる。平面鏡65にマスクを担持させるから、マスクを保持する部材が不要になる。従って、その分だけビーム径調節部66の構成を簡素化できる。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the beam diameter adjusting unit 66 and the reflecting mirror 65. FIG. 7 shows only the laser beam folded by the plane mirror 65 for convenience. The beam diameter adjusting unit 66 is configured by providing masks 66 a, 66 b, 66 c, and 66 d at the laser light incident positions on the reflecting surface of the plane mirror 65, respectively. The inner diameters of the pinholes formed in each mask are different from each other. Since the mask is carried on the plane mirror 65, a member for holding the mask becomes unnecessary. Accordingly, the configuration of the beam diameter adjusting unit 66 can be simplified correspondingly.

図6に戻って説明を続ける。平面鏡65により第iの平行光軸SPに沿う方向に折り返されたレーザ光は、第iの平行光軸SPに沿って回転放物面鏡64に入射する。第iの平行光軸SPに沿って回転放物面鏡64に入射したレーザ光は、そこで反射されることにより、第iの光軸Sに沿ってガルバノミラー63の偏向点Pに入射する。ガルバノミラー63は、第iの光軸に沿って偏向点Pに入射したレーザ光を、戻りレーザ光として、入射光軸SINに沿う方向に偏向する。ここでiは1以上、4以下の任意の自然数である。 Returning to FIG. 6, the description will be continued. The laser beam turned back in the direction along the parallel optical axes SP i of the i by the plane mirror 65 is incident on the parabolic mirror 64 rotates along parallel optical axes SP i of the i. The laser light incident on the rotary parabolic mirror 64 along the i-th parallel optical axis SP i is reflected there, and is reflected on the deflection point P 1 of the galvano mirror 63 along the i- th optical axis S i. Incident. Galvanometer mirror 63, the laser beam incident on the deflection point P 1 along the optical axis of the i, as the return laser beam is deflected in the direction along the incident optical axis S IN. Here, i is an arbitrary natural number of 1 or more and 4 or less.

ガルバノミラー63によって、入射光軸SINに沿う方向に偏向された戻りレーザ光は、再び1/4波長板62に入射する。つまり光源50から放射されたレーザ光は、行きと戻りで1/4波長板62を合計2回通過する。従って、戻りレーザ光の直線偏光方向は、上記第1の方向とは直交する第2の方向となる。PBS61は、第2の方向に直線偏光されたレーザ光を、入射光軸SINと直交する出射光軸SOUTに沿う方向に反射する。 The galvanometer mirror 63, the return laser beam deflected in the direction along the incident optical axis S IN is incident on the quarter-wave plate 62 again. That is, the laser light emitted from the light source 50 passes through the quarter-wave plate 62 a total of two times, going and returning. Therefore, the linear polarization direction of the return laser beam is a second direction orthogonal to the first direction. The PBS 61 reflects the laser light linearly polarized in the second direction in a direction along the outgoing optical axis S OUT orthogonal to the incident optical axis S IN .

出射光軸SOUTに沿って進むレーザ光は、ガルバノスキャナ3及びfθレンズ4を経由して、XYテーブル5に保持された被加工基板Wに入射する。
このレーザ加工装置によれば、ガルバノミラー63によって、第1〜第4の光軸S、S、S、及びSに沿う方向に偏向されたレーザ光がそれぞれ、互いにピンホールの内径が異なるマスク66a、66b、66c、及び66dを通過するから、レーザ光のビーム径を4段階に切り替えることができる。
The laser light traveling along the outgoing optical axis S OUT enters the workpiece substrate W 1 held on the XY table 5 via the galvano scanner 3 and the fθ lens 4.
According to this laser processing apparatus, the laser beams deflected in the directions along the first to fourth optical axes S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 by the galvanometer mirror 63 are respectively in the inner diameter of the pinhole. Passes through different masks 66a, 66b, 66c, and 66d, the beam diameter of the laser light can be switched in four stages.

また、前述した第1〜第3の実施例では、光源1から放射されたレーザ光の光路を切り替えるための第1の偏向器(第1のガルバノミラー10、第1のAOD31、第1のポリゴンミラー41)と、ビーム径の変更された各レーザ光の光軸を一致させるための第2の偏向器(第2のガルバノミラー13、第2のAOD32、第2のポリゴンミラー42)との2つの偏向器を用いた。   In the first to third embodiments described above, the first deflector (the first galvano mirror 10, the first AOD 31, the first polygon) for switching the optical path of the laser light emitted from the light source 1 is used. 2 of a mirror 41) and a second deflector (second galvanometer mirror 13, second AOD 32, second polygon mirror 42) for matching the optical axes of the laser beams whose beam diameters have been changed. Two deflectors were used.

これに対して第4の実施例では、回転放物面鏡64と向かい合う位置に、その回転放物面鏡64の回転対象軸と垂直に平面鏡65を配置したから、一つの偏向器としてのガルバノミラー63が、レーザ光の光路を切り替える機能と、ビーム径の変更されたレーザ光の光軸を一致させる機能とを兼ねることができる。偏向器が一つで済むから、2つの偏向器を同期させる制御が不要になる。また、使用する回転放物面鏡64が一つで済むから、装置を安価に実現できる。   On the other hand, in the fourth embodiment, since the plane mirror 65 is arranged perpendicular to the rotation target axis of the rotary parabolic mirror 64 at a position facing the rotary parabolic mirror 64, a galvano as a single deflector. The mirror 63 can serve both as a function of switching the optical path of the laser light and a function of matching the optical axis of the laser light whose beam diameter has been changed. Since only one deflector is required, control for synchronizing the two deflectors becomes unnecessary. Moreover, since only one rotary parabolic mirror 64 is used, the apparatus can be realized at a low cost.

図8は、第5の実施例によるレーザ加工装置を示す。このレーザ加工装置は、図6に示されたレーザ加工装置のガルバノミラー63に代えて、AOD71を用いて構成したものである。AOD71は、入射光軸SINに沿って偏向点Pに入射したレーザ光を、第1〜第4の光軸S、S、S、及びSの光軸のうち、コントローラ72から与えられる制御信号sigに基づいて選択される一つの光軸に沿う方向へ偏向する。 FIG. 8 shows a laser processing apparatus according to the fifth embodiment. This laser processing apparatus is configured by using an AOD 71 in place of the galvanometer mirror 63 of the laser processing apparatus shown in FIG. The AOD 71 converts the laser light incident on the deflection point P 1 along the incident optical axis S IN out of the optical axes of the first to fourth optical axes S 1 , S 2 , S 3 , and S 4. Is deflected in a direction along one optical axis selected based on the control signal sig 8 given by

このレーザ加工装置においても、レーザ光のビーム径を4段階に切り替えることができる。また、偏向器として電気的に駆動するAOD71を用いるから、機械的に駆動する偏向器を用いる場合に比べると、レーザ光の偏向角を変化させるのに要する時間を、その変化量を表す角度の大きさによらずに一定にできる。   Also in this laser processing apparatus, the beam diameter of the laser beam can be switched in four stages. In addition, since the AOD 71 that is electrically driven is used as the deflector, the time required to change the deflection angle of the laser beam is less than the angle that represents the amount of change compared to the case of using the mechanically driven deflector. Can be constant regardless of size.

