JPS628277B2 - - Google Patents
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- JPS628277B2 JPS628277B2 JP56076663A JP7666381A JPS628277B2 JP S628277 B2 JPS628277 B2 JP S628277B2 JP 56076663 A JP56076663 A JP 56076663A JP 7666381 A JP7666381 A JP 7666381A JP S628277 B2 JPS628277 B2 JP S628277B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- reference light
- continuously
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザ加工装置に関するものである。
レーザ加工を行う場合、被加工物の材質、厚さ
等により、レーザの出力を最適に調整する必要が
ある。レーザ加工装置として、発振されたレーザ
光を対物レンズの手前に置いた可変スリツトによ
り、任意の大きさの矩形に成形し、対物レンズに
より、成形されたレーザ光を可変スリツトの投影
像として対物レンズの倍率の逆数の大きさに縮少
投影して加工する方式の装置が知られている。
等により、レーザの出力を最適に調整する必要が
ある。レーザ加工装置として、発振されたレーザ
光を対物レンズの手前に置いた可変スリツトによ
り、任意の大きさの矩形に成形し、対物レンズに
より、成形されたレーザ光を可変スリツトの投影
像として対物レンズの倍率の逆数の大きさに縮少
投影して加工する方式の装置が知られている。
この方式のレーザ加工装置を用いて、フオトマ
スクの残留欠陥（マスク材料の金属薄膜が不要の
部分に残留したもの）の修正除去、LSIチツプ内
のポリシリコン配線、Al配線等の切断を行なう
場合、対象の材質、厚さ等によりレーザの出力
を、さらに欠陥の大きさ、配線の巾により可変ス
リツトの巾を調整する必要がある。
スクの残留欠陥（マスク材料の金属薄膜が不要の
部分に残留したもの）の修正除去、LSIチツプ内
のポリシリコン配線、Al配線等の切断を行なう
場合、対象の材質、厚さ等によりレーザの出力
を、さらに欠陥の大きさ、配線の巾により可変ス
リツトの巾を調整する必要がある。
従来、レーザ出力を変える方法として、発振器
の励起電流または電圧を変えて発振器出力そのも
のを変化させる方法あるいは一定出力で発振され
たレーザ光を途中に設けたフイルタ等で減衰する
方法が用いられていた。しかし前者の場合、レー
ザ出力が安定するのに時間がかかる。あるいは大
きな範囲で変化させると発振条件が変わつてしま
い共振器ミラーの調整を行う必要があつたり、極
端な場合には安定した発振が行なえない欠点があ
る。さらにN2レーザ励起Dyeレーザの様に発振出
力を変えられない形式の発振器の場合、この方法
は不可能である。
の励起電流または電圧を変えて発振器出力そのも
のを変化させる方法あるいは一定出力で発振され
たレーザ光を途中に設けたフイルタ等で減衰する
方法が用いられていた。しかし前者の場合、レー
ザ出力が安定するのに時間がかかる。あるいは大
きな範囲で変化させると発振条件が変わつてしま
い共振器ミラーの調整を行う必要があつたり、極
端な場合には安定した発振が行なえない欠点があ
る。さらにN2レーザ励起Dyeレーザの様に発振出
力を変えられない形式の発振器の場合、この方法
は不可能である。
また後者の場合、フイルタとして透明基板に
Cr、Al等の金属蒸着膜の厚さを連続的に変えて
蒸着したものがあるが、金属蒸着膜は光吸収を起
こすため、高出力レーザ光により金属蒸着膜が除
去されてしまいフイルタとしての機能を失なつて
しまう。さらに透明基板としてガラスを使用して
も反射ロスのため、最大透明率は92％程度しか得
られない。
Cr、Al等の金属蒸着膜の厚さを連続的に変えて
蒸着したものがあるが、金属蒸着膜は光吸収を起
こすため、高出力レーザ光により金属蒸着膜が除
去されてしまいフイルタとしての機能を失なつて
しまう。さらに透明基板としてガラスを使用して
も反射ロスのため、最大透明率は92％程度しか得
られない。
また、高出力レーザに耐えられるフイルタとし
ては誘電体蒸着膜によるフイルタがあるが、透過
率を連続的に変化させることは極めて困難であ
り、透過率の異なるフイルタを多数用意しなけれ
ばならず、必要に応じて変換しなければならない
欠点があつた。さらに加工対象によつて可変スリ
ツトの巾を調整して加工面積を変えるが、最大寸
法は可変スリツト面に到達するビーム径で限定さ
