JPH05228670A - エキシマレーザ加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エキシマレ−ザ加工に使用される装置に関す
るもので、比較的簡単に低コストで、集光ビ−ムの位置
やビ−ムパタ−ンの結像状況の測定を迅速に行えるモニ
タ機能を持った加工機の実現を目的とする。 【構成】 エキシマレ−ザ発振器６、投影光学系４，
５、試料設置台３を主要構成部としたエキシマレ−ザ加
工機において、加工面と光学的に等価な位置に２次元ア
レイ光検出素子１を設定することにより、加工面での集
光ビ−ムの位置、あるいは、マスクパタ−ン投影法によ
って形成されたパタ−ンビ−ムの結像位置を迅速に測定
できる。具体的には、加工面位置にＣＣＤ素子１の検出
素子面を設置し、ビ−ムエネルギ−低減フィルタで適度
なエネルギ−強度にしてレ−ザビ−ムのエネルギ−密度
分布を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレ−ザビ−ム加工のでき
るエキシマレ−ザ加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エキシマレ−ザ加工はレ−ザ発振
波長が紫外領域なので他の加工用レ−ザに較べて、微細
加工が可能であり、しかも、加工のメカニズムは、いわ
ゆる熱作用ではなく、高いフォトンエネルギ−を利用し
た非熱作用によるものであるため奇麗な加工ができ、注
目されてきた。

【０００３】従来は、炭酸ガスレ−ザやＹＡＧレ−ザが
もっぱら用いられてきたが、上記のような理由でエキシ
マレ−ザ加工が実施されはじめている。

【０００４】以下、従来のエキシマレ−ザ加工装置につ
いて説明する。図３は従来のエキシマレ−ザ加工装置の
概念を示す構成図である。

【０００５】同図において、９はＣＣＤカメラ、２は被
加工物、３は試料設置台、４は集光系、５はビ−ム走査
ミラ−、６はエキシマレ−ザ発振器である。

【０００６】以上のように構成されたエキシマレ−ザ加
工装置について、以下その動作について説明する。

【０００７】まず、エキシマレ−ザ発振器から出るレ−
ザビ−ムはその断面形状が長方形で、例えば、１０mm×
２０mm程度である。これをそのまま点状に絞り込んで、
レ−ザ・スポットとして用いたり、線状に絞って用いた
り、さらには、加工マスクのパタ−ンを投影する場合等
があるが、ここでは、説明の簡明化のためにレ−ザ・ス
ポット方式に限定して述べる。

【０００８】加工に当たってレ−ザ・スポットの位置を
精度よく測定する必要があるので、図３に示すように、
加工面を走査ミラ−を介して観測できるようにＣＣＤカ
メラを設定してある。走査ミラ−５はエキシマレ−ザの
紫外光には反射率が高く、可視光には透明な光学特性膜
を蒸着してあるので、レ−ザビ−ムを照射しながらその
照射面を観測することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成では、レ−ザのビ−ムエネルギ−を測定することはで
きない。

【００１０】特に、加工マスクのパタ−ンを投影する方
式では、エネルギ−密度分布の均一性が問題になり、均
一化の工夫がいろいろなされていて、エネルギ−密度分
布の確認が重要でなのであるが、従来の構造では、エネ
ルギ−測定装置を測定したい面に新たに設定することが
必要になり、簡単には測定できないという課題があっ
た。

【００１１】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、レ−ザビ−ムのエネルギ−密度分布を比較的簡
単に測定でき、操作性のよいエキシマレ−ザ加工機の実
現を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、加工面と光学的に等価な位置に２次元アレ
イ光検出素子を設定できるよう面設定ガイド付きの設置
位置切り替え部あるいはビ−ム分割機能を有するハ−フ
ミラ−を設置し、かつレ−ザビ−ムのエネルギ−密度を
低減して該アレイ光検出素子に導入するためのフィルタ
あるいはミラ−を設置している。

