JPH0751878A - Excimer laser spectroscopic type laser homogenizer - Google Patents
Excimer laser spectroscopic type laser homogenizerInfo
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- JPH0751878A JPH0751878A JP5207973A JP20797393A JPH0751878A JP H0751878 A JPH0751878 A JP H0751878A JP 5207973 A JP5207973 A JP 5207973A JP 20797393 A JP20797393 A JP 20797393A JP H0751878 A JPH0751878 A JP H0751878A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はArF、KrF、XeC
l等の短波長紫外線レーザの光子エネルギープロファイ
ル均一化により、高効率な光化学加工をおこなうエキシ
マレーザ分光型レーザホモジナイザー装置に関する。The present invention relates to ArF, KrF, XeC.
The present invention relates to an excimer laser spectroscopic laser homogenizer device that performs highly efficient photochemical processing by homogenizing the photon energy profile of a short-wavelength ultraviolet laser such as l.
【0002】[0002]
【従来の技術】エキシマレーザの、短波長特性及び高光
子エネルギー特性を利用した光化学加工として、高分子
・セラミック等における電磁波によるアブレーション原
理を利用した材料加工及び光化学反応を利用した表面改
質並びに分子合成等産業分野で利用されている。しかし
エキシマレーザの空間ビームプロファイルは、水平方向
はフラットトップ形状となっているが、垂直方向のプロ
ファイルは図1(b)に示されるようにエッジトップ形
状でありエネルギー分布は不均一である。2. Description of the Related Art As photochemical processing utilizing the short wavelength characteristics and high photon energy characteristics of excimer lasers, material processing utilizing the ablation principle of electromagnetic waves in polymers and ceramics, surface modification using photochemical reactions, and molecules It is used in industrial fields such as synthesis. However, the spatial beam profile of the excimer laser has a flat top shape in the horizontal direction, but the profile in the vertical direction has an edge top shape as shown in FIG. 1B, and the energy distribution is non-uniform.
【0003】図4(a)はポリカーボネートをレーザ出
力が平方センチ当り125ミリジュール縮小倍率7.0
3倍でアブレーション加工した時の断面形状を示す。加
工中央部のビームフェルエンスは平方センチ当り4ジュ
ールとなる。しかしレーザビーム垂直方向の加工端部は
平方センチ当り2ジュールとなり約0.4ミクロンの加
工レート差が生じ加工底面は図示のように湾曲面となっ
てしまう。FIG. 4 (a) shows a polycarbonate having a laser output of 125 millijoules per square centimeter and a reduction ratio of 7.0.
The cross-sectional shape when ablated by 3 times is shown. The beam fluence at the processing center is 4 joules per square centimeter. However, the processing end portion in the vertical direction of the laser beam is 2 joules per square centimeter, and a processing rate difference of about 0.4 micron occurs, and the processing bottom surface becomes a curved surface as shown in the figure.
【0004】XeClレーザでのエタロン板による発信
器内臓ホモジナイザー、非球面ウエッジ、非球面マイク
ロ複眼レンズ等が実用化、もしくは検討されている。し
かしこれらのアプリケーションは、エキシマレーザ照射
に伴う部材劣化等による耐久性及びランニングコスト負
担が大きい等の問題があった。A homogenizer with a built-in transmitter, an aspherical wedge, an aspherical micro compound eye lens and the like using an etalon plate for a XeCl laser have been put to practical use or are being studied. However, these applications have a problem that durability and running cost burden are large due to deterioration of members due to excimer laser irradiation.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在実
用化もしくは検討されているエキシマレーザ用のホモジ
ナイザー装置は、塩素ガス、フッ素ガス等の腐食性ガス
による部材の劣化又は、短波長紫外線光子エネルギーに
よる部材劣化等により装置寿命が短く産業用エキシマレ
ーザ加工装置への実用化は、困難であった。However, the homogenizer device for the excimer laser which has been put to practical use or is being studied is a member which is deteriorated by a corrosive gas such as chlorine gas or fluorine gas, or a member caused by short wavelength ultraviolet photon energy. Due to deterioration and the like, the life of the device was short and it was difficult to put it into practical use as an industrial excimer laser processing device.