図9は、第6の実施例によるレーザ加工装置を示す。このレーザ加工装置は、図6に示されたレーザ加工装置のガルバノミラー63に代えて、ポリゴンミラー81を用いて構成したものである。ポリゴンミラー81は、コントローラ82から与えられる制御信号sigに従って回転運動する。 FIG. 9 shows a laser processing apparatus according to the sixth embodiment. This laser processing apparatus is configured by using a polygon mirror 81 in place of the galvano mirror 63 of the laser processing apparatus shown in FIG. The polygon mirror 81 rotates according to the control signal sig 9 given from the controller 82.

このレーザ加工装置においても、レーザ光のビーム径を4段階に切り替えることができる。また、偏向器としてポリゴンミラー81を用いるから、レーザ光のビーム径を高速で周期的に変化させることができる。   Also in this laser processing apparatus, the beam diameter of the laser beam can be switched in four stages. Further, since the polygon mirror 81 is used as the deflector, the beam diameter of the laser light can be periodically changed at a high speed.

図10は、第7の実施例によるレーザ加工装置を示す。光源1がレーザ光を放射する。光源1から放射されたレーザ光が、一つの入射光軸SINに沿ってビーム径切替器90に入射する。ビーム径切替器90は、入射光軸SINに沿って入射したレーザ光の光学特性を切り替え、光学特性が切り替えられたレーザ光を一つの出射光軸SOUTに沿って出射する。 FIG. 10 shows a laser processing apparatus according to the seventh embodiment. The light source 1 emits laser light. The laser light emitted from the light source 1, along one of the incoming optical axis S IN is incident on the beam diameter switch 90. Beam diameter switch 90 switches the optical characteristics of the laser beam incident along the incident optical axis S IN, emits along the laser beam optical characteristics is switched to one of the exit optical axis S OUT.

ビーム径切替器90について説明する。入射光軸SINに沿って進むレーザ光が入射する位置に、両面鏡91が配置されている。両面鏡91の表面(第1の反射面)91a上におけるレーザ光の入射位置が、この第1の反射面91a上におけるレーザ光の偏向点Pである。 The beam diameter switch 90 will be described. A double-sided mirror 91 is disposed at a position where laser light traveling along the incident optical axis SIN is incident. Incident position of the laser beam on the surface (first reflecting surface) 91a of the double-sided mirror 91, a deflection point P 1 of the laser beam on the first reflective surface 91a.

その偏向点Pを焦点とする位置に、第1の回転放物面鏡92が配置されている。第1の回転放物面鏡92と向かい合うように第1の凹面鏡93が配置されている。第1の凹面鏡93と向かい合うように第2の凹面鏡94が配置されている。凹面鏡93及び94としては、例えば球面鏡を用いることができる。 The deflection point P 1 to the position where the focal point, the first parabolic mirror 92 is arranged. A first concave mirror 93 is arranged so as to face the first rotary parabolic mirror 92. A second concave mirror 94 is disposed so as to face the first concave mirror 93. As the concave mirrors 93 and 94, for example, spherical mirrors can be used.

向かい合う第1の凹面鏡93と第2の凹面鏡94との間に、ビーム径調節部96が配置されている。第2の凹面鏡94と向かい合うように第2の回転放物面鏡95が配置されている。第2の回転放物面鏡95の焦点は、両面鏡91の裏面(第2の反射面)91b上に位置する。その焦点の位置が、第2の反射面91b上におけるレーザ光の偏向点Pである。なお、第2の反射面91aは、第1の反射面91bと平行である。 A beam diameter adjusting unit 96 is disposed between the first concave mirror 93 and the second concave mirror 94 facing each other. A second rotating paraboloid mirror 95 is disposed so as to face the second concave mirror 94. The focal point of the second parabolic mirror 95 is located on the back surface (second reflection surface) 91b of the double-sided mirror 91. The position of the focal point, a deflection point P 2 of the laser beam on the second reflective surface 91b. The second reflecting surface 91a is parallel to the first reflecting surface 91b.

両面鏡91は、入射光軸SINに沿って入射したレーザ光を、第1の反射面91aにおいて、第1〜第4の光軸S、S、S、及びSから選択される一つの光軸に沿う方向に反射する。両面鏡91は、コントローラ96から与えられる制御信号sig10に従って揺動することにより、第1の反射面91aにおけるレーザ光の偏向角を変化させる。これにより、レーザ光の偏向方向が切り替えられる。 Sided mirror 91, the laser beam incident along the incident optical axis S IN, the first reflecting surface 91a, the optical axis S 1 of the first to 4, S 2, S 3, and is selected from S 4 It reflects in the direction along one optical axis. The double-sided mirror 91 changes the deflection angle of the laser beam on the first reflecting surface 91a by swinging according to the control signal sig 10 given from the controller 96. Thereby, the deflection direction of the laser light is switched.

第1の回転放物面鏡92は、第1〜第4の光軸S、S、S、及びSに沿って入射するレーザ光を、それぞれ互いに平行な第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSPに沿う方向に反射する。第1の凹面鏡93は、第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSPに沿って入射するレーザ光を、それぞれ第11〜第14の光軸S11、S12、S13、及びS14に沿う方向に反射する。ビーム径調節部96は、第11〜第14の光軸S11、S12、S13、又はS14上を進むレーザ光のビーム径を互いに異ならせる。 The first rotary paraboloid mirror 92 receives laser beams incident along the first to fourth optical axes S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 , respectively, in parallel with each other. Reflected in the direction along the parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 . The first concave mirror 93 transmits laser beams incident along the first to fourth parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 , respectively, to the 11th to 14th optical axes S 11 , S 11 . 12 , S 13 , and S 14 are reflected along the direction. The beam diameter adjusting unit 96 makes the beam diameters of the laser beams traveling on the 11th to 14th optical axes S 11 , S 12 , S 13 , or S 14 different from each other.

図11は、ビーム径調節部96を示す。ビーム径調節部96は、第11〜第14の光軸S11、S12、S13、及びS14上に、それぞれマスク96a、96b、96c、及び96dが配置されて構成されている。各マスクに形成されたピンホールの内径は互いに異なる。従って、第11〜第14の光軸S11、S12、S13、及びS14上を進むレーザ光のビーム径が互いに異なるように調節される。 FIG. 11 shows the beam diameter adjusting unit 96. Beam diameter adjusting unit 96, the optical axis S 11 of the eleventh to 14, S 12, S 13, and on S 14, respectively mask 96a, 96b, 96c, and 96d are configured arranged. The inner diameters of the pinholes formed in each mask are different from each other. Accordingly, the beam diameters of the laser beams traveling on the 11th to 14th optical axes S 11 , S 12 , S 13 , and S 14 are adjusted to be different from each other.

図10に戻って説明を続ける。第11〜第14の光軸S11、S12、S13、及びS14に沿って進むレーザ光は、第2の凹面鏡94に入射する。第2の凹面鏡94は、第11〜第14の光軸S11、S12、S13、及びS14に沿って入射するレーザ光を、それぞれ互いに平行な第11〜第14の平行光軸SP11、SP12、SP13、及びSP14に沿う方向に反射する。 Returning to FIG. Laser light traveling along the first to fourteenth optical axes S 11 , S 12 , S 13 , and S 14 is incident on the second concave mirror 94. The second concave mirror 94 receives laser beams incident along the 11th to 14th optical axes S 11 , S 12 , S 13 , and S 14 , respectively, and the 11th to 14th parallel optical axes SP parallel to each other. 11 , SP 12 , SP 13 , and SP 14 are reflected along the direction.

