JPH07136783A - エキシマレーザ加工装置及び加工方法 - Google Patents

エキシマレーザ加工装置及び加工方法

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JPH07136783A
JPH07136783A JP5287973A JP28797393A JPH07136783A JP H07136783 A JPH07136783 A JP H07136783A JP 5287973 A JP5287973 A JP 5287973A JP 28797393 A JP28797393 A JP 28797393A JP H07136783 A JPH07136783 A JP H07136783A
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Hirokazu Tanaka
宏和 田中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エキシマレーザ加工におけるレーザ光のエネ
ルギ損失を少くし、かつ均一で高精度の加工を行えるよ
うにする。 【構成】 レーザ発振機11から発するレーザ光12
を、マスク13及び投影光学系14を介して被加工物1
6に照射して加工を行うとき、被加工物16が載置され
た加工ステージ15を制御装置18により駆動制御し、
メモリ19に記憶された重複パターンに従って加工ステ
ージ15を移動し、被加工物16を重複照射して加工深
さを均一化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不均一なレーザ強度分
布を有するレーザ光により被加工物を加工するエキシマ
レーザ加工装置及び加工方法に係り、特にエネルギ損失
が少なく均質で高精度の加工を行うことができるエキシ
マレーザ加工装置及び加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、エキシマレーザにより図6
(a)に示すようにマスク1を介して被加工物2の孔加
工を行う場合、(b)に示すようにレーザ光のビーム強
度は中心で大きく両端側で小さい不均一の分布となって
いる。従って(a)及び(c)に示すようなマスク1を
通過したレーザ光のビーム強度3も、(d)に示すよう
に同様の強度分布となる。一方、エキシマレーザの加工
特性は図7に示すようにビーム強度により加工速度が変
化するため、図6(a)に示すように、被加工物2に加
工された孔4の加工深さが不均一となる。
【0003】この加工特性を改善するため、従来はエキ
シマレーザのレーザ光の強度分布の差の少ない部分のみ
を使用するか、ホモジェナイザと呼ばれる光学素子を用
いて、レーザ光の形状そのものを均一にする手法が取ら
れていた。この手法には様々な構成が実施されている
が、基本的にはレーザ光をいくつかのビームに分割し、
これらのビームを一箇所に集光することでビームの強度
分布の差を少くするものである。
【0004】また上記加工特性を改善する他の方法とし
て、特開平4−242644号公報に記載された方法が
公知である。この方法は図8に示すように、マスクに対
してレーザ光の強度分布が不均一な方向に移動するミラ
ーを介して走査し、レーザ光の重畳効果により均質加工
を行うようにしたものである。この方法によると、図9
で示すように固定された被加工物1に対して、3つの位
置E1 、E2 、E3 に走査されたレーザ光により加工を
行うことにより、均一な深さの孔加工を行うことができ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法のうちレーザ光の強度分布の差の少ない部分のみ使
用する場合は、エネルギ効率が悪くなり高出力のレーザ
が必要になる。またホモジェナイザを用いる場合にはエ
ネルギ損失は少ないが、調整が困難であり、しかもビー
ムのNA値が大きくなって加工精度が悪くなるなどの欠
点があった。
【0006】一方、前記公報に記載された方法による
と、マスクに対してレーザ光の出射面積を十分大きくす
る必要があり、エネルギ効率が低下するという問題があ
った。
【0007】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、レーザ光のエネルギ損失が少なく、かつ均一で
高精度の加工を行うことのできるエキシマレーザ加工装
置及び加工装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の本発明は、不均一なレーザ強度分
布を有するエキシマレーザ光12により被加工物16を
加工するエキシマレーザ加工装置において、被加工物1
6をレーザ光12が重複照射されるようにレーザ光12
に対して相対的に移動させる駆動手段としての加工ステ
ージ15と、重複パターンを予め記憶しておく記憶手段
としてのメモリ19と、記憶された重複パターンに従っ
