JPH04238686A - Laser beam machine and processing method thereof - Google Patents

Laser beam machine and processing method thereof

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JPH04238686A
JPH04238686A JP3000899A JP89991A JPH04238686A JP H04238686 A JPH04238686 A JP H04238686A JP 3000899 A JP3000899 A JP 3000899A JP 89991 A JP89991 A JP 89991A JP H04238686 A JPH04238686 A JP H04238686A
Authority
JP
Japan
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mask
light
laser
sample
optical system
Prior art date
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Pending
Application number
JP3000899A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Terabayashi
寺林 隆夫
Hideaki Tanaka
秀明 田中
Yoshitada Oshida
良忠 押田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3000899A priority Critical patent/JPH04238686A/en
Publication of JPH04238686A publication Critical patent/JPH04238686A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To increase the throughput of Laser beam processing and to decrease the number of positioning times of a mask as well as to enhance processing accuracy by setting the beam size of a laser beam at a proper size to increase an energy density and projecting this laser beam to the mask. CONSTITUTION:The laser beam 11 is collimated into collimated beams of light of the cross-sectional area having the area smaller than the vertical and horizontal lengths of the processing pattern range of the mask. The collimated beams of light are projected and scanned perpendicularly to the processing pattern surface. The collimated beams of light are formed to the sectional shape smaller than the aperture diameter of a projecting optical system 29 for projecting these beams to a sample 15. Further, when the collimated beams of light are made incident in parallel with the optical axis of the projecting optical system 29, the exit light thereof is made to emerge in parallel with the optical axis of the projecting optical system 29. In addition, the collimated beams of light are scanned by an operating mirror 26 which is provided at the focal position of the incident optical system 29 of the mask 12 and chanegs its angle around twin axes.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工用光学系に係
り、特に、マスク面上に形成された加工パターンの大面
積領域を一括して試料面上に投影し、試料面を能率良く
加工するためのレーザ加工装置とその加工方法に関する
[Industrial Application Field] The present invention relates to an optical system for laser processing, and in particular, it projects a large area of a processing pattern formed on a mask surface onto a sample surface at once, thereby efficiently processing the sample surface. This invention relates to a laser processing device and a processing method for the same.

【0002】0002

【従来の技術】従来のレーザ加工法は、細く絞ってエネ
ルギ密度を高めたレーザ光を試料面に走査照射して加熱
、あるいは化学的作用により加工部位を局部的に除去、
加工するようにしていた。また、1990年3月号のジ
ョイテック誌の16〜20頁には「エキシマレーザ加工
システムとその応用」と題して、エキシマレ−ザの光路
内にパターン加工されたマスクをセットし、このマスク
に上記エキシマレ−ザ光を一括照射し、通過した光束を
縮小投影して試料面を一括加工することが記載されてい
る。また、特開昭64−44294号公報には、レ−ザ
光の断面形状をマスクのパターン幅より長い細長形状と
してマスク上を縦方向に掃引し、その出射光を縮小投影
して試料面を加工することが開示されている。
[Prior Art] Conventional laser processing methods scan and irradiate a sample surface with a narrowly focused laser beam with high energy density to locally remove the processed area by heating or chemical action.
I was trying to process it. In addition, in the March 1990 issue of Joytech magazine, pages 16-20 entitled "Excimer laser processing system and its applications," a patterned mask was set in the optical path of the excimer laser. It is described that the above-mentioned excimer laser beam is irradiated all at once, and the transmitted light beam is reduced and projected to process the sample surface at once. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-44294 discloses that the cross-sectional shape of the laser beam is set to an elongated shape that is longer than the pattern width of the mask, and the laser beam is swept vertically on the mask, and the emitted light is reduced and projected to illuminate the sample surface. Processing is disclosed.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】上記ジョイテック誌記
載の方法においては、試料がレーザエネルギによる光反
応性を持たない場合には試料表面を加工し得るエネルギ
密度にしきい値があるため、ビーム断面積を広げて一度
に加工し得るする面積を大きくするとエネルギ密度が低
下して加工できなくなるという問題があった。また、上
記特開昭64−44294号公報記載の方法には、細長
ビ−ム内のエネルギ密度を均一に保つのが困難であるた
め加工むらが発生し、さらに、上記ビ−ムの移動自由度
が一方向のみであるため、マスクのパタ−ン上を必要に
応じて任意の位置に走査できないと不便さがあった。本
発明の目的は、適度な断面積のレ−ザビームによりマス
ク上を任意に走査できるようにして、上記従来技術の欠
点を解消したレーザ加工装置とその加工方法を提供して
することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] In the method described in Joytech magazine, if the sample does not have photoreactivity due to laser energy, there is a threshold for the energy density that can process the sample surface. When the area is expanded to increase the area that can be processed at one time, there is a problem in that the energy density decreases and processing becomes impossible. Furthermore, in the method described in JP-A-64-44294, processing unevenness occurs because it is difficult to maintain a uniform energy density within the elongated beam. Since the scanning angle is only in one direction, it is inconvenient that the pattern on the mask cannot be scanned to any desired position as needed. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a processing method therefor which eliminate the drawbacks of the prior art by allowing a laser beam of a suitable cross-sectional area to arbitrarily scan a mask.