【0006】本発明の目的は、上述のようなエキシマレ
ーザビームのホモジナイジング方法を容易に得ようとす
るものである。An object of the present invention is to easily obtain the above-described method of homogenizing an excimer laser beam.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、分光可動ミラ
ーを介してシンドリカルレンズにより平行ビーム化もし
くは、多層ハーフミラーを用いたビーム分光により垂直
方向のエッジプロファイルの平坦化処理を行おうとする
ものである。According to the present invention, a parallel beam is formed by a cylindrical lens through a movable spectroscopic mirror, or a vertical edge profile is flattened by beam spectroscopy using a multi-layer half mirror. It is a thing.
【0008】[0008]
【実施例】図1(a)は可動反射ミラーと円筒レンズも
しくは非球面シンドリカルレンズからなる光学ホモジナ
イザーの概念図である。エキシマレーザ発信器から発信
されたエキシマレーザビームはレーザ発信パルスと同期
した第一可動ハーフミラ2で設定角に偏向し円筒レンズ
3で平行ビーム化されて第二ミラーに至る。光軸補正さ
れエキシマレーザの空間ビームプロファイルは、図1
(c)に示すようにレーザビームフェルエンスを減衰さ
せることなく平坦プロファイル化され有効範囲の拡大が
図られる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1A is a conceptual diagram of an optical homogenizer comprising a movable reflecting mirror and a cylindrical lens or an aspherical cylindrical lens. The excimer laser beam emitted from the excimer laser oscillator is deflected to a set angle by the first movable half mirror 2 synchronized with the laser emission pulse, and is collimated by the cylindrical lens 3 to reach the second mirror. The spatial beam profile of the excimer laser with optical axis correction is shown in FIG.
As shown in (c), the laser beam fluence is flattened without being attenuated and the effective range is expanded.
【0009】図2(a)は多層ハーフミラー分光型ホモ
ジナイザーの概念図である。エキシマレーザ発信器01
から発信されたエキシマレーザビーム02は第一固定ハ
ーフミラー1で設定光量は透過し第二摺動ハーフミラー
2に照射される、第二摺動ハーフミラー2への照射ビー
ムは設定光量透過し第三摺動全反射ミラー3で多光軸ビ
ームとなる。FIG. 2A is a conceptual diagram of a multi-layer half mirror spectroscopic homogenizer. Excimer laser oscillator 01
The excimer laser beam 02 emitted from the first fixed half mirror 1 transmits the set light amount and is irradiated to the second sliding half mirror 2. The irradiation beam to the second sliding half mirror 2 transmits the set light amount and is transmitted to the second sliding half mirror 2. The three-sliding total reflection mirror 3 forms a multi-optical axis beam.
【0010】図2(c)のような垂直方向のフラットト
ッププロファイルを得る手段として本発明では、図2
(a)に示したようにミラーの透過率とミラー間の間隔
を最適化することにより得ようとするものである。In the present invention, as a means for obtaining a flat top profile in the vertical direction as shown in FIG.
As shown in (a), it is intended to obtain it by optimizing the transmittance of the mirrors and the distance between the mirrors.
【0011】図4(a)は、加工実施例として取り上げ
たポリカーボネートのアブレーション加工断面図であ
る、従来の光学系を用いた方法での加工底面は、レーザ
ビームフェルエンスの強弱により加工中央部は深く、端
部は加工面が浅くアブレーション加工されてしまう。超
精密加工を行う場合はこの様な現象を避けるためにレー
ザビームの垂直方向は中央部に限定した使用をせざるを
得なかった。FIG. 4 (a) is a cross-sectional view of the ablation processing of polycarbonate taken as a working example. The processing bottom surface by the method using the conventional optical system has a processing center portion due to the strength of the laser beam fluence. The surface is deep and the end surface is shallow and the surface is ablated. When performing ultra-precision processing, in order to avoid such a phenomenon, the vertical direction of the laser beam had to be limited to the central portion.