第2の回転放物面鏡95は、第11〜第14の平行光軸SP11、SP12、SP13、及びSP14に沿って入射するレーザ光を、それぞれ第21〜第24の光軸S21、S22、S23、及びS24に沿う方向から、両面鏡91の第2の反射面91b上における偏向点Pに入射させる。 The second rotary paraboloid mirror 95 transmits laser beams incident along the 11th to 14th parallel optical axes SP 11 , SP 12 , SP 13 , and SP 14 , respectively, to the 21st to 24th optical axes. S 21, S 22, S 23 , and the direction along the S 24, to be incident on the deflection point P 2 on the second reflecting surface 91b of the double-sided mirror 91.

第2の反射面91bは、第1の反射面91aと一体に構成されているから、両面鏡91の揺動に伴なって第1の反射面91aにおけるレーザ光の偏向角が変化するときには、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、第2の反射面91bにおけるレーザ光の偏向角も変化する。   Since the second reflecting surface 91b is configured integrally with the first reflecting surface 91a, when the deflection angle of the laser light on the first reflecting surface 91a changes as the double-sided mirror 91 swings, The deflection angle of the laser beam on the second reflecting surface 91b also changes by the same angle as the angle representing the amount of change.

一方、第1の回転放物面鏡92、第1の凹面鏡93、第2の凹面鏡94、及び第2の回転放物面鏡95によって構成される光学系は、第1の反射面91aにおけるレーザ光の偏向角が両面鏡91の揺動に伴なって変化するときに、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、第2の反射面91bに入射させるレーザ光の当該入射方向を変化させる。これにより、まさまざな方向から第2の反射面91bに入射するレーザ光が、第2の反射面91bにおいて一つの出射光軸SOUTに沿う方向に反射される。 On the other hand, the optical system constituted by the first rotating parabolic mirror 92, the first concave mirror 93, the second concave mirror 94, and the second rotating parabolic mirror 95 is a laser on the first reflecting surface 91a. When the light deflection angle changes as the double-sided mirror 91 swings, the incident direction of the laser light incident on the second reflecting surface 91b is changed by the same angle as the angle representing the amount of change. . As a result, laser light incident on the second reflecting surface 91b from various directions is reflected in a direction along one outgoing optical axis S OUT on the second reflecting surface 91b.

なお、第1の回転放物面鏡92と第2の回転放物面鏡95とは、第iの光軸Sが、第(i+20)の光軸S(i+20)の延長線上に配置されるか、あるいはその延長線に平行な線上に配置されることとなるように両面鏡91を挟んで向かい合うのが好ましい。(ここでiは、1以上、4以下の任意の自然数である。)これにより、出射光軸SOUTは、入射光軸SINの延長線上か、あるいはその延長線に平行な線上に配置される。 The first paraboloid mirror 92 and the second paraboloid mirror 95 are arranged such that the i-th optical axis S i is an extension of the (i + 20) -th optical axis S (i + 20). Alternatively, it is preferable to face each other with the double-sided mirror 91 interposed therebetween so as to be arranged on a line parallel to the extension line. (Where i is an arbitrary natural number greater than or equal to 1 and less than or equal to 4). Accordingly, the outgoing optical axis S OUT is arranged on an extension line of the incident optical axis S IN or on a line parallel to the extension line. The

このレーザ加工装置によれば、コントローラ96から送出される切替信号sig10に基づいて両面鏡91の姿勢を制御することにより、光源1から放射されたレーザ光の光路を、マスク96a、96b、96c、及び96dのうち所望のものが配置された光路に切り替えることができる。これにより、レーザ光のビーム径を4段階に切り替えることができる。 According to this laser processing apparatus, by controlling the attitude of the double-sided mirror 91 based on the switching signal sig 10 sent from the controller 96, the optical path of the laser light emitted from the light source 1 is changed to the masks 96a, 96b, 96c. , And 96d can be switched to an optical path in which a desired one is arranged. Thereby, the beam diameter of a laser beam can be switched in four steps.

上述した第1〜第3の実施例では、光源1から出射されたレーザ光の光路を切り替えるための第1の偏向器と、ビーム径の変更された各レーザ光の光軸を一致させるための第2偏向器との2つの偏向器を用いた。これに対して第7の実施例では、その第1の偏向器としての機能を両面鏡91の第1の反射面91aが担い、第2の偏向器としての機能を同じ両面鏡91の第2の反射面91bが担うから、偏向器が一つで済む。そのため、2つの偏向器の同期制御が不要となる。   In the first to third embodiments described above, the first deflector for switching the optical path of the laser beam emitted from the light source 1 and the optical axis of each laser beam whose beam diameter has been changed are matched. Two deflectors with a second deflector were used. On the other hand, in the seventh embodiment, the first reflecting surface 91a of the double-sided mirror 91 has the function as the first deflector, and the second deflector 91 has the same function as the second deflector. Therefore, only one deflector is required. This eliminates the need for synchronous control of the two deflectors.

図12は、第8の実施例によるレーザ描画装置を示す。光源101が、レーザ光を出射する。光源部101は、ヘリウム・カドミウムレーザ発振器を含んで構成されている。光源101から放射されるレーザ光は、例えば波長が441.6nmの露光用レーザ光である。なお、光源101は、ヘリウム・ネオンレーザ発振器や半導体レーザ発振器等を用いて構成してもよい。   FIG. 12 shows a laser drawing apparatus according to the eighth embodiment. The light source 101 emits laser light. The light source unit 101 includes a helium / cadmium laser oscillator. The laser light emitted from the light source 101 is exposure laser light having a wavelength of 441.6 nm, for example. The light source 101 may be configured using a helium-neon laser oscillator, a semiconductor laser oscillator, or the like.

光源101から放射されたレーザ光の光路上には、ビーム径切替器102と対物レンズ103とがこの順に配置されている。ビーム径切替器102の構成は、図1に示されたビーム径切替器2の構成とほぼ同様である。但し、ビーム径切替器102内において、マスク15a、15b、15c、及び15dの配置位置はそれぞれ、そのマスクから対物レンズ103に至るまでの光路に沿った距離がすべて等しくなるように調整されている。   On the optical path of the laser light emitted from the light source 101, a beam diameter switch 102 and an objective lens 103 are arranged in this order. The configuration of the beam diameter switch 102 is substantially the same as the configuration of the beam diameter switch 2 shown in FIG. However, the arrangement positions of the masks 15a, 15b, 15c, and 15d in the beam diameter switch 102 are adjusted so that all the distances along the optical path from the mask to the objective lens 103 are all equal. .

ビーム径切替器102は、光源101から放射されたレーザ光のビーム径を切り替える。対物レンズ103は、ビーム径の切り替えられたレーザ光をウエハWの表面に集光する。ウエハWの表面には、フォトレジストが塗布されている。ウエハWは、XYステージ104に保持されている。ウエハWにレーザ光を照射しながら、XYステージ104によってウエハWの保持位置を二次元方向に移動させる。これにより、ウエハWの表面に形成されたフォトレジスト膜に、所望パターンを描画できる。 The beam diameter switcher 102 switches the beam diameter of the laser light emitted from the light source 101. Objective lens 103 focuses the laser beam which is switched with the beam diameter on the surface of the wafer W 2. On the surface of the wafer W 2, photoresist is applied. Wafer W 2 is held on the XY stage 104. While irradiating the wafer W 2 with laser light, the holding position of the wafer W 2 is moved in a two-dimensional direction by the XY stage 104. Thus, the photoresist film formed on the surface of the wafer W 2, can be drawn a desired pattern.