【００１３】

【作用】本発明は上記構成によって、設置位置切り替え
部を用いれば、加工物体と２次元アレイ光検出素子を交
互にレ−ザビ−ム照射でき、ハ−フミラ−を用いれば、
加工面にレ−ザビ−ムを照射しつつ、エネルギ−を低減
したビ−ムの強度分布を２次元アレイ光検出素子で、観
測することが可能である。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例におけるエキシマ
レ−ザ加工機の概念図である。図１において、１はＣＣ
Ｄ素子、２は被加工物、３は試料設置台、４は集光系、
５はビ−ム走査ミラ−、６はエキシマレ−ザ発振器、７
は面設定ガイドである。

【００１６】以上のように構成されたエキシマレ−ザ加
工機について、その動作を説明する。まず、エキシマレ
−ザ発振器６から出るレ−ザビ−ムは集光系４によりス
ポット状に集光され、ビ−ム走査ミラ−５により必要な
パタ−ンを形成すべく加工面上で走査される。試料設置
台３には、被加工物２とＣＣＤ素子１が設定されてい
て、試料設置台３の自転により、どちらかがレ−ザビ−
ムに照射されるように位置の切り替えが可能になってい
る。

【００１７】はじめに、ＣＣＤ素子１がレ−ザビ−ムに
より照射され、そのスポット位置が測定される。ビ−ム
エネルギ−が強いので、図示されていないニュ−トラル
フィルタがＣＣＤ素子上面に設定され、エネルギ−を低
減して照射するようになっている。

【００１８】２次元アレイＣＣＤ素子は 10μm ピッチ
で並んでいるので、測定位置の分解能はほぼその値にな
る。紫外光を観測するのであるから、もちろん、カラ−
用でなく白黒用素子を用いるが、エネルギ−強度を白黒
の明るさで表示するとともに、図示していない表示部で
は、切り替えにより、疑似カラ−表示もできるようにし
てある。すなわち、エネルギ−強度分布を色で区別して
表示するわけである。

【００１９】このような表示機能により、必要に応じ
て、定性的に分かりやすく表示する場合には疑似カラ−
表示とし、定量的に表示する場合には白黒明暗表示とす
る。

【００２０】ビ−ム位置、強度、走査時の強度分布等の
状況が確認でき、加工工程に移ってよいと判断されれ
ば、試料設置台３を自転させて、被加工物をレ−ザビ−
ム照射位置に設定する。このとき、あらかじめ面設定ガ
イド７で、高さ、水平位置を規定しておき、ＣＣＤ素子
面が置かれた位置に被加工面を精度よく設定できるよう
にしてある。

【００２１】このような方法により、被加工物を迅速に
要望通りのパタ−ンに加工することができる。

【００２２】この結果から明らかなように、実施例によ
るエキシマレ−ザ加工機は、操作性の点で優れた効果が
得られる。

【００２３】以上のように本実施例によれば、加工面と
同じ位置に２次元アレイ光検出素子を設定できるよう面
設定ガイド付きの設置位置切り替え部を用い、エネルギ
−低減用のフィルタを２次元アレイ光検出素子の上に設
定することにより、簡便で、操作性のよいエキシマレ−
ザ加工機の実現が可能となる。

【００２４】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について図面を参照しながら説明する。

【００２５】図２は本発明の一実施例におけるエキシマ
レ−ザ加工機の概念図である。図２において、１はＣＣ
Ｄ素子、２は被加工物、３は試料設置台、４は集光系、
５はビ−ム走査ミラ−、６はエキシマレ−ザ発振器、８
はハ−フミラ−である。

【００２６】本実施例が第１の実施例と異なるのは、ハ
−フミラ−を用いて被測定面と光学的に等価な位置を用
意し、加工時も同時にビ−ムをモニタできるようにした
点である。

【００２７】以上のように構成されたエキシマレ−ザ加
工機について、第１の実施例とは異なる点に重点を置い
てその動作を説明する。まず、エキシマレ−ザ発振器６
から出て集光系４によりスポット状になったレ−ザビ−
ムはプリズムハ−フミラ−により２％がＣＣＤ素子に向
かい、残りは被加工物に照射される。

