JP5199734B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、空間変調素子を用いて、基板上に形成された配線パターンの欠陥を、レーザビームの照射によって修正すること等に用いられるレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus used for correcting a defect of a wiring pattern formed on a substrate by irradiation of a laser beam using a spatial modulation element.
従来、液晶基板等のガラス基板上に形成された配線パターンのパターン形成上の欠陥を、レーザビームの照射によって修正するレーザ加工装置がある。このようなレーザ加工装置は、レーザビームを集光して欠陥箇所に照射し、異物や不要部分の金属薄膜等を蒸発させることにより欠陥を修正している。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a laser processing apparatus that corrects a pattern formation defect of a wiring pattern formed on a glass substrate such as a liquid crystal substrate by laser beam irradiation. Such a laser processing apparatus corrects the defect by condensing the laser beam and irradiating the defective portion, and evaporating foreign matter or unnecessary portions of the metal thin film.
レーザビームを照射する欠陥箇所の形状は様々であるので、例えば出力されたレーザビームを可変矩形開口に入射し、可変矩形開口をナイフエッジ状の絞り手段の移動により開閉して、レーザビームの断面形状を所望の大きさの矩形に整形して欠陥箇所に照射する方法が一般的である。また、空間変調素子としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を利用し、デジタルマイクロミラーデバイスを構成する微小ミラー片の角度を切り替えることによって、レーザビームの照射と遮蔽を切り替え、レーザビームの断面形状を任意の形状に整形する方法も知られている。 Since the shape of the defect spot irradiated with the laser beam is various, for example, the output laser beam is incident on the variable rectangular aperture, and the variable rectangular aperture is opened and closed by the movement of the knife-edge-shaped diaphragm means, so that the cross section of the laser beam A general method is to shape the shape into a rectangle of a desired size and irradiate the defective part. In addition, by using a digital micromirror device (DMD) as a spatial modulation element and switching the angle of the micromirror pieces that make up the digital micromirror device, switching between laser beam irradiation and shielding is possible, and the cross-sectional shape of the laser beam is arbitrary A method of shaping into a shape is also known.
他方、レーザ加工装置が用いるレーザビームとしては、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波である第１高調波（波長１０６４±２０ｎｍ）、第２高調波（波長５３２±１０ｎｍ）、第３高調波（波長３５５±７ｎｍ）または第４高調波（波長２６６±５ｎｍ）の短波長レーザビームを用いることができる。特に、第４高調波を用いたレーザ加工が注目を集めている。その理由は、ＴＦＴ基板等のガラス基板が薄膜化することに伴い、ガラス基板の表面上の高分子材料の膜だけを取り除くことが目標となっており、高分子材料は紫外領域のレーザビームの吸収が高いため第４高調波の照射により高分子材料のみを除去でき、下地へのダメージを軽減することができるからである。 On the other hand, as the laser beam used by the laser processing apparatus, for example, a first harmonic (wavelength 1064 ± 20 nm), a second harmonic (wavelength 532 ± 10 nm), and a third harmonic (wavelength), which are fundamental waves of an Nd: YAG laser. 355 ± 7 nm) or fourth harmonic (wavelength 266 ± 5 nm) short wavelength laser beam can be used. In particular, laser processing using the fourth harmonic has attracted attention. The reason is that as the glass substrate such as a TFT substrate is made thinner, only the polymer material film on the surface of the glass substrate is removed, and the polymer material is used for the laser beam in the ultraviolet region. This is because since the absorption is high, only the polymer material can be removed by irradiation with the fourth harmonic, and damage to the base can be reduced.
なお、第２乃至第４高調波は、第１高調波の周波数を逓倍して出力することができる（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、ＤＭＤを囲っているカバーガラスは、第４高調波のような紫外光を透過し難いという難点がある。また、カバーガラスを外して直接第４高調波をＤＭＤに当てると、紫外光によりＤＭＤを構成する微小ミラー片に損傷を与えてしまう恐れがあるという問題点が生ずる。 However, the cover glass surrounding the DMD has a drawback that it is difficult to transmit ultraviolet light such as the fourth harmonic. Moreover, if the cover glass is removed and the fourth harmonic is directly applied to the DMD, there is a problem in that there is a risk of damaging the micromirror pieces constituting the DMD by ultraviolet light.
