JPH05228671A - 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、かつ
加工面の観察も同時にでき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、加工面位置の手前、光学系光路の途中に
可視光とレ−ザビ−ムの分岐ミラ−８を設置し、加工面
位置とは異なる位置で、かつ光学的に等価の位置に２次
元アレイＣＣＤの検出素子面１を配置し、更に、加工面
モニタ用ＣＣＤカメラ７をレ−ザビ−ム軸から外れた位
置に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、すなわち、レ−ザビ−ム
のエネルギ−密度分布を迅速に測定でき、同時に、加工
面をいつでも随時観測できる。

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、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
熱作用によっているので奇麗な加工ができるため注目さ
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２は従来のエキシマレ−ザ加工装置の
概念を示すものである。

【０００５】同図において、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ＣＣＤカメラである。

【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。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。

【０００７】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２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。

【０００８】

【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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】

【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レ−ザビ−ム分岐機能を
有するミラ−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ようにレ
−ザビ−ムの反射率を調整し、かつ可視光には透明にし
て該ミラ−を通して加工面を可視光モニタ用ＣＣＤカメ
ラで観察できるように配置する。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成によって、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と同時にレ−
ザビ−ム分岐ミラ−を通して可視光モニタ用ＣＣＤカメ
ラで加工面を観測することができるので、ビ−ム均一化
調整の状況や加工状況の迅速な確認および被加工物の設
定が容易となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例におけるエキシマ
レ−ザ加工機の概念を示す構成図である。

【００１５】図１において、１はＣＣＤ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は可視光用ＣＣＤ
カメラ、８はレ−ザビ−ム分岐ミラ−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。

【００１７】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、レ
−ザビ−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。そのとき、集光系４により
スポット状になったレ−ザビ−ムは、レ−ザビ−ム分岐
ミラ−により２方向に分岐され、１％が透過してＣＣＤ
素子１に向かい、残りは反射して被加工物２に照射され
る。すなわち、レ−ザビ−ム波長について反射率を９９
％（９８％以上であればよく、残りの１／５０が透過し
てＣＣＤ素子１に向かう構成でもよい）にしてある。

【００１８】はじめ被加工物は設置せず、ＣＣＤ素子の
みでレ−ザビ−ム位置、強度、走査時の強度分布等の状
況を確認する。そして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。

【００１９】試料設置台には位置決めガイドがあり、Ｃ
ＣＤ素子による測定位置と試料位置は常に同じ相関関係
（光学的に透過な位置、例えば集光系４の結像位置）に
保たれ、位置の決定が可能になっており、かつ、可視光
用ＣＣＤカメラで位置の確認が可能であり、加工後の加
工状況の検査も可能である。

【００２０】２次元アレイＣＣＤ素子は、各エレメント
が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。ビ−ムモニタは紫外光を観測するの
であるから、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。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ことが可能である。

【００２１】一方、可視光用のＣＣＤカメラはカラ−観
測のできるカメラを用い、十分加工状況が観測できるよ
うにする。本実施例では、レ−ザビ−ム分岐ミラ−を通
して加工面を観測する構成にしてあるので、レ−ザビ−
ム分岐ミラ−は可視光に透明にしてある。

【００２２】このような方法により、レ−ザビ−ム位
置、強度、走査時の強度分布等の状況を確認できるとと
もに加工面も観測できるので、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。

【００２３】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。

【００２４】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
レ−ザビ−ム用い、２次元アレイ光検出素子に向かうレ
−ザビ−ムのエネルギ−低減機能も持たせ、同時に加工
面をモニタできるようにすることで、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。

【００２５】

【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−ムをそのエネルギ−密度を低減して該アレイ光
検出素子に導入し、かつ、可視光用ＣＣＤカメラを加工
面の観測が可能な位置に配置することにより、レ−ザビ
−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】本発明の実施例におけるエキシマレ−ザ加工機
を示す概念図

【図２】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 レ−ザビ−ム走査ミラ− ６ エキシマレ−ザ発振器 ７ ＣＣＤカメラ ８ レ−ザビ−ム分岐ミラ−

───────────────────────────────────────────────────── 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 山下 博 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 (3)

【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、前記加工物設定部に設置され
   た加工物の加工面を観察するための加工面モニタ部と、
   前記加工物設定部に配置された加工物の加工面と光学的
   に等価な位置に配置されたアレイ光検出素子と、レ−ザ
   ビ−ムをそのエネルギ−密度を低減して前記アレイ光検
   出素子に導入する手段とを有し、前記アレイ光検出素子
   によりレ−ザビ−ムのエネルギ−密度分布を測定できる
   ようにしたことを特徴とするエキシマレ−ザ加工機。
2. 【請求項２】 ビーム形成光学系の光路の途中であって
   加工面位置の手前にレ−ザビ−ムの分岐ミラ−を設置
   し、加工面位置とは異なる位置であって前記加工面位置
   と光学的に等価の位置に２次元アレイＣＣＤの検出素子
   面を配置し、加工面モニタ用ＣＣＤカメラをレ−ザビ−
   ム軸から外れた位置に設定できるようにした請求項１記
   載のエキシマレ−ザ加工機。
3. 【請求項３】 請求項２記載のビ−ム分岐ミラ−のレ−
   ザビ−ム反射率を９８％以上にし、レ−ザビ−ムのエネ
   ルギ−密度測定用２次元アレイＣＣＤに入射するレ−ザ
   ビ−ムのエネルギ−を１／５０以下にして、残りは、加
   工面に入射するようにした請求項１記載のエキシマレ−
   ザ加工機。