このレーザ描画装置によれば、フォトマスクを用いずに、ウエハWの表面に形成されたフォトレジスト膜に所望のパターンを描画できる。XYステージ104によるウエハWの移動の仕方によって、フォトレジスト膜に描画するパターンを柔軟に変更できるので、多品種少量生産に好適である。 According to the laser drawing apparatus, without using a photomask, it draws a desired pattern on a photoresist film formed on the surface of the wafer W 2. By way of movement of the wafer W 2 by the XY stage 104, it is possible to flexibly change the pattern to be drawn on the photoresist film, it is suitable for limited production of diversified products.

図13(a)は、このレーザ描画装置によって描画されたパターンを示す。幅の細い線110は、ビーム径切替器102にてビーム径を小さく切り替えた状態で描画する。一方、幅の太い線111は、ビーム径切替器102にてビーム径を大きく切り替えてから描画する。   FIG. 13A shows a pattern drawn by this laser drawing apparatus. The narrow line 110 is drawn with the beam diameter switcher 102 switching the beam diameter to a smaller value. On the other hand, the thick line 111 is drawn after the beam diameter is largely switched by the beam diameter switch 102.

図13(b)は、比較例として、ビーム径を変化させないで描画されたパターンを示す。幅の太い線部112の描画を、幅の細い線を複数本描画することにより実現する。そのため、余計に時間がかかる。なお、対物レンズを別のものに取り替えることにより、ビームスポットを大きくすれば、幅の細い線を複数本描画することなく幅の太い線を描画できる。しかし、その場合においても対物レンズの取り替え作業の分だけ余計に時間がかかる。   FIG. 13B shows a pattern drawn without changing the beam diameter as a comparative example. The drawing of the thick line portion 112 is realized by drawing a plurality of thin lines. Therefore, it takes extra time. If the beam spot is enlarged by replacing the objective lens with another lens, a thick line can be drawn without drawing a plurality of thin lines. However, even in that case, extra time is required for the replacement work of the objective lens.

これに対して、本レーザ描画装置によれば、ビーム径切替器102においてレーザ光のビーム径を切り替えるから、対物レンズ103の取り替えや移動等を要さず迅速に描画パターンの線幅を変更できる。これにより、描画の効率を向上できる。   On the other hand, according to this laser drawing apparatus, the beam diameter of the laser beam is switched by the beam diameter switch 102, so that the line width of the drawing pattern can be quickly changed without the need to replace or move the objective lens 103. . Thereby, the drawing efficiency can be improved.

なお、例えば光源101とビーム径切替器102との間の光路上に、音響光学変調器(AOM;Acousto Optic Modulator)等の光強度調節素子を配置し、光源101から出射されたレーザ光の強度をその光強度調節素子にて調節できるようにしてもよい。そうすれば、描画パターンの線幅の細かい調整は、その光強度調節素子にてレーザ光の強度を調節することにより行い、描画パターンの線幅の大幅な調整は、ビーム径切替器102にて光路を切り替えることにより行える。   For example, a light intensity adjusting element such as an acousto-optic modulator (AOM) is arranged on the optical path between the light source 101 and the beam diameter switch 102, and the intensity of the laser light emitted from the light source 101 is measured. May be adjusted by the light intensity adjusting element. Then, the fine adjustment of the line width of the drawing pattern is performed by adjusting the intensity of the laser beam by the light intensity adjusting element, and the beam diameter switch 102 performs the large adjustment of the line width of the drawing pattern. This can be done by switching the optical path.

以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。第1〜第8の実施例では、レーザ光のビーム径を変化させることとしたが、ビーム径以外の光学特性を変化させることができるようにしてもよい。   As mentioned above, although the Example was described, this invention is not limited to this. In the first to eighth embodiments, the beam diameter of the laser beam is changed. However, optical characteristics other than the beam diameter may be changed.

図14(a)は、レーザ光のビーム断面内における強度分布を変化させることができる光強度分布切替器の要部を示す。第2〜第4の平行光軸SP、SP、及びSP上にそれぞれエキスパンダ301、302、及び303が配置されている。エキスパンダは、自己に入射したレーザ光のビーム径を拡大し、ビーム径が拡大されたレーザ光を平行光線化して出射する。エキスパンダ301〜303におけるビーム径の拡大率は互いに異なる。詳細には、ビーム径の拡大率は、エキスパンダ301、302、及び303の順に大きい。出射光軸SOUT上には、マスク304が配置されている。 FIG. 14 (a) shows a main part of a light intensity distribution switcher capable of changing the intensity distribution in the beam cross section of the laser light. Parallel optical axes SP 2 of the second to 4, SP 3, and SP 4 respectively on expander 301, and 303 are arranged. The expander expands the beam diameter of the laser beam incident on itself, and emits the laser beam with the beam diameter expanded into a parallel beam. The expansion ratios of the beam diameters in the expanders 301 to 303 are different from each other. Specifically, the expansion ratio of the beam diameter increases in the order of the expanders 301, 302, and 303. A mask 304 is disposed on the outgoing optical axis SOUT .

図14(b)は、マスク304を通過したレーザ光のビーム断面内における強度分布を示す。横軸はビーム断面内における径方向の位置を示し、縦軸はレーザ光の強度を示す。同図中、dはマスク304に形成されたピンホールの内径を表す。   FIG. 14B shows the intensity distribution in the beam cross section of the laser light that has passed through the mask 304. The horizontal axis indicates the radial position in the beam cross section, and the vertical axis indicates the intensity of the laser beam. In the figure, d represents the inner diameter of the pinhole formed in the mask 304.

符号Aは、第1の平行光軸SPを経由したレーザ光のビーム断面内における強度分布を示す。レーザ光が、エキスパンダを通過せずにマスク301に入射する。光源から出射された時のレーザ光のビーム断面内における強度分布は略ガウス分布をなす。マスク304において、ビーム径がdに制限された後も、レーザ光の強度がビームの中心部分に偏る。 Symbol A indicates the intensity distribution in the beam cross section of the laser beam passing through the first parallel optical axes SP 1. Laser light is incident on the mask 301 without passing through the expander. The intensity distribution in the beam cross section of the laser light when emitted from the light source has a substantially Gaussian distribution. In the mask 304, even after the beam diameter is limited to d, the intensity of the laser light is biased toward the center of the beam.

符号Bは、第2の平行光軸SPを経由したレーザ光のビーム断面内における強度分布を示す。レーザ光が、エキスパンダ301を通過してマスク304に入射する。エキスパンダ301にてビーム径が拡大されることにより、ビーム径がd以内の領域における強度分布が、上記強度分布Aよりも均一に近づく。従って、第1の平行光軸SPを経由するレーザ光よりもビーム断面内における強度分布が均一なレーザ光が得られる。 Symbol B shows the intensity distribution in the beam cross section of the laser beam passing through the second parallel optical axes SP 2. Laser light passes through the expander 301 and enters the mask 304. When the beam diameter is expanded by the expander 301, the intensity distribution in the region where the beam diameter is within d approaches more uniformly than the intensity distribution A. Therefore, a laser beam having a more uniform intensity distribution in the beam cross section than the laser beam passing through the first parallel optical axis SP1 can be obtained.

符号Cは、第3の平行光軸SPを経由したレーザ光のビーム断面内における強度分布を示す。レーザ光が、エキスパンダ302を通過してマスク304に入射する。エキスパンダ302におけるビーム径の拡大率は、エキスパンダ301におけるビーム径の拡大率よりも大きい。従って、第2の平行光軸SPを経由するレーザ光よりもビーム断面内における強度分布が均一なレーザ光が得られる。 Symbol C shows the intensity distribution in the beam cross section of the third laser beam passed through the parallel optical axes SP 3. Laser light passes through the expander 302 and enters the mask 304. The expansion ratio of the beam diameter in the expander 302 is larger than the expansion ratio of the beam diameter in the expander 301. Accordingly, a laser beam having a more uniform intensity distribution in the beam cross section than the laser beam passing through the second parallel optical axis SP2 can be obtained.