て加工ステージ15を駆動制御する制御手段としての制
御装置18とを備えることを特徴とする。
【0009】請求項2に記載のエキシマレーザ加工装置
は、被加工物16の加工範囲を限定するマスク13を有
し、マスク13を被加工物16と連動して移動させる駆
動手段としてのマスク駆動装置21を備えることを特徴
とする。
【0010】請求項3に記載のエキシマレーザ加工装置
は、レーザ光12の強度分布を監視する監視手段として
のビーム分岐素子22、結像光学系23及び撮像素子2
4を有し、監視手段から測定したレーザ光12の強度分
布に応じて、重複パターンを選択または生成する制御手
段としての制御装置18を備えることを特徴とする。
【0011】請求項4に記載の本発明は、不均一なレー
ザ強度分布を有するエキシマレーザ光により被加工物を
加工するエキシマレーザ加工方法において、被加工物1
6をレーザ光12により重複照射し、レーザ光12の強
度分布の重複分が均一になるようにすることを特徴とす
る。
【0012】
【作用】請求項1に記載のエキシマレーザ加工装置にお
いては、予めメモリ19に記憶された重複パターンに従
って、マスクパターンが重複するように加工ステージ1
5を制御装置18を介して駆動させることにより、エネ
ルギ効率よく均質な深さの加工を被加工物16に対して
行うことができる。この場合マスク13のパターンを規
則正しく配置する必要があるが、投影光学系14の構成
を簡単にすることができる。
【0013】請求項2に記載のエキシマレーザ加工装置
においては、被加工物16を載置して移動させる加工ス
テージ15と連動して、マスク駆動装置21によりマス
ク13を移動させることにより、マスク13が規則正し
く配置されたパターンでなくても、請求項1に記載の場
合と同様の効果が得られる。
【0014】請求項3に記載のエキシマレーザ加工装置
においては、レーザ光12の強度分布をビーム分岐素子
22、結像光学系及び撮像素子24からなる監視手段に
より監視することにより、最適な重畳パターンをメモリ
19に記憶されたソフト上で選択し即座に変更すること
ができる。
【0015】請求項4に記載のエキシマレーザ加工方法
においては、ビーム光12の強度分布の重畳分が均一に
なるように重複照射するので、被加工物16にエネルギ
効率よく均質な深さの加工を高精度で行うことができ
る。
【0016】
【実施例】以下、本発明のエキシマレーザ加工装置の一
実施例を図面を参照して説明する。
【0017】図1に本発明の第1の実施例の構成を示
す。レーザ発振機11から発したレーザ光12は、マス
クとしての投影マスク13に規則正しく配置された開口
パターン13aを通って投影光学系14に入射する。投
影光学系14に入射したレーザ光12は投影光学系14
によりビーム縮小され、加工ステージ15に載置固定さ
れた被加工物16を照射する。被加工物16の上部には
加工範囲外のレーザ光12を遮断するトリミングマスク
17が設けられている。
【0018】加工ステージ15は制御装置18によりレ
ーザ発振機11と同期して矢印A−A方向に駆動制御さ
れる。制御装置18にはメモリ19が内蔵されており、
メモリ19には加工ステージ15を所定の位置に移動さ
せる駆動パターンが記憶されている。そして図2に示す
ようにマスク13に対して加工ステージ15を所定の駆
動パターンに従って移動させレーザ光12をマスク13
を介して被加工物15に重複照射することにより、図9
に示す従来例と同様に重畳効果により均一な深さの孔加
工を行うことができる。
【0019】本実施例によれば、投影光学系14は固定
されて簡単な構成とすることができ、エネルギ効率よく
均質な深さの孔加工を行うことができる。またレーザ光
12のNA値を大きくする必要がなく高精度の加工を維
持することができる。
【0020】上記実施例では投影光学系14がレーザ光
12のビームを縮小する場合を示しているが、図3に示
すように照明系15によりレーザ光12のビームを拡大
してもよい。
【0021】図4に本発明のエキシマレーザ加工装置の
第2の実施例の構成を示す。図4において、図1に示す
第1の実施例の部分と対応する部分には同一の符号を付
してあり、その説明は適宜省略する。本実施例の特徴は
加工ステージ15の移動と連動してマスク13を駆動す
るマスク駆動装置2と、レーザ発振機11から発するレ
ーザ光12の強度分布を監視する監視手段とを設けた点
にある。
【0022】マスク駆動装置21は制御装置18により
加工ステージ15と連動して、図5に示すように矢印A
−A方向に移動する。この場合、マスク13の移動量は
投影光学系14のビーム縮小または拡大率を加工ステー
ジ15の移動量に乗じた量とする。また監視手段はビー
ム分岐素子22、結像光学系23及び撮像素子24が構
成されている。ビーム分岐素子22はレーザ発振器11
から発したレーザ光12を直角方向に分岐反射し、結像
光学系23を介して撮像素子24上に結像させる。撮像