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、空間変調素子でレーザビームを反射させた際、前記空間変調素子の損傷を極力押さえるレーザ加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus that suppresses damage to the spatial modulation element as much as possible when the laser beam is reflected by the spatial modulation element. .
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明のレーザ加工装置は、レーザ光源から出射されたレーザビームを所望の形状で被加工物に照射するために配列された複数の微小可動素子を用いて空間変調する空間変調手段と、前記空間変調手段によって前記所望の形状に空間変調されたレーザビームの波長を、紫外波長に波長変換する非線形光学手段と、
を備えることを特徴とする。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, according to one aspect of the present invention, the laser processing apparatus of the present invention uses a plurality of micro movable elements arranged to irradiate a workpiece with a laser beam emitted from a laser light source in a desired shape. Spatial modulation means that spatially modulates, and nonlinear optical means that converts the wavelength of the laser beam spatially modulated into the desired shape by the spatial modulation means into an ultraviolet wavelength,
It is characterized by providing.
また、本発明のレーザ加工装置は、前記レーザ光源から出射されるレーザビームが、近赤外領域または可視領域のレーザビームであり、前記非線形光学手段が、近赤外領域または可視領域のレーザビームを紫外領域のレーザビームへ波長変換することが望ましい。 In the laser processing apparatus of the present invention, the laser beam emitted from the laser light source is a laser beam in the near infrared region or the visible region, and the nonlinear optical means is a laser beam in the near infrared region or the visible region. Is preferably converted into a laser beam in the ultraviolet region.
本発明によれば、空間変調素子での反射の後に、レーザビームの波長を紫外波長に波長変換するので、空間変調素子の損傷を押さえることが可能となる。 According to the present invention, the wavelength of the laser beam is converted to the ultraviolet wavelength after reflection by the spatial modulation element, so that damage to the spatial modulation element can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。すべての図面において、実施の形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明を適用したレーザ加工装置の構成を示す図である。
ここで、レーザ加工装置は、基板上の欠陥を修正する装置を例に説明する。
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus to which the present invention is applied.
Here, the laser processing apparatus will be described using an apparatus for correcting defects on the substrate as an example.
図１において、本発明を適用したレーザ加工装置は、レーザビームを発振するレーザ光源１と顕微鏡７とが光ファイバ３で接続され構成されている。レーザ光源１と光ファイバ３との間に、発振されたレーザビームを光ファイバ３の入射口に集光させるカップリングユニット２が接続されている。レーザ光源１としては、基本波長が１０６４ｎｍであるＮｄ：ＹＡＧレーザが用いられている。また、それらを制御する主制御ＰＣ５０がそれぞれつながっている。顕微鏡７内にはレーザ光学系４５と観察光学系４４が対物レンズ１８を通る共通光路で結合されており、赤外光、可視光を透過し紫外領域の光を反射するダイクロイックミラー１４によって観察光学系４４とレーザ光学系４５とに分離されている。対物レンズ１８は、レボルバに複数の観察用対物レンズ、複数の加工用対物レンズを備える構成としてもよく、共通光路中で観察用対物レンズと加工用対物レンズとを切替えることもできる。 In FIG. 1, a laser processing apparatus to which the present invention is applied includes a laser light source 1 that oscillates a laser beam and a microscope 7 connected by an optical fiber 3. A coupling unit 2 that condenses the oscillated laser beam at the entrance of the optical fiber 3 is connected between the laser light source 1 and the optical fiber 3. As the laser light source 1, an Nd: YAG laser having a fundamental wavelength of 1064 nm is used. Moreover, main control PC50 which controls them is connected, respectively. In the microscope 7, a laser optical system 45 and an observation optical system 44 are coupled by a common optical path passing through the objective lens 18, and observation optics are transmitted by a dichroic mirror 14 that transmits infrared light and visible light and reflects light in the ultraviolet region. The system 44 and the laser optical system 45 are separated. The objective lens 18 may have a configuration in which a revolver includes a plurality of observation objective lenses and a plurality of processing objective lenses, and the observation objective lens and the processing objective lens can be switched in a common optical path.