符号Dは、第4の平行光軸SPを経由したレーザ光のビーム断面内における強度分布を示す。レーザ光が、エキスパンダ303を通過してマスク304に入射する。エキスパンダ303におけるビーム径の拡大率は、エキスパンダ302におけるビーム径の拡大率よりも大きい。従って、第3の平行光軸SPを経由するレーザ光よりもビーム断面内における強度分布が均一なレーザ光が得られる。 Reference numeral D denotes the intensity distribution in the beam cross section of the fourth laser beam passed through the parallel optical axes SP 4. Laser light passes through the expander 303 and enters the mask 304. The expansion ratio of the beam diameter in the expander 303 is larger than the expansion ratio of the beam diameter in the expander 302. Therefore, a laser beam having a more uniform intensity distribution in the beam cross section than the laser beam passing through the third parallel optical axis SP3 can be obtained.

以上のように、図14(a)に示された光強度分布切替器によれば、光源から出射されたレーザ光のビーム断面内における強度分布を、強度分布A、B、C、及びDのいずれにも切り替えることができる。   As described above, according to the light intensity distribution switching device shown in FIG. 14A, the intensity distribution in the beam cross section of the laser light emitted from the light source is converted into the intensity distributions A, B, C, and D. You can switch to either.

この他、例えば第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSP上に、それぞれ光強度調節素子を配置すれば、レーザ光の強度を4段階に切り替えることのできる光強度切替器が実現される。光強度調節素子として、例えばアッテネータを用いることができる。各光強度調節素子におけるレーザ光の強度減衰率は互いに異なる。なお、第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSPのうち一つの光軸上には、光強度調節素子を配置しないようにしてもよい。 In addition, for example, if a light intensity adjusting element is disposed on each of the first to fourth parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 , the intensity of the laser light can be switched in four stages. A light intensity switch is realized. For example, an attenuator can be used as the light intensity adjusting element. The intensity attenuation rate of the laser light in each light intensity adjusting element is different from each other. Note that the light intensity adjusting element may not be disposed on one of the first to fourth parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 .

また、例えば第1〜第4の平行光軸SP、SP、SP、及びSP上には、それぞれ1/2波長板を配置してもよい。予め直線偏光されたレーザ光を、入射光軸SINを経由してそれら1/2波長板のいずれかに入射させる。1/2波長板の偏光軸の向きを互いに異ならせることにより、レーザ光の直線偏光方向を変化させることができる直線偏光方向切替器が実現される。 For example, a ½ wavelength plate may be disposed on each of the first to fourth parallel optical axes SP 1 , SP 2 , SP 3 , and SP 4 . Laser light that has been linearly polarized in advance is incident on one of the half-wave plates via the incident optical axis SIN . By changing the directions of the polarization axes of the half-wave plates, a linear polarization direction switch capable of changing the linear polarization direction of the laser light is realized.

また、例えば第1の平行光軸SP上には光学素子を配置せずに、第2〜第4の平行光軸SP、SP、及びSP上に、それぞれデポーラライザ(depolarizer)、円偏光子、及び楕円偏光子を配置してもよい。なお、デポーラライザは、自己に入射した直線偏光をランダム偏光に変換するものである。予め直線偏光されたレーザ光を、入射光軸SINに沿って入射させる。これにより、レーザ光の偏光状態を、直線偏光、ランダム偏光、円偏光、及び楕円偏光のいずれにも切替えることのできる偏光状態切替器が実現される。 Further, for example, without placing an optical element in the first upper parallel optical axes SP 1, the second to fourth parallel optical axes SP 2, SP 3, and on the SP 4, respectively Deporaraiza (depolarizer), circle A polarizer and an elliptical polarizer may be disposed. The depolarizer converts linearly polarized light incident on itself into random polarized light. Laser light that has been linearly polarized in advance is incident along the incident optical axis SIN . As a result, a polarization state switch that can switch the polarization state of the laser light to any of linearly polarized light, random polarized light, circularly polarized light, and elliptically polarized light is realized.

図15は、回転放物面鏡に代えて用いることのできる反射部を示す。反射部は、第1〜第4の微小鏡M、M、M、及びMによって構成されている。第iの微小鏡Mが、第iの光軸Sに沿って入射するレーザ光を、第iの平行光軸SPiに沿う方向へ反射する。(ここでiは、1以上、4以下の任意の自然数である。)各微小鏡としては、例えば平面鏡、凸面鏡、又は凹面鏡を用いることができる。この反射部を用いれば、高価な回転放物面を用いなくて済む。 FIG. 15 shows a reflecting portion that can be used in place of a rotating parabolic mirror. The reflection unit is configured by first to fourth micromirrors M 1 , M 2 , M 3 , and M 4 . The i-th micromirror M i reflects the laser beam incident along the i- th optical axis S i in a direction along the i-th parallel optical axis SPi. (Here, i is an arbitrary natural number of 1 or more and 4 or less.) As each micromirror, for example, a plane mirror, a convex mirror, or a concave mirror can be used. If this reflection part is used, it is not necessary to use an expensive paraboloid of revolution.

また、レーザ光の光学特性の切替え数は特に4段階に限られない。上記第1〜第8の実施例による装置によれば、レーザ光の光学特性を原理的には3段階以上に切り替えることができる。レーザ光の光学特性を2段階のみに切り替えるように設計変更してもよい。また、光源から放射されるレーザ光は、パルスレーザ光であってもよいし、CWレーザ光(連続波)であってもよい。   Further, the number of switching of the optical characteristics of the laser light is not particularly limited to four stages. According to the apparatus according to the first to eighth embodiments, the optical characteristics of the laser beam can be switched in three or more stages in principle. The design may be changed so that the optical characteristics of the laser beam are switched to only two stages. Further, the laser light emitted from the light source may be pulsed laser light or CW laser light (continuous wave).

また、上記第1〜第8の実施例によるビーム径切替器においては、一つの入射光軸SINに沿って入射するレーザ光が、一つの出射光軸SOUTに沿って出射するまでの間に経由する光路の空間的位置を段階的に切り替えることとしてもよい。これは、光路の切り替えのために偏向器が作動する期間内は、光源からレーザ光が放射されないようにすることで実現される。光源から放射されるレーザ光がパルスレーザ光である場合には、パルスとその次のパルスとの間の期間内に、偏向器(ガルバノスキャナ、AOD、ポリゴンミラー、又は両面鏡)を作動させておくようにすればよい。 In the beam diameter switching device according to the first to eighth embodiments, the laser beam incident along one incident optical axis S IN is emitted until it is emitted along one output optical axis S OUT. It is also possible to switch the spatial position of the optical path that passes through in steps. This is realized by preventing the laser light from being emitted from the light source during the period in which the deflector is operated to switch the optical path. When the laser beam emitted from the light source is a pulse laser beam, the deflector (galvano scanner, AOD, polygon mirror, or double-sided mirror) is operated within the period between the pulse and the next pulse. You should keep it.