【0004】0004

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザ光をその断面積がマスクの加工パ
ターン範囲の縦および横の長さよりも小さな面積の平行
光とし、上記平行光を上記加工パターン面に直角に照射
して走査するようにする。このため、上記平行光の断面
形状を光を試料に投影するための投影光学系の口径より
小さくし、さらに上記平行光が上記投影光学系の光軸に
平行に入射された場合にその出射光が上記投影光学系の
光軸に平行に出射するようにする。また、上記平行光を
マスクの入射光学系の焦点位置に設けた二軸周りに角度
変化する走査ミラ−、または上記平行光の光軸と直交す
る軸周りに回転し得る多面鏡により走査するようにする
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses a laser beam as a parallel beam whose cross-sectional area is smaller than the vertical and horizontal lengths of the processing pattern range of the mask. is irradiated perpendicularly to the surface of the processed pattern and scanned. For this reason, the cross-sectional shape of the parallel light is made smaller than the aperture of the projection optical system for projecting the light onto the sample, and furthermore, when the parallel light is incident parallel to the optical axis of the projection optical system, the output light is emitted parallel to the optical axis of the projection optical system. In addition, the parallel light is scanned by a scanning mirror that changes angle around two axes provided at the focal point of the incident optical system of the mask, or a polygon mirror that can rotate around an axis perpendicular to the optical axis of the parallel light. Make it.

【0005】また、上記走査ミラ−を上記平行光が上記
マスクに直角に入射するように取り付け、さらに上記マ
スクに平行に移動するようにする。また、XYテーブル
の開口部より上記平行光を入射してその上部のマスクを
照射し、マスクの通過光を反射させて上記投射光学系に
入射し、さらに、その出射光を反射させてXYテーブル
上の試料に照射し、上記XYテーブルの移動により上記
平行光を上記マスクに走査させるようにする。
Further, the scanning mirror is mounted so that the parallel light enters the mask at right angles, and is moved parallel to the mask. In addition, the parallel light enters through the opening of the XY table, irradiates the mask above it, reflects the light passing through the mask and enters the projection optical system, and further reflects the emitted light to make the XY table The sample above is irradiated, and the parallel light is caused to scan the mask by moving the XY table.

【0006】また、上記マスクの上部に間隙を保って例
えば透光性石英ガラスのカバ−ガラスを対向させ、上記
間隙部に冷却用ガスを流すようにする。また、レーザ光
の光源にエキシマレーザを用いるようにする。また、試
料を真空容器内に気密封入し、その外部より気密窓を通
してレ−ザ光を照射して試料を加工し、さらに上記試料
を真空容器内でプラズマ洗浄するようにする。また、上
記投影光学系の投影範囲外にXYテ−ブルを移動して検
査用光ビームにより試料の加工後のパターンを検査し、
その加工欠陥を修正するようにする。
[0006] Further, a cover glass made of, for example, transparent quartz glass is placed opposite to the mask with a gap maintained above the mask, and a cooling gas is allowed to flow through the gap. Furthermore, an excimer laser is used as a laser light source. Further, the sample is hermetically sealed in a vacuum container, the sample is processed by irradiating a laser beam from the outside through the airtight window, and the sample is further plasma cleaned in the vacuum container. In addition, the XY table is moved outside the projection range of the projection optical system and the processed pattern of the sample is inspected with an inspection light beam,
The processing defects will be corrected.

【0007】[0007]

【作用】断面積がマスクの加工パターン内に収まる適度
なエネルギ密度のレーザの平行光により加工パタ−ンを
走査してその通過光により試料表面を加工する。上記平
行光はマスクの入射光学系の焦点位置に設けた二軸周り
に角度変化する走査ミラ−、または上記平行光の光軸と
直交する軸周りに回転し得る多面鏡、または上記次平行
光と平行に移動する走査ミラ−等により走査され、マス
ク通過後は投影光学系の光軸に平行に入射され、同光軸
に平行に出射される。また本発明の他の走査法において
は、XYテーブルの開口部に取付けたマスクに上記平行
光を入射し、その通過光を上記投射光学系を介して2回
反射してXYテーブル上の試料に照射して加工する。
[Operation] The processing pattern is scanned by parallel light from a laser whose cross-sectional area falls within the processing pattern of the mask, and the sample surface is processed by the passing light. The parallel light is produced by a scanning mirror that changes angle around two axes provided at the focal point of the incident optical system of the mask, or a polygon mirror that can rotate around an axis perpendicular to the optical axis of the parallel light, or the second parallel light. The light beam is scanned by a scanning mirror or the like that moves parallel to the light beam, and after passing through the mask, the light beam is incident parallel to the optical axis of the projection optical system, and is emitted parallel to the same optical axis. In another scanning method of the present invention, the parallel light is incident on a mask attached to the opening of the XY table, and the passing light is reflected twice through the projection optical system to reach the sample on the XY table. Irradiate and process.

