JPH09141484A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH09141484A
JPH09141484A JP7304505A JP30450595A JPH09141484A JP H09141484 A JPH09141484 A JP H09141484A JP 7304505 A JP7304505 A JP 7304505A JP 30450595 A JP30450595 A JP 30450595A JP H09141484 A JPH09141484 A JP H09141484A
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JP
Japan
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processing
laser
laser beam
light
workpiece
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JP7304505A
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English (en)
Inventor
Ikuo Hikima
郁雄 引間
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アブレーションにより生じたすすをレーザ光
の光路から効果的に除去できるレーザ加工装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、被加工物(114)の加工面
(114a)を光透過性液体により覆うように構成して
いる。従って、加工用レーザ光(104)の照射により
生じたすす(150)を光透過性液体により加工用レー
ザ光の光路付近から除去できるので、そのすすにより加
工用レーザ光のエネルギーの一部が吸収されるのを防止
することができ、均一なレーザ加工を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工装置に
係り、特にエキシマレーザなどの紫外光によるアブレー
ションを利用したレーザ加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリイミドやポリサルフォン等の高分子
材料の加工にはエキシマレーザ等の紫外レーザによるア
ブレーション加工が用いられている。アブレーション加
工は、熱がほとんど発生せず、良好な加工形状が得やす
いという利点を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、加工用レー
ザ光を被加工物の加工面に照射するとアブレーションに
よりすすが生じる。しかし、従来のレーザ加工装置で
は、加工用レーザ光を大気を介して被加工物に照射して
いるため、微細加工においては被加工物のアブレーショ
ン加工時に発生したすすが加工用レーザ光の光路を含む
大気中に舞い、あるいは加工面に付着し、そのすすに加
工用レーザ光の一部のエネルギーが吸収されてしまい、
均一な加工ができないという問題を有していた。
【0004】本発明は従来の装置が有する上記問題点に
鑑みてなされたものであり、レーザ加工時にアブレーシ
ョンによりすすが発生しても、均一かつ良好な加工を行
うことができる新規かつ改良されたレーザ加工装置を提
供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、加工用レーザ光(104)を発す
るレーザ光源(102)と、その加工用レーザ光(10
4)を被加工物(114)上に照射する照射光学系(1
06〜112)と、被加工物(114)を載置するステ
ージ(116)とを備えたレーザ加工装置(100)
に、ステージ(116)上に載置された被加工物(11
4)の少なくともレーザ加工面(114a)を光透過性
液体で覆う液体供給手段(200)を設けている。そし
て、液体循環手段により、少なくともレーザ加工時に被
加工物(214)のレーザ加工面(114a)上の光透
過性液体を循環させるように構成している。なお、上記
レーザ加工装置(100)において、ステージ(11
6)上に載置された被加工物(114)を所定間隔を開
けて覆う光透過性カバー(204)を設け、液体供給手
段(200)により、その間隔(212)に光透過性液
体を充填するように構成することが好ましい。
【0006】かかる構成によれば、被加工物(114)
のレーザ加工面(114a)が光透過性液体で覆われて
いるので、加工中に発生したすす(150)は液体中に
拡散し、液体循環手段により適宜排出される。従って、
すす(150)により吸収される加工用レーザ光(10
4)の量を大幅に軽減できるので、均一な加工を行うこ
とができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら、
本発明にかかるレーザ加工装置の実施の一形態について
詳細に説明する。まず、図1を参照しながら、レーザ加
工装置100の全体構成について説明する。102は加
工用レーザ光源で、例えばエキシマレーザ等の紫外レー
ザ光104を発振する。加工用レーザ光源102を出射
した加工用レーザ光104は、ビーム成形部106によ
り適正なビーム形状に成形され、マスク(アパーチャ)
108に照射される。照射されたレーザ光104はマス
ク108の光透過パターンによりさらに成形される。そ
して、ダイクロイックミラー110により光路変更され
た後、対物レンズ112を通して、後述するすす洗浄装
置200内に収容された被加工物114、例えば回路パ