また、上記第1〜第8の実施例によるビーム径切替器においては、一つの入射光軸SINに沿って入射するレーザ光が、一つの出射光軸SOUTに沿って出射するまでの間に経由する光路の空間的位置を、無段階的に移動させることもできる。これは、光路の切り替えのために偏向器が作動する期間も、光源からレーザ光が放射され続けるようにすることで実現される。 In the beam diameter switching device according to the first to eighth embodiments, the laser beam incident along one incident optical axis S IN is emitted until it is emitted along one output optical axis S OUT. The spatial position of the optical path that passes through can be moved steplessly. This is realized by allowing laser light to continue to be emitted from the light source even during a period in which the deflector is operated to switch the optical path.

また、例えば図1に示されたビーム径調節部15に代えて、向かい合う一対の回転放物面鏡11及び12の間に、それら回転放物面鏡11及び12回転対称軸と交差するように配置され、該回転対称軸と垂直な方向にレーザ光の透光率が連続的に変化するように構成された光透過部材を配置すれば、レーザ光の強度を無段階的に調節できる。この他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Further, for example, instead of the beam diameter adjusting unit 15 shown in FIG. 1, the rotational parabolic mirrors 11 and 12 are opposed to each other so as to intersect the rotational parabolic mirrors 11 and 12. By arranging a light transmitting member that is arranged and configured so that the light transmittance of the laser light continuously changes in a direction perpendicular to the rotational symmetry axis, the intensity of the laser light can be adjusted steplessly. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

実施例によるレーザ加工装置の概略図である。It is the schematic of the laser processing apparatus by an Example. 実施例によるビーム径調節部の概略図である。It is the schematic of the beam diameter adjustment part by an Example. 被加工基板の断面図である。It is sectional drawing of a to-be-processed substrate. 他の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。It is the schematic of the laser processing apparatus by another Example. さらに他の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。It is the schematic of the laser processing apparatus by other Example. さらに他の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。It is the schematic of the laser processing apparatus by other Example. さらに他の実施例によるビーム径調節部の概略図である。It is the schematic of the beam diameter adjustment part by other Example. さらに他の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。It is the schematic of the laser processing apparatus by other Example. さらに他の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。It is the schematic of the laser processing apparatus by other Example. さらに他の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。It is the schematic of the laser processing apparatus by other Example. さらに他の実施例によるビーム径調節部の概略図である。It is the schematic of the beam diameter adjustment part by other Example. 実施例によるレーザ描画装置の概略図である。It is the schematic of the laser drawing apparatus by an Example. (a)は実施例によるレーザ描画装置によって描画されたパターンを示す線図であり、(b)はレーザ光のビーム径を変化させないで描画されたパターンを示す線図である。(a) is a diagram which shows the pattern drawn by the laser drawing apparatus by an Example, (b) is a diagram which shows the pattern drawn without changing the beam diameter of a laser beam. (a)は実施例による光強度分布切替器の概略図であり、(b)はレーザ光のビーム断面内における強度分布を表すグラフである。(a) is the schematic of the light intensity distribution switch by an Example, (b) is a graph showing intensity distribution in the beam cross section of a laser beam. 回転放物面鏡に代えて用いることのできる反射部の概略図である。It is the schematic of the reflection part which can be used instead of a parabolic mirror.

符号の説明Explanation of symbols

2 ビーム径切替器(光学装置)
5 XYステージ(保持手段)
10 第1のガルバノミラー(第1の偏向器)
11 第1の回転放物面鏡
12 第2の回転放物面鏡
13 第2のガルバノミラー(第2の偏向器)
15 ビーム径調節部(光学特性調節手段)
53 ガルバノミラー(偏光器)
54 回転放物面鏡
55 平面鏡
91 両面鏡(多反射面体)
91a 両面鏡の表面(第1の反射面)
91b 両面鏡の裏面(第2の反射面)
92 第1の回転放物面鏡
93 第1の凹面鏡
94 第2の凹面鏡
95 第2の回転放物面鏡
104 XYステージ(保持手段)
被加工基板(被照射物)
ウエハ(被照射物)
2 Beam diameter switcher (optical device)
5 XY stage (holding means)
10 First galvanometer mirror (first deflector)
11 First rotating parabolic mirror 12 Second rotating parabolic mirror 13 Second galvanometer mirror (second deflector)
15 Beam diameter adjusting part (optical characteristic adjusting means)
53 Galvano mirror (polarizer)
54 Rotating parabolic mirror 55 Plane mirror 91 Double-sided mirror
91a Surface of a double-sided mirror (first reflective surface)
91b Back side of double-sided mirror (second reflecting surface)
92 First rotating parabolic mirror 93 First concave mirror 94 Second concave mirror 95 Second rotating parabolic mirror 104 XY stage (holding means)
W 1 substrate to be processed (object to be irradiated)
W 2 wafer (object to be irradiated)

Claims (20)