【0008】また、マスクの上部に冷却用ガスを流して
マスクを冷却し、カバ−ガラスにより上記冷却用ガスを
シ−ルする。また、光源にエキシマレーザを用いて上記
平行光のエネルギ密度をたかめる。また、試料を真空容
器内に気密封入し、気密窓よりレ−ザ光を導いて試料を
加工し、同時に酸素ガスのプラズマを生成して加工変質
層や付着加工層を除去する。また、上記投影光学系の投
影範囲外にXYテ−ブルを移動して検査用光ビームによ
り試料の加工後のパターンを検査し、その加工欠陥を修
正する。
[0008] Furthermore, the mask is cooled by flowing a cooling gas over the mask, and the cooling gas is sealed with a cover glass. Furthermore, an excimer laser is used as a light source to increase the energy density of the parallel light. Further, the sample is hermetically sealed in a vacuum container, and the sample is processed by guiding a laser beam through an airtight window, and at the same time, plasma of oxygen gas is generated to remove the process-affected layer and the adhering process layer. Further, the XY table is moved outside the projection range of the projection optical system to inspect the processed pattern of the sample using the inspection light beam, and correct any processing defects.

【0009】[0009]

【実施例】図1は本発明によるレーザ加工用光学系及び
加工方法の基本的動作を説明する図である。図1におい
て、マスク12に対して直角で、かつ光軸18に平行に
入射されたレーザビーム11は、レンズ13によりその
瞳14の位置にて集束し、投射レンズ(投射光学系)1
3から光軸18に平行に出射してこの出射レーザビーム
が直角に当るように設置された試料18に照射される。 この状態で、レーザビーム11を光学的あるいは機械的
手段により例えば矢印16の方向に走査すると、投射レ
ンズ13を出たレーザビ−ムは試料面上を矢印17の方
向に移動する。レーザビ−ム11は、上記走査を行うた
めにその断面積は投射光学系の開口面積より小さくし、
また加工効率を高めるためにマスク12上の加工パター
ンの広い面積部分を一括して投影できる程度の断面積と
する。これによりレンズ13の倍率に応じたビ−ムサイ
ズで試料表面を迅速、かつ投影像の歪みが少なく加工す
ることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram illustrating the basic operation of a laser processing optical system and processing method according to the present invention. In FIG. 1, a laser beam 11 that is incident on a mask 12 at a right angle and parallel to an optical axis 18 is focused by a lens 13 at the position of its pupil 14, and a projection lens (projection optical system) 1
3, the laser beam is emitted parallel to the optical axis 18, and the sample 18, which is placed so as to be struck at right angles, is irradiated with this emitted laser beam. In this state, when the laser beam 11 is scanned, for example, in the direction of the arrow 16 by optical or mechanical means, the laser beam exiting the projection lens 13 moves on the sample surface in the direction of the arrow 17. In order to perform the above scanning, the laser beam 11 has a cross-sectional area smaller than the aperture area of the projection optical system.
Further, in order to improve processing efficiency, the cross-sectional area is set to such an extent that a wide area portion of the processing pattern on the mask 12 can be projected all at once. Thereby, the sample surface can be processed quickly with a beam size corresponding to the magnification of the lens 13 with less distortion of the projected image.

【0010】〔実施例  1〕図2は上記図1の実際的
構成の一例を示す図であり、レ−ザビームのミラー走査
系その他を含んでいる図2において、レ−ザ発振器21
が出射するレーザビームはエネルギ調節用光学系22に
よりエネルギ値を調節され、ミラー23、24を介しエ
ネルギ密度分布調節用光学系25に入射される。エネル
ギ密度分布調節用光学系25は断面内のエネルギ密度分
布を均一化するように作用し、その出射光は走査ミラー
26により走査され入射光学系29に入射される。走査
ミラー26はモータ27、28により二軸周りに回転で
きるのでビームの反射角度を任意に、例えばXY方向に
制御することのできる
[Embodiment 1] FIG. 2 is a diagram showing an example of the practical configuration of FIG.
The energy value of the laser beam emitted by the laser beam is adjusted by the energy adjustment optical system 22, and is incident on the energy density distribution adjustment optical system 25 via mirrors 23 and 24. The energy density distribution adjusting optical system 25 acts to equalize the energy density distribution within the cross section, and the emitted light is scanned by the scanning mirror 26 and enters the input optical system 29 . Since the scanning mirror 26 can be rotated around two axes by motors 27 and 28, the reflection angle of the beam can be controlled arbitrarily, for example in the X and Y directions.