【0012】図4(b)は、本発明のエキシマレーザ分
光型ホモジナイザー装置により図1(c)もしくは、図
2(c)に示すフラットトップ形状化したレーザビーム
での加工底部の平坦加工実施例である。FIG. 4 (b) shows an embodiment of flattening the bottom of the flattened laser beam shown in FIG. 1 (c) or FIG. 2 (c) by the excimer laser spectroscopic homogenizer of the present invention. Is.
【0013】表1は、従来技術と本発明のスペック比較
表である。従来ビームサイズと比較して面積比6.66
倍の実用ビーム領域の拡大が図られた。Table 1 is a specification comparison table between the prior art and the present invention. Area ratio 6.66 compared to conventional beam size
The practical beam area was doubled.
【0014】[0014]
【表1】 [Table 1]
【0015】[0015]
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、エキシマレーザのビームフェルエンスを単純な構造
のホモジナイザー装置によりレーザビームの分光と水平
化処理を実現し光子エネルギーの効率活用と加工精度の
均一化を提供するものである。高分子材料及びセラミッ
クスのアブレーション加工における超精密微細穴明け、
溝加工等の精密効率エキシマレーザ加工はもとより、ス
テッパー加工、表面改質処理加工、等のアプリケーショ
ンにも本技術は有効となる。As described above, in the present invention, the beam fluence of the excimer laser is realized by the homogenizer having a simple structure to perform the laser beam spectroscopy and leveling process, thereby efficiently utilizing the photon energy and improving the processing accuracy. It provides uniformity. Ultra-precision micro-drilling in ablation of polymer materials and ceramics,
The present technology is effective not only for precision and efficiency excimer laser processing such as groove processing, but also for applications such as stepper processing and surface modification processing.
【図1】可動反射ミラー型ホモジナイザー装置の概念
図、エキシマレーザ垂直方向のフェルエンスプロファイ
ルおよび、可動反射ミラー型ホモジナイザー装置を用い
たエキシマレーザ垂直方向のフラットトップ形状化した
フェルエンスプロファイル概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a movable reflection mirror type homogenizer device, a Ference profile in a vertical direction of an excimer laser, and a conceptual diagram of a flat top-shaped Ference profile in a vertical direction of an excimer laser using a movable reflection mirror type homogenizer device. .
【図2】多層摺動ハーフミラーを用いたホモジナイザー
装置の概念図、エキシマレーザ垂直方向のフェルエンス
プロファイルおよび、多層摺動ハーフミラーを用いたホ
モジナイザー装置を用いたエキシマレーザ垂直方向のフ
ラットトップ形状化したフェルエンスプロファイル概念
図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a homogenizer device using a multilayer sliding half mirror, a Ference profile in the excimer laser vertical direction, and a flat top shape in the excimer laser vertical direction using a homogenizer device using a multilayer sliding half mirror. It is a Ference profile conceptual diagram.
【図3】ポリカーボネート樹脂でのエキシマレーザフェ
ルエンスとアブレーション加工レートの相関図である。FIG. 3 is a correlation diagram of excimer laser fluence and ablation processing rate in polycarbonate resin.
【図4】縮小倍率を7.03倍とした場合のアブレーシ
ョン加工断面および、ホモジナイザー装置を用い、縮小
倍率を7.03倍とした場合のアブレーション加工断面
図である。FIG. 4 is an ablation cross section when the reduction ratio is 7.03 times and an ablation cross section when the reduction ratio is 7.03 times using a homogenizer.