一つの入射光軸に沿って第1の偏向点に入射したレーザ光を、該第1の偏向点において偏向する第1の偏向器であって、外部から与えられる制御信号に従って該レーザ光の偏向角を変化させる第1の偏向器と、
前記第1の偏向器によって偏向されたレーザ光を、その偏向方向別に異なる光路を経由させて共通の第2の偏向点に入射させる光学系と、
前記光学系によって前記第2の偏向点に入射されたレーザ光を、該第2の偏向点において偏向する第2の偏向器であって、その偏向後のレーザ光が共通の出射光軸上を伝搬するように、外部から与えられる制御信号に従って該レーザ光の偏向角を変化させる第2の偏向器と
前記第1の偏向器によって偏向されたレーザ光が経由する前記第1の偏向点と前記第2の偏向点との間の光路上に配置され、該第1の偏向器によって偏向されたレーザ光の光学特性を、該レーザ光が経由する前記光路別に異ならせる光学特性調節手段と
を備えた光学装置。
A first deflector for deflecting laser light incident on a first deflection point along one incident optical axis at the first deflection point, and deflecting the laser light according to a control signal given from the outside A first deflector for changing the angle;
An optical system for causing the laser beam deflected by the first deflector to be incident on a common second deflection point via different optical paths depending on the deflection direction;
A second deflector for deflecting the laser beam incident on the second deflection point by the optical system at the second deflection point, the deflected laser beam traveling on a common outgoing optical axis; A second deflector that changes a deflection angle of the laser beam in accordance with a control signal given from the outside so as to propagate ;
Laser light disposed on the optical path between the first deflection point and the second deflection point through which the laser beam deflected by the first deflector passes, and deflected by the first deflector An optical apparatus comprising: an optical characteristic adjusting unit that varies the optical characteristic of each of the optical paths depending on the optical path through which the laser beam passes .
前記光学系が、前記第1の偏向器が前記レーザ光の偏向角を変化させるときに、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、前記第2の偏向点に入射させるレーザ光の当該入射方向が変化するように構成され、
前記第2の偏向器が、前記第1の偏向器が前記レーザ光の偏向角を変化させるときに、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、前記第2の偏向点に入射するレーザ光の偏向角を変化させることにより、該第2の偏向点に入射するレーザ光を一つの出射光軸に沿う方向に偏向する請求項1に記載の光学装置。
When the first deflector changes the deflection angle of the laser beam, the optical system causes the incident of the laser beam to be incident on the second deflection point by the same angle as the angle representing the amount of change. Configured to change direction,
When the second deflector changes the deflection angle of the laser beam, the laser beam is incident on the second deflection point by the same angle as the angle representing the change amount. The optical apparatus according to claim 1, wherein the laser beam incident on the second deflection point is deflected in a direction along one outgoing optical axis by changing the deflection angle.
前記第2の偏向器が、該第2の偏向器で偏向されるレーザ光の偏向角が前記第1の偏向器で偏向されるレーザ光の偏向角と等しくなるように、該第1の偏向器と同期して作動する請求項2に記載の光学装置。   The second deflector has the first deflection so that the deflection angle of the laser beam deflected by the second deflector is equal to the deflection angle of the laser beam deflected by the first deflector. The optical apparatus according to claim 2, wherein the optical apparatus operates in synchronism with the instrument. 前記光学系が、
前記第1の偏向点を焦点とする第1の回転放物面鏡と、
前記第2の偏向点を焦点とし、かつ前記第1の回転放物面鏡の回転対称軸と一致する回転対称軸をもつように該第1の回転放物面鏡と向かい合う第2の回転放物面鏡と
を含む請求項1〜3のいずれかに記載の光学装置。
The optical system is
A first parabolic mirror focusing on the first deflection point;
A second rotational parabola that faces the first paraboloid mirror so as to have a rotational symmetry axis that is focused on the second deflection point and coincides with the rotational symmetry axis of the first paraboloid mirror. The optical apparatus according to claim 1, comprising an object mirror.
前記第1の偏向器及び第2の偏向器がともに、揺動する反射鏡、音響光学偏向素子、又はポリゴンミラーからなる請求項1〜4のいずれかに記載の光学装置。   The optical device according to any one of claims 1 to 4, wherein both the first deflector and the second deflector are made of a swinging reflecting mirror, an acoustooptic deflecting element, or a polygon mirror. 前記光学特性調節手段が、前記レーザ光のビーム断面のサイズ、ビーム断面内における強度分布、及び偏光状態のうち少なくともいずれか一つを前記光路別に異ならせる請求項1〜5のいずれかに記載の光学装置。 The optical characteristic adjusting unit according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of a size of a beam section of the laser light, an intensity distribution in the beam section, and a polarization state is made different for each optical path. Optical device. 一つの入射光軸に沿って第1の偏向点に入射したレーザ光を、該第1の偏向点において偏向する第1の偏向器であって、外部から与えられる制御信号に従って該レーザ光の偏向角を変化させる第1の偏向器と、
前記第1の偏向器によって偏向されたレーザ光を、その偏向方向別に異なる光路を経由させて共通の第2の偏向点に入射させる光学系と、
前記光学系によって前記第2の偏向点に入射されたレーザ光を、該第2の偏向点において偏向する第2の偏向器であって、その偏向後のレーザ光が共通の出射光軸上を伝搬するように、外部から与えられる制御信号に従って該レーザ光の偏向角を変化させる第2の偏向器とを備え、
前記光学系が、
前記第1の偏向点を焦点とする第1の回転放物面鏡と、
前記第2の偏向点を焦点とし、かつ前記第1の回転放物面鏡の回転対称軸と一致する回転対称軸をもつように該第1の回転放物面鏡と向かい合う第2の回転放物面鏡と
を含む光学装置。
A first deflector for deflecting laser light incident on a first deflection point along one incident optical axis at the first deflection point, and deflecting the laser light in accordance with a control signal given from the outside A first deflector for changing the angle;
An optical system for causing the laser beam deflected by the first deflector to enter a common second deflection point via different optical paths depending on the deflection direction;
A second deflector for deflecting the laser beam incident on the second deflection point by the optical system at the second deflection point, the deflected laser beam traveling on a common outgoing optical axis; A second deflector that changes the deflection angle of the laser beam in accordance with a control signal given from the outside so as to propagate,
The optical system is
A first paraboloid mirror that focuses on the first deflection point;
A second rotational parabola that faces the first parabolic mirror so as to have a rotational symmetry axis that is focused on the second deflection point and coincides with the rotational symmetry axis of the first parabolic mirror. With a mirror
Including optical device.
一つの入射光軸に沿って偏向点に入射する入射レーザ光を、外部から与えられる制御信号に応じて定められる偏向方向に偏向するとともに、該入射レーザ光を偏向するときに、その偏向方向とは逆向きに前記偏向点に入射してくるレーザ光を、戻りレーザ光として前記入射光軸に沿う方向に偏向する偏向器と、
前記偏向器によって偏向された前記入射レーザ光を、その偏向方向別に異なる光路を経由させた後、該偏向器によって偏向されたときの偏向方向とは逆向きに前記偏向点に入射させる光学系と、 前記入射光軸を含む光路であって、前記入射レーザ光及び戻りレーザ光の双方が通る共通の光路から、前記戻りレーザ光を分離させて取り出す分離手段と
を備えた光学装置。
The incident laser beam incident on the deflection point along one incident optical axis is deflected in a deflection direction determined according to a control signal given from the outside, and when the incident laser beam is deflected, Is a deflector that deflects laser light incident on the deflection point in the opposite direction as return laser light in a direction along the incident optical axis;
An optical system for causing the incident laser beam deflected by the deflector to enter the deflection point in a direction opposite to the deflection direction when deflected by the deflector after passing through different optical paths according to the deflection direction; An optical device comprising: an optical path including the incident optical axis, and separating means for separating and extracting the return laser light from a common optical path through which both the incident laser light and the return laser light pass.
前記光学系が、
前記偏向点を焦点とする回転放物面鏡と、
前記回転放物面鏡と向かい合い、かつ該回転放物面鏡の回転対称軸に垂直に配置された平面鏡と
を含む請求項8に記載の光学装置。
The optical system is
A rotating parabolic mirror focusing on the deflection point;
The optical apparatus according to claim 8, further comprising: a plane mirror facing the rotary parabolic mirror and disposed perpendicular to the rotational symmetry axis of the rotary parabolic mirror.
前記偏向器が、揺動する反射鏡、音響光学偏向素子、又はポリゴンミラーからなる請求項8又は9に記載の光学装置。   The optical device according to claim 8 or 9, wherein the deflector includes a swinging reflecting mirror, an acoustooptic deflecting element, or a polygon mirror. 前記偏向器によって偏向された前記入射レーザ光が経由する前記光路上に配置され、該偏向器によって偏向された前記入射レーザ光の光学特性を、該入射レーザ光が経由する前記光路別に異ならせる光学特性調節手段をさらに備えた請求項8〜10のいずれかに記載の光学装置。   An optical device disposed on the optical path through which the incident laser light deflected by the deflector passes, and having different optical characteristics of the incident laser light deflected by the deflector depending on the optical path through which the incident laser light passes. The optical apparatus according to claim 8, further comprising a characteristic adjusting unit. 前記光学特性調節手段が、前記入射レーザ光のビーム断面のサイズ、ビーム断面内における強度分布、及び偏光状態のうち少なくともいずれか一つを前記光路別に異ならせる請求項11に記載の光学装置。   The optical apparatus according to claim 11, wherein the optical characteristic adjusting unit changes at least one of a size of a beam section of the incident laser light, an intensity distribution in the beam section, and a polarization state for each optical path. ともに入射したレーザ光を偏向する第1の反射面と第2の反射面とを有する多反射面体であって、前記第1の反射面に入射したレーザ光の偏向角が、この多反射面体の動きに伴って変化するときに、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、前記第2の反射面に入射したレーザ光の偏向角が変化するように構成された多反射面体と、
一つの入射光軸に沿って前記第1の反射面に入射し、該第1の反射面において偏向されたレーザ光を、その偏向方向別に異なる光路を経由させて前記第2の反射面に入射させる光学系であって、前記第1の反射面における前記レーザ光の偏向角が変化するときに、その変化量を表す角度と同一の角度だけ、前記第2の反射面に入射させるレーザ光の当該入射方向が変化するように構成された光学系と
を備えた光学装置。
A multi-reflecting surface body having a first reflecting surface and a second reflecting surface for deflecting both incident laser beams, wherein the deflection angle of the laser light incident on the first reflecting surface is the same as that of the multi-reflecting surface body. A multi-reflecting surface body configured to change the deflection angle of the laser light incident on the second reflecting surface by the same angle as the angle representing the amount of change when changing with movement; and
Incident on the first reflecting surface along one incident optical axis, and the laser beam deflected on the first reflecting surface is incident on the second reflecting surface through different optical paths depending on the deflection direction. When the deflection angle of the laser beam on the first reflecting surface changes, the laser beam incident on the second reflecting surface by the same angle as the angle representing the amount of change is changed. And an optical system configured to change the incident direction.
前記光学系が、前記第2の反射面におけるレーザ光の偏向角が前記第1の反射面におけるレーザ光の偏向角と等しくなるように、該第2の反射面に入射させるレーザ光の当該入射方向を変化させる請求項13に記載の光学装置。   The optical system makes the incident of the laser light incident on the second reflecting surface so that the deflection angle of the laser light on the second reflecting surface becomes equal to the deflection angle of the laser light on the first reflecting surface. The optical apparatus according to claim 13, wherein the direction is changed. 前記多反射面体が、一方の反射面を前記第1の反射面とし、他方の反射面を前記第2の反射面とする両面鏡からなる請求項13又は14に記載の光学装置。   The optical device according to claim 13 or 14, wherein the multi-reflecting surface body includes a double-sided mirror having one reflecting surface as the first reflecting surface and the other reflecting surface as the second reflecting surface. 前記光学系が、
前記第1の反射面上における前記レーザ光の偏向点を焦点とする第1の回転放物面鏡と、
前記第1の回転放物面鏡と向かい合う第1の凹面鏡と、
前記第1の凹面鏡と向かい合う第2の凹面鏡と、
前記第2の凹面鏡と向かい合い、かつ前記第2の反射面上における前記レーザ光の偏向点を焦点とする第2の回転放物面鏡と
を含む請求項13〜15のいずれかに記載の光学装置。
The optical system is
A first paraboloid mirror that focuses on a deflection point of the laser beam on the first reflecting surface;
A first concave mirror facing the first parabolic mirror;
A second concave mirror facing the first concave mirror;
16. The optical device according to claim 13, further comprising: a second paraboloid mirror that faces the second concave mirror and focuses on a deflection point of the laser light on the second reflecting surface. apparatus.
前記第1の反射面によって偏向されたレーザ光が経由する前記光路上に配置され、該第1の反射面によって偏向されたレーザ光の光学特性を、該レーザ光が経由する前記光路別に異ならせる光学特性調節手段をさらに備えた請求項13〜16のいずれかに記載の光学装置。   The optical characteristic of the laser beam which is arranged on the optical path through which the laser beam deflected by the first reflecting surface passes and which is deflected by the first reflecting surface is made different for each optical path through which the laser beam passes. The optical device according to claim 13, further comprising an optical property adjusting unit. 前記光学特性調節手段が、前記レーザ光のビーム断面のサイズ、ビーム断面内における強度分布、及び偏光状態のうち少なくともいずれか一つを前記光路別に異ならせる請求項17に記載の光学装置。   The optical apparatus according to claim 17, wherein the optical characteristic adjusting unit changes at least one of a size of a beam section of the laser light, an intensity distribution in the beam section, and a polarization state for each optical path. レーザ光を放射する光源と、
請求項1〜18のいずれかに記載の光学装置と、
前記光源から放射された後、前記光学装置を経由した前記レーザ光が入射する位置に、被照射物を保持する保持手段と
を備えたレーザ照射装置。
A light source that emits laser light;
An optical device according to any one of claims 1 to 18,
A laser irradiation apparatus comprising: holding means for holding an object to be irradiated at a position where the laser light incident through the optical device is incident after being emitted from the light source.
前記保持手段が、前記被照射物の表面上における前記レーザ光の照射位置を、該被照射物の表面上で移動させる請求項19に記載のレーザ照射装置。   The laser irradiation apparatus according to claim 19, wherein the holding unit moves the irradiation position of the laser light on the surface of the irradiated object on the surface of the irradiated object.
JP2003358742A 2003-10-20 2003-10-20 Optical apparatus and laser irradiation apparatus Expired - Fee Related JP4318525B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003358742A JP4318525B2 (en) 2003-10-20 2003-10-20 Optical apparatus and laser irradiation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003358742A JP4318525B2 (en) 2003-10-20 2003-10-20 Optical apparatus and laser irradiation apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005118847A JP2005118847A (en) 2005-05-12
JP4318525B2 true JP4318525B2 (en) 2009-08-26