【0011】上記走査ミラー26は平面鏡であるが、入
射レーザビームに対する角度が変化する多面鏡をモ−タ
により一軸周りに回転させても同様に走査することがで
き、同時にビーム走査速度を制御することができる。こ
のレーザビームの断面積は入射光学系29の口径及びマ
スク12上の加工パターンの面積よりも小さくなってい
る。
Although the scanning mirror 26 is a plane mirror, scanning can be performed similarly by rotating a polygonal mirror whose angle with respect to the incident laser beam changes around one axis by a motor, and at the same time controlling the beam scanning speed. be able to. The cross-sectional area of this laser beam is smaller than the aperture of the incident optical system 29 and the area of the processed pattern on the mask 12.

【0012】図3は上記入射光学系29からの出射レ−
ザビームによる投影像の光学的な歪みを避けるために用
いる両テレセントリック光学系の構成図である。図3に
おいて、走査ミラー26と入射光学系29間の距離を入
射光学系29の焦点距離fに等しくすることにより入射
光学系29を出たレーザビーム11はこの光学系の光軸
に対して常に平行になる。また、入射光学系29と投影
レンズ13の光軸を一致させ、投影レンズ13の光軸平
行に入射するレーザビーム11を投影レンズ13の瞳の
位置に集束させるので、投影レンズ13を出たレーザビ
ームもこの投影レンズ13の光軸に常に平行になる。
FIG. 3 shows the output beam from the input optical system 29.
FIG. 2 is a configuration diagram of a telecentric optical system used to avoid optical distortion of a projected image caused by the beam. In FIG. 3, by making the distance between the scanning mirror 26 and the input optical system 29 equal to the focal length f of the input optical system 29, the laser beam 11 exiting the input optical system 29 is always relative to the optical axis of this optical system. become parallel. Further, since the optical axes of the input optical system 29 and the projection lens 13 are made to coincide with each other, and the laser beam 11 that is incident parallel to the optical axis of the projection lens 13 is focused at the position of the pupil of the projection lens 13, the laser beam exiting the projection lens 13 is The beam is also always parallel to the optical axis of this projection lens 13.

【0013】上記光学系のもとで走査ミラー26により
、レーザビーム11をマスク12上の加工パターン部の
全領域をカバーするように走査すると、試料15の表面
は投影用レンズ13を通過したレーザビームにより走査
され、マスク12の加工パターン像が歪みもなく正確に
投影される。また、上記投影レーザビームのエネルギ密
度は試料を加工するのに必要なしきい値を超えるように
エネルギ密度調節用光学系22により調整される。
When the laser beam 11 is scanned by the scanning mirror 26 under the above optical system so as to cover the entire area of the processing pattern on the mask 12, the surface of the sample 15 is exposed to the laser beam that has passed through the projection lens 13. The beam scans, and the processed pattern image of the mask 12 is accurately projected without distortion. Further, the energy density of the projection laser beam is adjusted by the energy density adjusting optical system 22 so that it exceeds a threshold value necessary for processing the sample.

【0014】〔実施例  2〕図4は本発明による他の
レ−ザビーム走査方法を説明する図である。図4におい
て、エネルギ分布調節用光学系25を出たレーザビーム
は入射光学系29に平行光として入射され、45度に傾
斜された走査ミラー26を積載するステージ37をモー
タ36により光軸40の方向に移動するとミラー26の
移動方向に沿ってマスク12上の加工パターンが試料面
に投影され、試料面が加工される。このようにして、一
方向をミラー移動によって加工した後、モータ38、3
9及び31、32によってマスク12と試料15の相対
位置を変え、さらに同様の過程を繰り返すことでマスク
上の加工パターンの全領域を試料面上に投影し、パター
ンに応じた加工を行なう。
[Embodiment 2] FIG. 4 is a diagram illustrating another laser beam scanning method according to the present invention. In FIG. 4, the laser beam exiting the energy distribution adjusting optical system 25 enters an input optical system 29 as parallel light, and a motor 36 moves a stage 37 on which a scanning mirror 26 tilted at 45 degrees is mounted on an optical axis 40. When the mirror 26 moves in the direction, the processing pattern on the mask 12 is projected onto the sample surface along the moving direction of the mirror 26, and the sample surface is processed. In this way, after machining in one direction by mirror movement, the motors 38, 3
By changing the relative positions of the mask 12 and the sample 15 using 9, 31, and 32, and repeating the same process, the entire area of the processing pattern on the mask is projected onto the sample surface, and processing according to the pattern is performed.