レーザ光学系４５は、微小ミラー片を２次元的に並べたＤＭＤに代表される空間変調素子６と、光ファイバ３から出射したレーザビームを空間変調素子６に投影するための投影ユニット４と、空間変調素子６に所定の角度からレーザビームを入射させるためのレーザ反射ミラー５とを有している。ここで、空間変調素子６は、カバーガラスを備えたものとするが、不要であれば省略してもよい。そして、空間変調素子６は、投影ユニット４によりレーザ光を全面に照射する。さらに、レーザ光学系４５は、空間変調素子６のレーザビームの射出側に、レーザビームの波長を変換する非線形光学素子８（波長変換素子）と第４高調波の単一波長付近のみを透過する波長選択手段としての干渉フィルタ９を有している。波長変換素子としては、ＫＴＰ（KTiOPO4結晶：チタン酸リン酸カリウム結晶）、ＢＢＯ（β-BaB2O4結晶：ベータバリウムボライト結晶）の組み合わせや、強誘電体結晶である、ニオブ酸リチウム単結晶などが採用できる。なお、ダイクロイックミラー１４が干渉フィルタ９の透過する波長と同じ波長を反射するならば省略することもできる。さらに、レーザ光学系４５は、レーザ反射ミラー１０と、レーザビームを被加工物であるガラス基板１９上に結像させるためのレンズ１１とを有し、ダイクロイックミラー１４で観察光学系４４と光軸を同一にしている。 The laser optical system 45 includes a spatial modulation element 6 typified by DMD in which minute mirror pieces are two-dimensionally arranged, a projection unit 4 for projecting a laser beam emitted from the optical fiber 3 onto the spatial modulation element 6, It has a laser reflecting mirror 5 for making a laser beam incident on the spatial modulation element 6 from a predetermined angle. Here, the spatial modulation element 6 is provided with a cover glass, but may be omitted if unnecessary. The spatial modulation element 6 irradiates the entire surface with laser light from the projection unit 4. Further, the laser optical system 45 transmits only the nonlinear optical element 8 (wavelength conversion element) for converting the wavelength of the laser beam and the vicinity of the single wavelength of the fourth harmonic to the laser beam emission side of the spatial modulation element 6. It has an interference filter 9 as wavelength selection means. As the wavelength conversion element, a combination of KTP (KTiOPO 4 crystal: potassium titanate phosphate crystal), BBO (β-BaB 2 O 4 crystal: beta barium bolite crystal), or a ferroelectric crystal, lithium niobate A single crystal can be used. If the dichroic mirror 14 reflects the same wavelength as that transmitted by the interference filter 9, it can be omitted. Further, the laser optical system 45 includes a laser reflecting mirror 10 and a lens 11 for forming an image of a laser beam on a glass substrate 19 that is a workpiece, and the dichroic mirror 14 and the optical axis of the observation optical system 44. Are the same.
他方、観察光学系４４は、顕微鏡７に搭載されているＣＣＤカメラ１２へ結像するための結像レンズ１３と、レーザ光学系４５を共有して使用される対物レンズ１８とを備えている。また、照明光学系として、観察用の照明光源１５および照明光源１５から射出された照明光をガラス基板１９上に対物レンズ１８により結像させるため、照明光源１５からの光のコリメートを行う結像レンズ１６を備えている。 On the other hand, the observation optical system 44 includes an imaging lens 13 that forms an image on the CCD camera 12 mounted on the microscope 7 and an objective lens 18 that is used by sharing the laser optical system 45. Further, as an illumination optical system, the illumination light source 15 for observation and the illumination light emitted from the illumination light source 15 are imaged on the glass substrate 19 by the objective lens 18, so that the light from the illumination light source 15 is collimated. A lens 16 is provided.
対物レンズ１８は、観察光学系４４、レーザ光学系４５の双方に共通する光路上に位置し、観察とレーザ加工、すなわちレーザリペアを同時にできるようになっている。また、顕微鏡７は、加工対象となるガラス基板１９を保持し、光軸に対し直交する面内で移動するステージ２０を有し、主制御ＰＣ５０のステージ制御部２５の指示により制御される。また、ステージ２０上には被加工物であるガラス基板１９が搭載されている。 The objective lens 18 is located on an optical path common to both the observation optical system 44 and the laser optical system 45, and can perform observation and laser processing, that is, laser repair simultaneously. Further, the microscope 7 has a glass substrate 19 to be processed and has a stage 20 that moves in a plane orthogonal to the optical axis, and is controlled by an instruction from the stage control unit 25 of the main control PC 50. A glass substrate 19 that is a workpiece is mounted on the stage 20.
主制御ＰＣ５０は、レーザ制御部２２、画像処理部２３、空間変調素子制御部２４、ステージ制御部２５を備える。また、主制御ＰＣ５０は、ネットワーク４６に接続され、各種情報が伝達されるようになっている。 The main control PC 50 includes a laser control unit 22, an image processing unit 23, a spatial modulation element control unit 24, and a stage control unit 25. The main control PC 50 is connected to the network 46 so that various types of information are transmitted.
レーザ制御部２２は、主制御ＰＣ５０の不図示の制御部でのアルゴリズムに従って、レーザ光の発振を制御する。
画像処理部２３は、ＣＣＤカメラ１２で撮像した欠陥部を含む画像と欠陥のない良品の同じ座標での画像を比較して、欠陥を抽出し、欠陥部分すなわちレーザ光を照射し修正を行う部分を、空間変調素子制御部２４に伝える。
The laser control unit 22 controls the oscillation of the laser light in accordance with an algorithm in a control unit (not shown) of the main control PC 50.
The image processing unit 23 compares the image including the defect portion imaged by the CCD camera 12 with the image of the non-defective non-defective product at the same coordinates, extracts the defect, and corrects the defect portion, that is, the portion irradiated with the laser beam and corrected. Is transmitted to the spatial modulation element control unit 24.
空間変調素子制御部２４は、伝えられた修正すべき部分をＯＮとするようＤＭＤに指示する。
なお、主制御ＰＣ５０には、動作状況、欠陥等の確認を行うためにディスプレイ２１が接続されている。
The spatial modulation element control unit 24 instructs the DMD to turn on the transmitted portion to be corrected.
Note that the display 21 is connected to the main control PC 50 in order to check the operation status, defects, and the like.
また、レーザ光による欠陥の修正を行う際に設定される各種パラメータを入力するためのキーボード、マウス等も接続されている。
以下に、本レーザ加工装置の動作について説明する。
In addition, a keyboard, a mouse, and the like for inputting various parameters set when the defect is corrected by the laser beam are also connected.
The operation of this laser processing apparatus will be described below.
まず前提として、他の装置により、欠陥部座標情報が伝達され、その座標情報により、ガラス基板を載せたステージが移動し、観察光学系４４の視野内に欠陥がある状態におかれているものとする。また、ＣＣＤカメラ１２で撮像された欠陥を含む情報が伝達され、画像処理されて、欠陥が抽出され、ＤＭＤ（空間変調素子６）の微小ミラーをＯＮとする位置が指示できる状態であるものとする。 First, as a premise, the coordinate information of the defect portion is transmitted by another device, the stage on which the glass substrate is placed is moved by the coordinate information, and the defect is in the visual field of the observation optical system 44 And In addition, information including a defect imaged by the CCD camera 12 is transmitted, image processing is performed, the defect is extracted, and a position where a minute mirror of the DMD (spatial modulation element 6) is turned on can be indicated. To do.
このように構成されたレーザ加工装置において、レーザ光源１は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波である５３２ｎｍのレーザビームを射出する。
レーザ制御部２２の指示により、レーザビームは、まず光ファイバ３に入射させるための集光レンズを有したカップリングユニット２に入り、カップリングユニット２で集光される。集光されたレーザビームは光ファイバ３に入射する。そして、光ファイバ３から射出した後、空間変調素子６へ投影するための投影レンズを有した投影ユニット４へ入射する。投影ユニット４を出たレーザ光は、レーザ反射ミラー５でレーザビームの方向を変えて空間変調素子６に入射する。空間変調素子６は、空間変調素子制御部２４からの指示により欠陥に対応するよう電気信号で各微小ミラー片のＯＮ／ＯＦＦをすることで２種類の角度で傾く仕組みになっている。微小ミラー片のＯＮの部位の微小ミラー片に入射したレーザビームのみが非線形光学素子８に偏向されるようになっている。
In the laser processing apparatus configured as described above, the laser light source 1 emits a laser beam of 532 nm that is the second harmonic of the Nd: YAG laser.
In response to an instruction from the laser control unit 22, the laser beam first enters the coupling unit 2 having a condensing lens for entering the optical fiber 3 and is condensed by the coupling unit 2. The condensed laser beam is incident on the optical fiber 3. Then, after exiting from the optical fiber 3, the light enters the projection unit 4 having a projection lens for projecting onto the spatial modulation element 6. The laser light exiting the projection unit 4 is incident on the spatial modulation element 6 while changing the direction of the laser beam by the laser reflecting mirror 5. The spatial modulation element 6 is configured to tilt at two angles by turning each micromirror piece on and off with an electrical signal so as to correspond to the defect according to an instruction from the spatial modulation element control unit 24. Only the laser beam incident on the minute mirror piece at the ON portion of the minute mirror piece is deflected to the nonlinear optical element 8.
そして、空間変調素子６で欠陥の形状の光束に形成され非線形光学素子８に入射したレーザビームは、非線形光学素子８の作用により一部が、第４高調波である２６６ｎｍに変換される。非線形光学素子８を透過したレーザビームは、変換前の第２高調波である５３２ｎｍの波長の光と変換後の第４高調波である２６６ｎｍの波長の光が混合した状態である。この光が第４高調波である２６６ｎｍレーザビーム付近のみ透過すること干渉フィルタ９に入射する。干渉フィルタ９を透過したレーザビームが２６６ｎｍのほぼ単一波長のレーザビームとなる。 A part of the laser beam formed into a defect-shaped light beam by the spatial modulation element 6 and incident on the nonlinear optical element 8 is converted to 266 nm which is the fourth harmonic by the action of the nonlinear optical element 8. The laser beam transmitted through the nonlinear optical element 8 is in a state where light having a wavelength of 532 nm, which is the second harmonic before conversion, and light having a wavelength of 266 nm, which is the fourth harmonic after conversion, are mixed. The light passes only in the vicinity of the 266 nm laser beam, which is the fourth harmonic, and enters the interference filter 9. The laser beam that has passed through the interference filter 9 becomes a laser beam with a substantially single wavelength of 266 nm.
そして、レーザビームは、レンズ１１により、平行光束とされ、ダイクロイックミラー１４で対物レンズ１８方向へ反射する。
その後、観察用照明用のダイクロイックミラー１７を通過し、対物レンズ１８へ入射する。対物レンズ１８から射出したレーザビームは、レーザ光学系４５の結像倍率で縮小され、ガラス基板１９上の欠陥部分に照射され欠陥が修正される。
The laser beam is converted into a parallel light beam by the lens 11 and reflected by the dichroic mirror 14 toward the objective lens 18.
Thereafter, the light passes through a dichroic mirror 17 for observation illumination and enters the objective lens 18. The laser beam emitted from the objective lens 18 is reduced by the imaging magnification of the laser optical system 45 and irradiated to a defective portion on the glass substrate 19 to correct the defect.
このような構成をとることにより、損傷がもっとも心配される光ファイバ３と空間変調素子６には可視領域のレーザビームを透過または反射させ、その後のレーザビームを非線形光学素子８と干渉フィルタ９を通過させることで紫外領域のレーザビームに変換してガラス基板１９上に照射する。 By adopting such a configuration, the laser beam in the visible region is transmitted or reflected to the optical fiber 3 and the spatial modulation element 6 which are most likely to be damaged, and the subsequent laser beam is passed through the nonlinear optical element 8 and the interference filter 9. By passing the light, it is converted into a laser beam in the ultraviolet region and irradiated onto the glass substrate 19.
以上により、第４高調波である２６６ｎｍの波長の光で欠陥の修正を行う。ＤＭＤ（空間変調素子６）に入射したときの波長が５３２ｎｍであるので、カバーガラスを透過でき、光量の損失を少なくでき、かつＤＭＤ（空間変調素子６）の微小ミラー片へ紫外領域の光を当てることがないので、損傷を与え難いものとなっている。 As described above, the defect is corrected with the light having the wavelength of 266 nm which is the fourth harmonic. Since the wavelength when incident on the DMD (spatial modulation element 6) is 532 nm, the light can be transmitted through the cover glass, the loss of light quantity can be reduced, and light in the ultraviolet region can be applied to the micromirror piece of the DMD (spatial modulation element 6). Since it is not applied, it is difficult to damage.
本発明のレーザ加工装置は、レーザ照射形状補正機能をさらに備えている。また、カップリングユニット２には可視照明を照射するガイド光用照明装置４３が搭載され、その照明光がレーザ光源１から射出されるレーザビームと合成されるようにビームスプリッタ４２を備えている。そして、この照明光は、レーザビームの光線用のガイド光照明になる。 The laser processing apparatus of the present invention further includes a laser irradiation shape correction function. The coupling unit 2 is equipped with a guide light illumination device 43 that emits visible illumination, and includes a beam splitter 42 so that the illumination light is combined with a laser beam emitted from the laser light source 1. The illumination light becomes guide light illumination for the laser beam.
空間変調素子６が備えるレーザ照射形状補正機能は、空間変調素子６を制御するコンピュータによって実現される。
図１の右側は、レーザ照射形状補正機能を実現するコンピュータ、すなわち、主制御ＰＣ５０の構成を示す図であり、図２は、各微小ミラー片を順次ＯＮする動作を説明するための図であり、図３は、ガラス基板１９上に照射されたガイド光を説明するための図である。
The laser irradiation shape correction function provided in the spatial modulation element 6 is realized by a computer that controls the spatial modulation element 6.
The right side of FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a computer that realizes a laser irradiation shape correction function, that is, a main control PC 50, and FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of sequentially turning on each micromirror piece. FIG. 3 is a view for explaining the guide light irradiated on the glass substrate 19.
空間変調素子６を制御することによってレーザ照射形状補正機能を実現するコンピュータ（主制御ＰＣ５０）は、図１に示すように、各種の情報を表示するディスプレイ２１を有する汎用のパーソナルコンピュータ等であり、レーザ制御部２２、画像処理部２３、空間変調素子制御部２４およびステージ２０を制御するためのステージ制御部２５を備える。 A computer (main control PC 50) that realizes a laser irradiation shape correction function by controlling the spatial modulation element 6 is a general-purpose personal computer having a display 21 for displaying various information, as shown in FIG. A laser control unit 22, an image processing unit 23, a spatial modulation element control unit 24, and a stage control unit 25 for controlling the stage 20 are provided.
レーザ照射形状補正機能は、次のような場合に実行される。すなわち、レーザ制御部２２がガイド光照明を照射した後、空間変調素子制御部２４が空間変調素子６で所望の形状になるよう各微小ミラー片をＯＮ／ＯＦＦさせると、照射されたガイド光照明は、レーザ光学系４５を通過し、対物レンズ１８下のガラス基板１９に照明される。そして、空間変調素子６で形成したガイド光照明の形状とガラス基板１９上に照明された形状とが一致しない場合、レーザ照射形状補正機能が実行される。 The laser irradiation shape correction function is executed in the following case. That is, after the laser control unit 22 irradiates the guide light illumination, the spatial modulation element control unit 24 turns on / off each minute mirror piece so that the spatial modulation element 6 has a desired shape. Passes through the laser optical system 45 and is illuminated onto the glass substrate 19 below the objective lens 18. When the shape of the guide light illumination formed by the spatial modulation element 6 and the shape illuminated on the glass substrate 19 do not match, the laser irradiation shape correction function is executed.
レーザ照射形状補正機能が実行されると、まず、図２に示すように、各微小ミラー片をエリア３１、３２、３３と順次ＯＮしていく。ＯＮにされたエリア３１、３２、３３のガイド光照明は、ガラス基板１９上に、例えば図３に示すガイド光照明エリア４１のように照明される。そして、その照明光をＣＣＤカメラ１２で取り込み、画像処理部２３がその照明位置、形状を認識する。この動作を繰り返し、空間変調素子６の全ての微小ミラー片を順次ＯＮさせていく。なお、エリア３１、３２、３３、・・・と繰り返しＯＮさせていくエリアは、ガラス基板１９上にガイド光照明が照明され、その照明光がＣＣＤカメラ１２で十分認識できる大きさとする。 When the laser irradiation shape correction function is executed, first, as shown in FIG. 2, each micromirror piece is sequentially turned ON in areas 31, 32, and 33. The guide light illumination of the areas 31, 32, and 33 that are turned on is illuminated on the glass substrate 19 as, for example, a guide light illumination area 41 shown in FIG. Then, the illumination light is captured by the CCD camera 12, and the image processing unit 23 recognizes the illumination position and shape. This operation is repeated, and all the minute mirror pieces of the spatial modulation element 6 are sequentially turned on. In addition, the area where the areas 31, 32, 33,... Are repeatedly turned on is such that the guide light illumination is illuminated on the glass substrate 19 and the illumination light is sufficiently recognizable by the CCD camera 12.
このようにすることで、ガラス基板１９上に照射された形状（顕微鏡画像）と空間変調素子６で形成された形状とが一致するように補正をかけることができる。なお、補正データは、コンピュータ上に保管され、この補正データに基づいてレーザ加工が運用される。 By doing in this way, it can correct | amend so that the shape (microscope image) irradiated on the glass substrate 19 and the shape formed with the spatial modulation element 6 may correspond. The correction data is stored on the computer, and laser processing is operated based on the correction data.
非線形光学素子８を通過する光線の振る舞いは、正確にはどのようになるのか不明であるが、レーザ照射形状補正機能を実行することにより、空間変調素子６での各微小ミラー片のＯＮ／ＯＦＦの位置を補正することができ、所望のレーザ照射形状でガラス基板１９に対してレーザ加工が可能になる。ただし、ガイド光照明は様々な波長の光が混在しているので、ガイド光照明を補正することはできない。よって、レーザ照射形状補正機能の実行時にはガイド光照明を照射せず、ガイド光照明を照射する際にはレーザ照射形状補正機能を非動作にすることが望ましい。 It is unclear how the light beam that passes through the nonlinear optical element 8 will behave exactly, but by executing the laser irradiation shape correction function, each spatial mirror element 6 is turned ON / OFF. Can be corrected, and laser processing can be performed on the glass substrate 19 with a desired laser irradiation shape. However, since the guide light illumination is mixed with light of various wavelengths, the guide light illumination cannot be corrected. Therefore, it is desirable not to irradiate the guide light illumination when executing the laser irradiation shape correction function, and to deactivate the laser irradiation shape correction function when irradiating the guide light illumination.
なお、レーザ光源１からのレーザ光を光ファイバ３を用いて顕微鏡７に伝達する例で説明したが、光ファイバ３を用いずミラーのみを用いるか、または途中何も介さず直接ＤＭＤ（空間変調素子６）にレーザ光を照射する構成とすることが望ましい。このような構成により可視領域の波長から加工用の紫外領域の波長へ変換する際、波長変換素子への入射時の偏向方向のバラツキが減り、空間変調素子６にカバーガラスがあっても効率のよい波長変換が可能となる。 Although the example in which the laser beam from the laser light source 1 is transmitted to the microscope 7 using the optical fiber 3 has been described, only the mirror is used without using the optical fiber 3, or the DMD (spatial modulation) is directly performed without anything in the middle. It is desirable that the element 6) be irradiated with laser light. With such a configuration, when the wavelength in the visible region is converted to the wavelength in the ultraviolet region for processing, variation in the deflection direction at the time of incidence on the wavelength conversion element is reduced, and even if the spatial modulation element 6 has a cover glass, it is efficient. Good wavelength conversion becomes possible.
以上、本発明の各実施の形態を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用されるレーザ加工装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の各実施の形態等に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、ＬＡＮ、ＷＡＮ等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよいことは言うまでもない。 As described above, each embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings. However, a laser processing apparatus to which the present invention is applied can be applied to each of the above-described embodiments as long as the function is executed. Without limitation, it goes without saying that a single device, a system composed of a plurality of devices or an integrated device may be used, or a system in which processing is performed via a network such as a LAN or WAN. Yes.