01 エキシマレーザ発信器 02 エキシマレーザビーム光 1 減衰レーザ受光CCD 2 第一可動ハーフミラー 3 円筒レンズ 4 第二ミラー 5 アパッチャー 6 第三ミラー 7 イメージングレンズ 8 加工物 01 Excimer laser oscillator 02 Excimer laser beam light 1 Attenuation laser light receiving CCD 2 First movable half mirror 3 Cylindrical lens 4 Second mirror 5 Apatcher 6 Third mirror 7 Imaging lens 8 Workpiece
Claims (5)
ザ発信パルスと同期した可動反射ミラーを有することを
特徴とするエキシマレーザ分光型レーザホモジナイザー
装置。1. An excimer laser spectroscopic laser homogenizer device having a movable reflecting mirror synchronized with a laser oscillation pulse on the optical axis of the excimer laser processing device.
リカルレンズ等により光軸を平行化し、エキシマレーザ
エネルギープロファイルの均一化による光化学加工領域
の拡大及び加工レートを安定化しアブレーション加工、
レーザエッチング、素材の表面改質、ステッパー等の高
効率加工をおこなうことを特徴とする請求項1記載のエ
キシマレーザ分光型レーザホモジナイザー装置。2. An ablation process that stabilizes the photochemical processing region by stabilizing the excimer laser energy profile by making the optical axis of the movable reflection mirror polarized by a cylindrical lens or the like to make the optical axis parallel,
The excimer laser spectroscopic laser homogenizer device according to claim 1, wherein laser etching, surface modification of a material, and high-efficiency processing such as a stepper are performed.
フミラーからの減衰レーザ光軸を検出し、可動ミラーを
制御する光軸制御回路を有することを特徴とする請求項
1記載のエキシマレーザ分光型レーザホモジナイザー装
置。3. The excimer laser spectroscope according to claim 1, further comprising an optical axis control circuit for detecting the attenuation laser optical axis from the half mirror arranged on the excimer laser optical axis and controlling the movable mirror. Type laser homogenizer device.
したことを特徴とする請求項1記載のエキシマレーザ分
光型レーザホモジナイザー装置。4. The excimer laser spectroscopic laser homogenizer device according to claim 1, which is mounted on an optical axis of the excimer laser processing device.
とするステッパー装置、エキシマレーザ加工装置等のレ
ーザ光軸上に搭載されることを特徴とする請求項1記載
のエキシマレーザ分光型レーザホモジナイザー装置。5. The excimer laser spectroscopic laser homogenizer device according to claim 1, wherein the excimer laser spectroscopic laser homogenizer device is mounted on a laser optical axis of a stepper device or an excimer laser processing device using excimer laser photon energy as a processing source.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5207973A JPH0751878A (en) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | Excimer laser spectroscopic type laser homogenizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5207973A JPH0751878A (en) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | Excimer laser spectroscopic type laser homogenizer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0751878A true JPH0751878A (en) | 1995-02-28 |
Family
ID=16548577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5207973A Pending JPH0751878A (en) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | Excimer laser spectroscopic type laser homogenizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0751878A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6646399B2 (en) | 1998-08-18 | 2003-11-11 | Harmony Co., Ltd. | Controller for shutting apparatus |
US7092415B2 (en) | 1997-03-10 | 2006-08-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser optical apparatus |
DE112006001394B4 (en) * | 2005-06-01 | 2010-04-08 | Phoeton Corp., Atsugi | Laser processing device and laser processing method |
-
1993
- 1993-08-23 JP JP5207973A patent/JPH0751878A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7092415B2 (en) | 1997-03-10 | 2006-08-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser optical apparatus |
US7479420B2 (en) | 1997-03-10 | 2009-01-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser optical apparatus |
US6646399B2 (en) | 1998-08-18 | 2003-11-11 | Harmony Co., Ltd. | Controller for shutting apparatus |
DE112006001394B4 (en) * | 2005-06-01 | 2010-04-08 | Phoeton Corp., Atsugi | Laser processing device and laser processing method |
US8389894B2 (en) | 2005-06-01 | 2013-03-05 | Phoeton Corp. | Laser processing apparatus and laser processing method |
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