【0015】この方式は広い面積領域を投影できるとい
う機能的な面では実施例1と同じであるが、ミラーを光
軸40の方向にしか移動できないため、若干スループッ
トが低下するのであるが、ミラー26の角度を常に一定
に保てば良いため、制御が容易で構造が単純という利点
を得ることができる。
This method is functionally the same as the first embodiment in that it can project a wide area, but since the mirror can only be moved in the direction of the optical axis 40, the throughput is slightly reduced. Since it is sufficient to keep the angle of 26 constant at all times, it is possible to obtain the advantages of easy control and simple structure.

【0016】〔実施例  3〕次に、図5はXYテーブ
ル30の移動のみによりマスク15のマスクパターンを
転写することのできる本発明の他の実施例を示す図であ
る。なお、この実施例は投影光学系の投影倍率が1:1
の場合に適用される。図5において、XYテ−ブル30
に設けた開口部42に取付けられたマスク12の下部よ
り平行なレーザビーム11を直角に入射し、第1のミラ
ー43で反射させて図1に示した投影レンズ13にその
光軸に平行に入射させ、その出射光を第2のミラー44
によってさらに方向変換してXYテ−ブル30上の試料
15に照射してマスク12の加工パターン試料面上に投
影する。この状態でXYテーブル30を移動し、レ−ザ
ビーム11がマスク12のパターンの全域を走査できる
ようにする。
[Embodiment 3] Next, FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention in which the mask pattern of the mask 15 can be transferred only by moving the XY table 30. Note that in this embodiment, the projection magnification of the projection optical system is 1:1.
Applicable in the case of In FIG. 5, the XY table 30
A parallel laser beam 11 is incident at right angles from the lower part of the mask 12 attached to the opening 42 provided in the opening 42, is reflected by the first mirror 43, and is transmitted parallel to the optical axis of the projection lens 13 shown in FIG. The output light is sent to the second mirror 44.
The direction is further changed by irradiating the sample 15 on the XY table 30, and the processed pattern of the mask 12 is projected onto the sample surface. In this state, the XY table 30 is moved so that the laser beam 11 can scan the entire pattern of the mask 12.

【0017】〔実施例  4〕図6は上記本発明のレー
ザ加工において、高エネルギ密度のレ−ザビーム照射に
伴う加熱により生ずるマスク12の損傷や熱変形等を防
止するに有効な冷却マスクの構造を示す図である。図6
において、マスク12の上部に透明なカバーガラス46
を設け、カバーガラス46を通してレーザビーム11を
マスク12に照射してマスクのパタ−ン46の隙間を通
過するビ−ムを取りだすようにする。このとき、カバー
ガラス46とマスク12間の間隙部に冷却ガス47を流
すと、マスク12が効率良く冷却され、同時に冷却ガス
47の揺らぎによるレーザビームの散乱も防止すること
ができる。
[Embodiment 4] FIG. 6 shows the structure of a cooling mask that is effective in preventing damage and thermal deformation of the mask 12 caused by heating caused by high energy density laser beam irradiation in the laser processing of the present invention. FIG. Figure 6
, a transparent cover glass 46 is placed on top of the mask 12.
The mask 12 is irradiated with the laser beam 11 through the cover glass 46, and the beam passing through the gap between the mask patterns 46 is taken out. At this time, by flowing the cooling gas 47 into the gap between the cover glass 46 and the mask 12, the mask 12 is efficiently cooled, and at the same time, scattering of the laser beam due to fluctuations of the cooling gas 47 can be prevented.

【0018】なお、マスク12とカバーガラス46の材
質は使用するレーザ光の波長に対して透過性があれば良
いが、波長248nmのエキシマレーザを用いる場合は
石英ガラスを用いるのがよい。また、加工パターン45
には反射率の高い誘電体や高融点金属を用いるようにす
る。また、冷却ガスとしては熱伝導率の大きなヘリウム
ガスが好適であるが、アルゴンガスや窒素ガスような希
ガスあるいは不活性ガス等を用いることもできる。また
、図6のマスクを反転してパタ−ン45を下側にしても
よいことは勿論である。
The materials for the mask 12 and the cover glass 46 only need to be transparent to the wavelength of the laser beam used, but when using an excimer laser with a wavelength of 248 nm, it is preferable to use quartz glass. In addition, processing pattern 45
A dielectric material with high reflectivity or a high melting point metal should be used for this purpose. Further, as the cooling gas, helium gas having high thermal conductivity is suitable, but rare gases such as argon gas and nitrogen gas, or inert gases may also be used. It goes without saying that the mask shown in FIG. 6 may be reversed so that the pattern 45 is on the lower side.