【００２８】この場合素子に向かうビ−ムのエネルギ−
が１／５０になるので、他の可視光がかぶると測定精度
が悪くなる。そこで、レ−ザビ−ムは透過して、可視光
は透過しない光学フィルタを素子前面に設置して可視光
がかぶらないようにする。

【００２９】はじめ被加工物は設置せず、ＣＣＤ素子の
みでビ−ム位置、強度、走査時の強度分布等の状況を確
認する。加工工程に移ってよいと判断されれば、試料設
置台に被加工物を載せ、レ−ザビ−ム照射位置に設定す
る。試料設置台には位置決めガイドがあり、ＣＣＤ素子
による測定位置と試料位置は常に同じ相関関係を保ち、
位置の決定が可能になっている。

【００３０】加工時の観測が不要で、少しでも強いビ−
ムが必要な場合、プリズムハ−フミラ−を加工時にはは
ずすこともできる。

【００３１】このような方法により、被加工物を迅速に
要望通りのパタ−ンに加工することができる。

【００３２】この結果から明らかなように、実施例によ
るエキシマレ−ザ加工機は、操作性の点で優れた効果が
得られる。

【００３３】なお、本実施例におけるハーフミラーのレ
ーザ光に対する反射率は、実用上、１０％程度のレーザ
光をＣＣＤ素子に導くようなものであればよく、もしも
ＣＣＤ素子と加工物の位置関係を逆にすれば、ハーフミ
ラーのレーザ光に対する透過率は、実用上１０％程度で
あればよい。

【００３４】以上のように本実施例によれば、加工面と
等価の位置に２次元アレイ光検出素子を設定できるよう
ハ−フミラ−を用い、２次元アレイ光検出素子に向かう
ビ−ムのエネルギ−低減機能も持たせることにより、簡
便で、操作性のよいエキシマレ−ザ加工機の実現が可能
となる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明は、アレイ光検出素
子を加工設定面と光学的に等価な位置に配置し、かつレ
−ザビ−ムのエネルギ−密度を低減して該アレイ光検出
素子に導入することにより、ビ−ムエネルギ−密度分布
の測定を迅速に行える操作性のよいエキシマレ−ザ加工
機を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるエキシマレ−ザ
加工機を示す概念図

【図２】本発明の第２の実施例におけるエキシマレ−ザ
加工機を示す概念図

【図３】従来のエキシマレ−ザ加工機の概念図

【符号の説明】

１ ＣＣＤ素子 ２ 被加工物 ３ 試料設置台 ４ 集光系 ５ ビ−ム走査ミラ− ６ エキシマレ−ザ発振器 ７ 面設定ガイド ８ ハ−フミラ− ９ ＣＣＤカメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古谷 伸昭 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 橋立 雄二 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 宮田 威男 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エキシマレ−ザ発振器と、ビ−ム形成光
   学系と、加工物設定部とを有し、アレイ光検出素子を前
   記加工物設定面と光学的に等価な位置に配置し、かつレ
   −ザビ−ムのエネルギ−密度を低減して該アレイ光検出
   素子に導入する手段を有し、レ−ザビ−ムのエネルギ−
   密度分布を測定できるようにしたエキシマレ−ザ加工
   機。
2. 【請求項２】 ２次元アレイＣＣＤ素子面を加工物設定
   面に配置し、面設定ガイドにより前記加工物設定面の位
   置を保持して、該ＣＣＤ素子の移動後に、前記加工物の
   加工面を前記ガイドに保持された位置に設定する請求項
   １記載のエキシマレ−ザ加工機。
3. 【請求項３】 加工面位置の手前、光学系光路の途中に
   コ−ナ−ミラ−を設置し、加工面位置とは異なりかつ光
   学的に等価の位置に２次元アレイＣＣＤ素子面を配置し
   た請求項１記載のエキシマレ−ザ加工機。
4. 【請求項４】 コ−ナ−ミラ−の反射率を１０％以下、
   または９０％以上にし、２次元アレイＣＣＤ素子に入射
   するレ−ザビ−ムのエネルギ−を１／１０以下にして、
   残りは、加工面に入射するようにした請求項３記載のエ
   キシマレ−ザ加工機。