ターンが形成されたウェハに照射され、被加工物114
上に加工用レーザ光の縮小マスクパターンが形成され
る。
【0008】被加工物114は、移動ステージ116上
に載置されている。移動ステージ116は、不図示の駆
動機構により、X方向Y方向に自在に位置決め可能であ
り、さらに被加工物114を真空チャックする不図示の
θステージにより微小回転させることができる。なお、
移動ステージ116の位置は不図示のレーザ干渉計など
により計測されており、レーザ干渉計から制御部118
にフィードバックされる位置信号に応じて、所望の位置
に移動ステージ116を移動制御することが可能であ
る。
【0009】さらに、移動ステージ116上にはエネル
ギーメータ120が設けられており、被加工物114に
照射されるエネルギーをモニターし、その検出値を制御
部118に出力する。制御部118は、予め判明してい
る照射パターンの面積から照射エネルギー密度を計算す
る。そして、制御部118は、レーザ加工を行う前に加
工用レーザ光104をエネルギーメータ120に照射
し、その検出値に基づいて、レーザ光源102およびビ
ーム成形部106に指令を送り、所定の照射エネルギー
密度が得られるように加工用レーザ光104の光量およ
びビーム径を最適化する。
【0010】また、移動ステージ116には、被加工物
114を覆うように、すす洗浄装置200が設けられて
いる。すでに説明したように、レーザ加工装置100
は、高エネルギーの加工用レーザ光104を被加工物1
14の加工表面114a(図2)に照射して、その加工
表面114aをアブレーション加工するものである。か
かるアブレーション加工によって、図2に示すように、
すす150が発生する。そして、そのすす150に加工
用レーザ光104が照射されると、そのエネルギーの一
部が吸収されてしまうことが知られている。しかし、本
発明によれば、後述するように構成されたすす洗浄装置
200が移動ステージ116上に設けられており、アブ
レーション加工により発生したすす150を加工用レー
ザ光104の光路から適宜洗い流している。その結果、
加工用レーザ光104はすすによりエネルギーの一部を
奪われることなく被加工物114の加工面114aに照
射されるので、均一なレーザ加工を行うことが可能であ
る。
【0011】かかるすす洗浄装置200の実施の一形態
について、図2を参照しながら説明する。図示のように
すす洗浄装置200は、被加工物114の周囲を囲む壁
体202と、被加工物114の加工表面を所定間隔を開
けて覆う天板204とを備えており、移動ステージ11
6上に被加工物114全体を覆う空間212を形成して
いる。壁体202は、洗浄液供給口206と、洗浄液排
出口208とを備えている。また、壁体202は、適当
な封止部材210を介して移動ステージ116上に液密
に設置されている。天板204は、加工用ビーム光10
4の透過を妨げないように、例えば石英ガラスなどの光
透過性の板状部材から構成されており、封止部材214
を介して壁体202に液密に固定されている。すす洗浄
装置200は、不図示の洗浄液供給源を有しており、光
透過性の液体、例えば純水を、不図示の脱気機構により
気泡を除去した後、洗浄液供給口206を介して、被加
工物114上に形成される空間212に供給することが
可能である。さらにすす洗浄装置200は、不図示の洗
浄液循環系、例えば循環ポンプを有しており、少なくと
もレーザ加工時に上記空間212に供給される洗浄液を
循環させることにより、アブレーション加工により生じ
たすす150を、洗浄液中に拡散させ(加工用レーザ光
の光路から除去し)、洗浄液排出口208から適宜排出
させることが可能である。なお、光透過性の天板204
および洗浄液は、透過する加工用ビーム光104のエネ
ルギー減衰が最小限に抑えられる材料から選択すること
が好ましい。さらに、天板204および洗浄液はほぼ同
じ屈折率を有する材料から選択することが好ましい。
【0012】再び、図1を参照すると、レーザ加工装置
100は、加工中のエネルギーを観測するためのエネル
ギーメータ122を備えている。このエネルギーメータ
122は、ダイクロイックミラー110を透過したレー
ザ光104の一部をモニターするように配置および構成
されており、レーザ光104のエネルギー安定性等を測
定するものである。エネルギーメータ122による測定
値は制御部118に出力される。
【0013】さらにレーザ加工装置100は、被加工物
114の加工状態を監視できるように観察光学系を備え
ている。この観察光学系は、所定の観察光126を発す
る観察光源124を備えている。観察光源124からの
観察光126は反射ミラー128、ダイクロイックミラ
ー110、対物レンズ112を通して、被加工物114
に照射される。被加工物114からの反射光130は、
対物レンズ112、ダイクロイックミラー110、反射
ミラー128を通って、CCDカメラなどの光電検出装
置132に取り込まれる。光電検出装置132で取り込
まれた画像信号は、画像処理装置134を介して、目視
に適した処理がなされ、CRTモニタなどの画像表示装
置136に表示され、オペレータが加工状況を視認する
ことができる。また被加工物114の任意のパターンを
画像処理装置134に記憶させ、サーチ等の処理により
被加工物114のアライメントを行うこともできる。
【0014】上記のように構成されたレーザ加工装置1
00により、被加工物114の加工面114aに対して
レーザ加工を行う際に、本実施の形態によれば、移動ス
テージ116上に壁体202および天板204により形
成された被加工物114の加工面114aを覆う空間2
12に洗浄液が循環供給される。その洗浄液により加工
用レーザ光104によるアブレーションで生じたすす1