【0019】〔実施例  5〕図7はこのようなレーザ
加工法においてしばしば問題になる加工変質層や加工屑
による汚染層を除去しながらレーザ加工を行なうことの
できる本発明の装置を示す図であり、エキシマレーザを
用いて有機膜を加工する場合に適用することができる。 図7において、XYテーブル30に積載した真空容器4
8内に試料15を設置し、排気孔49に真空ポンプを接
続して内部を真空状態にする。次いで試料15の両側に
設けた電極50、51間に電圧を印加しながら電極間に
酸素ガスを注入して酸素プラズマ52を発生させ、レー
ザビーム11を石英ガラス製の窓53を通して試料上に
照射すると、試料15面に所定のレーザ加工が行われる
と同時に、この加工により発生する加工変質層をプラズ
マ洗浄して除去することができる。なお、このプラズマ
洗浄はレーザ加工後に施してもよい。
[Embodiment 5] FIG. 7 is a diagram showing an apparatus of the present invention that can perform laser processing while removing a damaged layer and a contaminant layer due to processing waste, which are often a problem in such laser processing methods. Yes, it can be applied when processing organic films using an excimer laser. In FIG. 7, the vacuum container 4 loaded on the XY table 30
A sample 15 is placed inside the chamber 8, and a vacuum pump is connected to the exhaust hole 49 to bring the inside into a vacuum state. Next, while applying a voltage between electrodes 50 and 51 provided on both sides of the sample 15, oxygen gas is injected between the electrodes to generate oxygen plasma 52, and the laser beam 11 is irradiated onto the sample through a window 53 made of quartz glass. Then, a predetermined laser process is performed on the surface of the sample 15, and at the same time, the process-affected layer generated by this process can be removed by plasma cleaning. Note that this plasma cleaning may be performed after laser processing.

【0020】〔実施例  6〕図8は上記レ−ザ加工に
伴う加工欠陥を補修することができる本発明のレ−ザ装
置の構成図である。上記加工欠陥は、マスク12のパタ
ーン欠陥、試料15の厚さや、レーザエネルギのばらつ
きなどによって、局部的に未加工の部分や加工残渣が残
ることによって発生する。図8において、前記した各方
法によりレ−ザ加工後のXYテーブル30を点線で示す
位置に移動して上記加工欠陥を検査・修正する。
[Embodiment 6] FIG. 8 is a block diagram of a laser apparatus of the present invention capable of repairing processing defects caused by the laser processing described above. The processing defects described above are caused by locally unprocessed portions or processing residues remaining due to pattern defects in the mask 12, the thickness of the sample 15, variations in laser energy, and the like. In FIG. 8, the XY table 30 after laser processing is moved to the position indicated by the dotted line using the methods described above to inspect and correct the processing defects.

【0021】レ−ザ発振器21からのレ−ザビームはハ
ーフミラー54により分割され、集束光学系56により
集束され、ハーフミラー55を通して上記移動後の試料
15に照射される。試料15からの反射光はハーフミラ
ー55により反射されて撮像管57に入り、パターン検
査装置58により欠陥が検査されされる。この際、加工
欠陥があれば、XYテーブル30を移動して試料15の
加工欠陥部分にレ−ザビ−ムを当て、試料の材質と欠陥
寸法等に応じてエネルギ密度とビ−ムサイズを適切に設
定し欠陥部分除去する。これによりレ−ザ加工の最終歩
留りを略100%に向上することができる。なお、上記
検査用および欠陥除去用の光ビ−ムは別途独立に設ける
ようにしてもよい。
The laser beam from the laser oscillator 21 is split by a half mirror 54, focused by a focusing optical system 56, and irradiated through the half mirror 55 onto the sample 15 after the movement. The reflected light from the sample 15 is reflected by a half mirror 55 and enters an image pickup tube 57, and is inspected for defects by a pattern inspection device 58. At this time, if there is a processing defect, the XY table 30 is moved and the laser beam is applied to the processing defect part of the sample 15, and the energy density and beam size are adjusted appropriately according to the material of the sample and the defect size. Set and remove defective parts. As a result, the final yield of laser processing can be improved to approximately 100%. Note that the light beams for inspection and defect removal may be provided separately and independently.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明により、レーザビームのビ−ムサ
イズを適度な大きさにしてエネルギ密度を高めてマスク
に投影するのでレーザビームを有効に利用することがで
き、また、マスク上のパタ−ンの大面積部分を一括して
投影加工することができるので、レーザ加工のスループ
ットを高めることができる。さらに、マスクの位置合わ
せ回数を削減することができるため、加工精度を向上す
ることができる。
Effects of the Invention According to the present invention, the beam size of the laser beam is set to an appropriate size, the energy density is increased, and the laser beam is projected onto the mask, so that the laser beam can be used effectively. Since a large area of the laser beam can be projected all at once, the throughput of laser processing can be increased. Furthermore, since the number of times of mask alignment can be reduced, processing accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明による投影光学系の基本的動作を説明す
る図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the basic operation of a projection optical system according to the present invention.

【図2】本発明によるレ−ザ加工装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a laser processing apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に用いる両テレセントリック光学系の構
成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a dual telecentric optical system used in the present invention.

【図4】本発明によるレ−ザ加工装置の他の構成図であ
る。
FIG. 4 is another configuration diagram of the laser processing apparatus according to the present invention.

【図5】本発明による他のレ−ザ加工装置の構成を説明
する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of another laser processing apparatus according to the present invention.

【図6】本発明によるマスクの冷却装置の構造図である
FIG. 6 is a structural diagram of a mask cooling device according to the present invention.

【図7】本発明による試料のプラズマ洗浄装置の説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a sample plasma cleaning apparatus according to the present invention.

【図8】本発明による試料の検査修正機構付きレ−ザ加
工装置の構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a laser processing apparatus with a sample inspection and correction mechanism according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11  レーザビーム 12  マスク 13  投影レンズ 14  瞳 15  試料 18  光軸 26  ミラー 29  入射光学系 30  XYステージ 35  レールガイド 37  ステージ 43  反射鏡 45  パターン 46  カバーガラス 47  冷却ガス 48  真空容器 50  電極 52  プラズマ 53  窓 54  ハーフミラー 57  撮像管 58  パターン検査装置 11 Laser beam 12 Mask 13 Projection lens 14 Pupils 15 Sample 18 Optical axis 26 Mirror 29 Input optical system 30 XY stage 35 Rail guide 37 Stage 43 Reflector 45 pattern 46 Cover glass 47 Cooling gas 48 Vacuum container 50 electrode 52 Plasma 53 Window 54 Half mirror 57 Image tube 58 Pattern inspection device