Family

ID=34615170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003358742A Expired - Fee Related JP4318525B2 (en) 2003-10-20 2003-10-20 Optical apparatus and laser irradiation apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4318525B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006319198A (en) * 2005-05-13 2006-11-24 Disco Abrasive Syst Ltd Laser machining method for wafer and device thereof
JP5105717B2 (en) * 2005-05-23 2012-12-26 三菱電機株式会社 Laser processing equipment
DK1736272T5 (en) * 2005-06-21 2009-04-20 Fameccanica Data Spa Method and apparatus for laser cutting articles, especially sanitary products and components thereof, having a laser point diameter between 0.1 and 0.3 mm.
JP2007167741A (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Seiko Epson Corp Droplet discharge apparatus
JP2009093984A (en) * 2007-10-11 2009-04-30 Hitachi Displays Ltd Organic el display device and its manufacturing method
TWI523720B (en) * 2009-05-28 2016-03-01 伊雷克托科學工業股份有限公司 Acousto-optic deflector applications in laser processing of features in a workpiece, and related laser processing method
JP2011003558A (en) * 2010-10-07 2011-01-06 Hitachi Displays Ltd Manufacturing method for display device
JP5401629B2 (en) 2011-03-08 2014-01-29 川崎重工業株式会社 Optical scanning apparatus and laser processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005118847A (en) 2005-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3822188B2 (en) Multi-beam laser drilling machine
US6875951B2 (en) Laser machining device
US6574024B1 (en) Laser beam homogenization by scanning a beam onto a mask
JP3479878B2 (en) Laser processing method and processing apparatus
JP4429974B2 (en) Laser processing method and apparatus
CN112666804B (en) Edge light inhibition array parallel direct writing device based on interference lattice and DMD
JP4318525B2 (en) Optical apparatus and laser irradiation apparatus
JP2000190087A (en) Two axis laser processing machine
JP5153205B2 (en) Laser marking device
JP2007007660A (en) Laser beam machining device
JP2005177788A (en) Laser beam machining apparatus
TW202206215A (en) Laser machining device, laser machining system, rotator unit device, laser machining method, and probe card production method
TW202135965A (en) Laser processing device and method for laser-processing a workpiece
JP3682295B2 (en) Laser processing equipment
JP3379480B2 (en) Laser processing equipment for display substrates
JP2009210726A (en) Maskless exposure apparatus
JPH11267873A (en) Scan optical system of laser light and laser processing device
TWI323682B (en)
JP2002346775A (en) Device and method for laser beam machining
JP2006122988A (en) Laser beam machine
JP2002316289A (en) Laser beam machining device
JP4948923B2 (en) Beam irradiation apparatus and beam irradiation method
JPH04327391A (en) Laser beam machine
JP4592985B2 (en) Scan line pitch adjusting method in multi-beam scanning, light source device for multi-beam scanning, and multi-beam scanning device
JP2001162863A (en) Resolution variable light scanning device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061016

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090106

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090526

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090526

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120605

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees