JP7730686B2 - 光照射装置 - Google Patents

光照射装置

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Description

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

Claims (5)

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