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  マスクにレーザ光を照射し、その透過
光を試料に投影して加工するレーザ加工装置において、
上記レーザ光をその断面積が上記マスクの加工パターン
範囲の縦および横の長さよりも小さな面積の平行光にす
るビ−ム成形手段と、上記平行光を上記加工パターン面
に直角に照射して移動走査させる手段とを備えたことを
特徴とするレーザ加工装置。
1. A laser processing device that irradiates a mask with laser light and projects the transmitted light onto a sample for processing,
beam shaping means for converting the laser beam into parallel light having a cross-sectional area smaller than the vertical and horizontal lengths of the processed pattern range of the mask; and irradiating the parallel light at right angles to the processed pattern surface. 1. A laser processing device comprising: means for moving and scanning.
【請求項2】  請求項1において、上記平行光を上記
試料に投影するための投影光学系を備え、上記ビ−ム成
形手段により上記平行光の断面積を上記投影光学系の口
径より小さくし、さらに上記投影光学系は上記平行光が
上記投影光学系の光軸に平行に入射された場合にその出
射光を上記光軸に平行に出射するものであることを特徴
とするレーザ加工装置。
2. The method according to claim 1, further comprising a projection optical system for projecting the parallel light onto the sample, wherein the cross-sectional area of the parallel light is made smaller than the aperture of the projection optical system by the beam shaping means. . The laser processing apparatus further characterized in that the projection optical system emits the emitted light parallel to the optical axis when the parallel light is incident parallel to the optical axis of the projection optical system.
【請求項3】  請求項1および2において、上記平行
光を移動走査する走査ミラ−と、上記走査ミラーの反射
光を上記マスクに照射する入射光学系とを備え、上記走
査ミラーを上記入射光学系の焦点位置に設けるようにし
たことを特徴とするレーザ加工装置。
3. Claims 1 and 2, further comprising: a scanning mirror that moves and scans the parallel light; and an incident optical system that irradiates the mask with reflected light from the scanning mirror; A laser processing device characterized in that it is provided at a focal point of a system.
【請求項4】  請求項3において、上記走査ミラーの
角度を二軸周りに変化することのできる手段を備えたこ
とを特徴とするレーザ加工装置。
4. A laser processing apparatus according to claim 3, further comprising means for changing the angle of said scanning mirror around two axes.
【請求項5】  請求項3において、上記走査ミラ−を
上記平行光が上記マスクに直角に入射するように取り付
け、さらに上記走査ミラ−を上記マスクに平行に移動す
る手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
5. According to claim 3, said scanning mirror is mounted so that said parallel light is incident on said mask at right angles, and further provided with means for moving said scanning mirror parallel to said mask. Laser processing equipment.
【請求項6】  請求項3において、上記走ミラ−を上
記平行光の光軸と直交する軸周りに回転し得る多面鏡と
したことを特徴とするレーザ加工装置。
6. The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the traveling mirror is a polygon mirror that can rotate around an axis perpendicular to the optical axis of the parallel light.
【請求項7】  請求項1および2において、試料を載
置するXYテーブル上に、上記マスクを載置するための
開口部と、上記開口部より入射され上記マスクを通過し
た上記平行光を反射する第1のミラーを設け、第1のミ
ラーの反射光を上記投射光学系に入射し、さらに、その
出射光を反射する第2のミラーを設け、第2のミラーの
反射光を上記試料に照射し、上記XYテーブルの移動に
より上記平行光が上記マスクを走査するようにしたこと
を特徴とするレーザ加工装置。
7. According to claims 1 and 2, an opening for placing the mask on the XY table on which the sample is placed, and reflecting the parallel light that is incident through the opening and passes through the mask. A first mirror is provided to direct the reflected light from the first mirror into the projection optical system, and a second mirror is provided to reflect the emitted light, and the reflected light from the second mirror is directed to the sample. A laser processing apparatus characterized in that the laser beam is irradiated and the parallel light scans the mask by moving the XY table.
【請求項8】  請求項1ないし7において、上記マス
クを、透光性ガラス板上に誘電体もしくは反射性金属膜
により形成したパターンを備えたものとしたことを特徴
とするレーザ加工装置。
8. A laser processing apparatus according to claim 1, wherein the mask includes a pattern formed of a dielectric or reflective metal film on a transparent glass plate.
【請求項9】  請求項1ないし8において、上記マス
クと間隙を保って対向するカバ−ガラスを設け、上記間
隙部に冷却用ガスを流すようにしたことを特徴とするレ
ーザ加工装置。
9. The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a cover glass facing the mask with a gap therebetween, and a cooling gas flowing through the gap.
【請求項10】  請求項9において、上記カバ−ガラ
スを透光性の石英ガラス板としたことを特徴とするレー
ザ加工装置。
10. A laser processing apparatus according to claim 9, wherein said cover glass is a translucent quartz glass plate.
【請求項11】  請求項1ないし10において、レー
ザ光の光源にエキシマレーザを用いたことを特徴とする
レーザ加工装置。
11. A laser processing apparatus according to claim 1, wherein an excimer laser is used as a laser light source.
【請求項12】  請求項11において、その外部より
上記レ−ザ光を取り入れる気密窓と、その内部にプラズ
マ洗浄するプラズマ洗浄機構を備えた真空容器を設け、
上記試料を上記真空容器内に気密封入し、上記気密窓よ
り上記レ−ザ光を照射して上記試料を加工し、さらに上
記試料をプラズマ洗浄するようにしたことを特徴とする
レーザ加工装置。
12. In claim 11, a vacuum container is provided, the vacuum container having an airtight window for introducing the laser beam from the outside and a plasma cleaning mechanism for plasma cleaning inside the window,
A laser processing apparatus characterized in that the sample is hermetically sealed in the vacuum container, the sample is processed by irradiating the laser beam through the airtight window, and the sample is further plasma cleaned.
【請求項13】  請求項1ないし12において、上記
投影光学系の投影範囲外に上記XYテ−ブルを移動する
手段と、検査用光ビームの発生手段と、上記検査用光ビ
ームにより試料面の加工後のパターンを検査するパタ−
ン検査手段と、上記検査用光ビームにより上記試料の加
工欠陥を修正する手段とを備えたことを特徴とするレー
ザ加工方法。
13. According to any one of claims 1 to 12, means for moving the XY table outside the projection range of the projection optical system; means for generating an inspection light beam; Putter to inspect the pattern after processing
1. A laser processing method, comprising: inspection means for inspecting the sample; and means for correcting processing defects in the sample using the inspection light beam.
【請求項14】  マスクにレーザ光を照射して、その
透過光により試料を加工するレーザ加工方法において、
上記レーザ光をその断面積が上記加工パターン範囲の縦
および横の長さよりも小さな面積の平行光とし、上記平
行光を上記加工パターン面に直角に照射して走査するよ
うにしたことを特徴とするレーザ加工方法。
14. A laser processing method in which a mask is irradiated with laser light and a sample is processed using the transmitted light, comprising:
The laser beam is a parallel beam whose cross-sectional area is smaller than the vertical and horizontal lengths of the processing pattern range, and the parallel light is irradiated perpendicularly to the processing pattern surface for scanning. Laser processing method.
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