素子24が受光したレーザ光12の像は制御装置18に
入力されレーザ光12の強度分布が測定される。この測
定結果に応じてメモリ19に記憶された駆動パターンを
選択し、最適なレーザ重複パターンを求め、この駆動パ
ターンに従って加工ステージ15及びマスク13を駆動
する。
【0023】本実施例によりマスク13を加工ステージ
15に連動させて移動させることにより、マスク13に
形成された開口パターン13aが規則正しく配置されて
いなくても、第1の実施例の場合と同様の効果を得るこ
とができる。
【0024】またレーザ光12の強度分布を監視する手
段を設けることにより、レーザ光12の強度分布に応じ
た最適な重畳パターンをメモリ19から選択することが
できる。またこの強度分布に従って制御装置18により
重畳パターンを新しく生成することも可能である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
エキシマレーザ加工装置によれば、被加工物をレーザ光
に対して所定の重複パターンに従って移動させて、マス
クパターンを重複させて加工を行うようにしたので、簡
単な構成の投影光学系によりエネルギ効率よく均質な深
さの加工を高精度で行うことができる。
【0026】請求項2に記載のエキシマレーザ加工装置
によればマスクを被加工物と連動して移動させるように
したので、マスクに形成された開口パターンが規則正し
く配置されていなくても、請求項1に記載の場合と同様
な効果が得られる。
【0027】請求項3に記載のエキシマレーザ加工装置
によれば、レーザ光の強度分布を監視する監視手段を設
けたので、最適なレーザ光の重畳パターンをレーザ光の
強度分布に応じて選択し、また生成することができる。
【0028】請求項4に記載のエキシマレーザ加工方法
によれば、請求項1乃至3いずれかに記載のエキシマレ
ーザ加工装置を用いて、レーザ光の強度分布の重畳分が
均一になるように、被加工物を重複照射するようにした
ので、前記各項に記載の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエキシマレーザ加工装置の第1の実施
例の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のレーザ光に対する被加工物の駆動方法を
示す説明図である。
【図3】図1の投影光学系の他の例によるビーム光学系
を示す説明図である。
【図4】本発明のエキシマレーザ加工装置の第2の実施
例の構成を示すブロック図である。
【図5】図4のレーザ光に対する被加工物及びマスクの
駆動方法を示す説明図である。
【図6】従来のエキシマレーザ加工方法による加工例を
示す説明図である。
【図7】レーザビームの強度と加工速度との関係を示す
線図である。
【図8】従来の被加工物を固定しレーザ光を移動させ
て、レーザ光の重畳によるビーム均質化を図った場合の
原理説明図である。
【図9】図8に示す原理によりマスクを用いて被加工物
の加工を行った場合の加工形状を示す断面図である。
【符号の説明】
12 レーザ光 13 マスク 15 加工ステージ(駆動手段) 16 被加工物 18 制御装置(制御手段) 19 メモリ(記憶手段) 21 マスク駆動装置(駆動手段) 24 撮像素子(監視手段)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不均一なレーザ強度分布を有するエキシ
    マレーザ光により被加工物を加工するエキシマレーザ加
    工装置において、 前記被加工物を前記レーザ光が重複照射されるように前
    記レーザ光に対して相対的に移動させる駆動手段と、 重複パターンを予め記憶しておく記憶手段と、 記憶された前記重複パターンに従って前記被加工物の前
    記駆動手段を駆動制御する制御手段とを備えることを特
    徴とするエキシマレーザ加工装置。
  2. 【請求項2】 前記被加工物の加工範囲を限定するマス
    クを有し、前記マスクを前記被加工物と連動して移動さ
    せる駆動手段を備えることを特徴とする請求項1記載の
    エキシマレーザ加工装置。
  3. 【請求項3】 前記レーザ光の強度分布を監視する監視
    手段を有し、前記監視手段が測定した前記レーザ光の強
    度分布に応じて、前記重複パターンを選択または生成す
    る制御手段を備えることを特徴とする請求項1または2
    記載のエキシマレーザ加工装置。
  4. 【請求項4】 不均一なレーザ強度分布を有するエキシ
    マレーザ光により被加工物を加工するエキシマレーザ加
    工方法において、 前記被加工物を前記レーザ光により重複照射し、前記レ
    ーザ光の強度分布の重複分が均一になるようにすること
    を特徴とするエキシマレーザ加工方法。
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