すなわち、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は形状を取ることができる。 That is, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and can take various configurations or shapes without departing from the gist of the present invention.
１ レーザ光源
２ カップリングユニット
３ 光ファイバ
４ 投影ユニット
５ レーザ反射ミラー
６ 空間変調素子
７ 顕微鏡
８ 非線形光学素子
９ 干渉フィルタ
１０ レーザ反射ミラー
１１ レンズ
１２ ＣＣＤカメラ
１３ 結像レンズ
１４ ダイクロイックミラー
１５ 照明光源
１６ 結像レンズ
１７ ダイクロイックミラー
１８ 対物レンズ
１９ ガラス基板
２０ ステージ
２１ ディスプレイ
２２ レーザ制御部
２３ 画像処理部
２４ 空間変調素子制御部
２５ ステージ制御部
３１ エリア
３２ エリア
３３ エリア
４１ ガイド光照明エリア
４２ ビームスプリッタ
４３ ガイド光用照明装置
４４ 観察光学系
４５ レーザ光学系
４６ ネットワーク
５０ 主制御ＰＣ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Coupling unit 3 Optical fiber 4 Projection unit 5 Laser reflection mirror 6 Spatial modulation element 7 Microscope 8 Nonlinear optical element 9 Interference filter 10 Laser reflection mirror 11 Lens 12 CCD camera 13 Imaging lens 14 Dichroic mirror 15 Illumination light source 16 Imaging lens 17 Dichroic mirror 18 Objective lens 19 Glass substrate 20 Stage 21 Display 22 Laser controller 23 Image processor 24 Spatial modulation element controller 25 Stage controller 31 Area 32 Area 33 Area 41 Guide light illumination area 42 Beam splitter 43 Guide Light illumination device 44 Observation optical system 45 Laser optical system 46 Network 50 Main control PC
Claims (7)
前記空間変調手段によって前記所望の形状に空間変調されたレーザビームの波長を、紫外波長に波長変換する非線形光学手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 Spatial modulation means for spatial modulation using a plurality of micro movable elements arranged to irradiate a workpiece with a laser beam emitted from a laser light source in a desired shape;
Nonlinear optical means for converting the wavelength of the laser beam spatially modulated into the desired shape by the spatial modulation means into an ultraviolet wavelength;
A laser processing apparatus comprising:
前記非線形光学手段は、近赤外領域または可視領域のレーザビームを紫外領域のレーザビームへ波長変換する、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。 The laser beam emitted from the laser light source is a laser beam in the near infrared region or the visible region,
The nonlinear optical means converts the wavelength of a laser beam in the near infrared region or visible region into a laser beam in the ultraviolet region,
The laser processing apparatus according to claim 1.
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。 Wavelength selection means for transmitting only the laser beam after wavelength conversion by the nonlinear optical means;
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising:
を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のレーザ加工装置。 Same when the shape of the laser beam spatially modulated by the spatial modulation means differs from the shape when the laser beam wavelength-converted by the nonlinear optical means is irradiated onto the workpiece via an illumination optical system Correction means for correcting the laser beam spatially modulated by the spatial modulation means so as to have a shape;
The laser processing apparatus according to claim 1, comprising:
を備え、
前記空間変調手段は、前記顕微鏡内部の中間結像位置に配置され、
前記非線形光学手段および前記波長選択手段は、前記顕微鏡装置内部であって、前記レーザビームを前記被加工物に結像されるための決像レンズと前記空間変調手段との間に配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のレーザ加工装置。 A microscope apparatus for observing the workpiece;
With
The spatial modulation means is disposed at an intermediate imaging position inside the microscope,
The nonlinear optical means and the wavelength selection means are disposed inside the microscope apparatus and between a resolution lens for imaging the laser beam on the workpiece and the spatial modulation means.
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のレーザ加工装置。 The spatial modulation means is configured by arranging a plurality of micro movable elements in the vertical and horizontal directions, and each micro movable element is tilted at one of two predetermined angles to form a laser beam having the desired shape. ,
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein
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