50が加工用レーザ光104の光路から適宜排除され
る。その結果、加工用レーザ光104の光路中のすす1
50により、加工用レーザ光104のエネルギーの一部
が吸収されるのを効果的に防止することが可能となり、
均一なレーザ加工を行うことができる。また、本実施の
形態によれば、天板204および洗浄液は光透過性の材
料で構成されているので、加工用レーザ光104は、す
す洗浄装置200によりエネルギー減衰することなく被
加工物114の加工表面114aに到達し、所望のアブ
レーション加工を行うことが可能である。
【0015】以上、添付図面を参照しながら本発明の好
適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例
に限定されないことは言うまでもない。当業者であれ
ば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇にお
いて多くの変形例および修正例に想到することが可能で
あり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属
するものと了解される。
【0016】例えば、図2に示す例では、すす洗浄装置
200として、壁体202と天板204により形成され
る空間212に光透光性液体を供給する構成を示した
が、本発明はかかる構成に限定されない。本発明の要旨
は、加工用レーザ光が照射される被加工物の加工面を光
透過性液体で覆い、加工用レーザ光のアブレーションに
より生じたすすを洗浄することにあるので、かかる要件
を適えるものであれば、いかなる構成のすす洗浄装置
(液体供給手段)をも使用することが可能である。例え
ば、図3に示すように、図2に示す天板204を省略
し、壁体202のみにより規定される空間212’に光
透過性の洗浄液を循環供給するように構成しても良い。
【0017】また、上記例では、被加工物114の全体
を光透過性の洗浄液で覆うように構成したが、少なくと
も加工用レーザ光104が照射される加工面(すなわ
ち、アブレーションによりすすが生じる部分)のみを局
所的に光透過性液体で覆うように構成しても良い。さら
に、すす洗浄装置200を不図示の駆動装置により移動
ステージ116上から取り外し自在に構成し、不図示の
搬送装置による被加工物114のロード/アンロード時
には、移動ステージ116上からすす洗浄装置200を
除去し、レーザ加工時にのみ移動ステージ116上に設
置するように構成しても良い。
【0018】すでに説明したとおり、光透過性液体を循
環させるタイミングは加工用レーザ光104の照射時間
(レーザ加工時間)に合わせることが好ましい。ただ
し、光透過性液体の循環を開始するタイミングは加工用
レーザ光104の照射開始に合わせることが好ましい
が、光透過性液体の循環を停止するタイミングは、加工
用レーザ光104の照射停止よりも若干の遅れを持たす
ことがより好ましい。かかる制御動作により、アブレー
ションにより生じたすす150を良好にかつ効率的に加
工用レーザ光104の光路から排出することができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被加工物(114)の加工表面(114a)が光透過性
液体により覆われ、加工用レーザ光(104)のアブレ
ーションにより生じるすす(150)が適宜加工用レー
ザ光(104)の光路から除去されるので、すす(15
0)により加工用レーザ光(104)のエネルギーの一
部が吸収される現象を防止することができ、均一なレー
ザ加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるレーザ加工装置の好適な実施の
形態を示す概略構成図である。
【図2】図1に示すレーザ加工装置のすす洗浄装置部分
の実施の一形態を拡大して示す略断面図である。
【図3】図1に示すレーザ加工装置のすす洗浄装置部分
の実施の別の形態を拡大して示す略断面図である。
【符号の説明】
100 レーザ加工装置 102 レーザ光源 104 加工用レーザ 106 ビーム成形部 108 マスク(アパーチャ) 110 ダイクロイックミラー 112 対物レンズ 114 被加工物 116 移動ステージ 118 制御部 120 エネルギーメータ 150 すす 200 すす洗浄装置 202 壁体 204 天板 212 空間 206 洗浄液供給口 208 洗浄液排出口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加工用レーザ光を発するレーザ光源と、
    その加工用レーザ光を被加工物上に照射する照射光学系
    と、前記被加工物を載置するステージとを備えたレーザ
    加工装置において、 前記ステージ上に載置された前記被加工物の少なくとも
    レーザ加工面を光透過性液体で覆う液体供給手段を備え
    たことを特徴とする、レーザ加工装置。
  2. 【請求項2】 前記液体供給手段は、少なくともレーザ
    加工時に前記レーザ加工面上の前記光透過性液体を循環
    させる液体循環手段を備えていることを特徴とする、請
    求項1に記載のレーザ加工装置。
  3. 【請求項3】 前記ステージ上に載置された前記被加工
    物を所定間隔を開けて覆う光透過性カバーを備え、前記
    液体供給手段は、前記間隔に光透過性液体を充填するも
    のであることを特徴とする、請求項1または2に記載の
    レーザ加工装置。
JP7304505A 1995-11-22 1995-11-22 レーザ加工装置 Pending JPH09141484A (ja)

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