れる。そのため、より広い面積の加工を行う場合
ビーム・エキスパンダによりビーム径を拡げる方
法がとられるが、各種倍率のビームエキスパンダ
を用意し、それらを必要に応じて着脱しなければ
ならない欠点があつた。
ては誘電体蒸着膜によるフイルタがあるが、透過
率を連続的に変化させることは極めて困難であ
り、透過率の異なるフイルタを多数用意しなけれ
ばならず、必要に応じて変換しなければならない
欠点があつた。さらに加工対象によつて可変スリ
ツトの巾を調整して加工面積を変えるが、最大寸
法は可変スリツト面に到達するビーム径で限定さ
れる。そのため、より広い面積の加工を行う場合
ビーム・エキスパンダによりビーム径を拡げる方
法がとられるが、各種倍率のビームエキスパンダ
を用意し、それらを必要に応じて着脱しなければ
ならない欠点があつた。
また通常の方法即ちレーザ光を対物レンズによ
り集光して焦点面で円形スポツトによる加工を行
う場合についても、パワー密度を変化させるには
上記した欠点があり、また集光スポツト径を連続
的変化させるには同様にビームエキスパンダによ
りビーム径を変えるか、対物レンズの焦点距離を
変える必要があり、それぞれ多数用意しておいて
必要に応じて交換しなければならない欠点があつ
た。
り集光して焦点面で円形スポツトによる加工を行
う場合についても、パワー密度を変化させるには
上記した欠点があり、また集光スポツト径を連続
的変化させるには同様にビームエキスパンダによ
りビーム径を変えるか、対物レンズの焦点距離を
変える必要があり、それぞれ多数用意しておいて
必要に応じて交換しなければならない欠点があつ
た。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、加工領域の大きさに可変スリツトの大きさ
を調節してレーザ加工する際、投影された可変ス
リツトの大きさが大幅に変動しても、常に加工対
象物に適合したパワー密度でもつてレーザ加工を
施すことができ、フオトマスクの欠陥修正、LSI
チツプ内のポリシリコン配線やAl配線の切断等
様々な用途に適合させて微細な加工を能率よく、
しかも正確に行うことができるようにしたレーザ
加工装置を提供することにある。
くし、加工領域の大きさに可変スリツトの大きさ
を調節してレーザ加工する際、投影された可変ス
リツトの大きさが大幅に変動しても、常に加工対
象物に適合したパワー密度でもつてレーザ加工を
施すことができ、フオトマスクの欠陥修正、LSI
チツプ内のポリシリコン配線やAl配線の切断等
様々な用途に適合させて微細な加工を能率よく、
しかも正確に行うことができるようにしたレーザ
加工装置を提供することにある。
即ち、本発明は、上記目的を達成するために、
レーザ発振器から発振されたレーザ光を可変スリ
ツトを通してレーザ光束を任意の寸法に形成し、
この形成されたレーザ光束を対物レンズで被加工
物上に縮小投影して加工するレーザ加工装置にお
いて、上記レーザ光に対して十分透明で、且つ大
気と異なる屈折率をもつ物質で形成された少なく
とも２枚の平板の各々の一端を回転できるように
軸支して各々の平板を光軸に垂直な上記軸を通る
面に対して対称関係にして光軸となす角度を連続
的に可変する駆動機構を備えた透過率連続可変フ
イルタと、レンズ系の一部を移動させて入射平行
ビーム径に対して出射平行ビーム径を連続的に可
変するアフオーカル・ズームレンズとを上記レー
ザ発振器の出力側に直列に配置し、更に参照光を
発生する参照光源と、該参照光源から出力される
参照光を特定の参照光に変換するフイルタとを設
置し、上記透過率連続可変フイルタ、アフオーカ
ル・ズームレンズから得られる加工用レーザ光と
上記フイルタから得られる特定の参照光と合成す
るダイクロイツクミラーを設け、該ダイクロイツ
クミラーで合成される加工用レーザ光と特定の参
照光とを上記可変スリツトに照射するように構成
し、更に特定の参照光による被加工物上への可変
スリツトの投影像を観察する観察光学系を設置し
たことを特徴とするレーザ加工装置である。
レーザ発振器から発振されたレーザ光を可変スリ
ツトを通してレーザ光束を任意の寸法に形成し、
この形成されたレーザ光束を対物レンズで被加工
物上に縮小投影して加工するレーザ加工装置にお
いて、上記レーザ光に対して十分透明で、且つ大
気と異なる屈折率をもつ物質で形成された少なく
とも２枚の平板の各々の一端を回転できるように
軸支して各々の平板を光軸に垂直な上記軸を通る
面に対して対称関係にして光軸となす角度を連続
的に可変する駆動機構を備えた透過率連続可変フ
イルタと、レンズ系の一部を移動させて入射平行
ビーム径に対して出射平行ビーム径を連続的に可
変するアフオーカル・ズームレンズとを上記レー
ザ発振器の出力側に直列に配置し、更に参照光を
発生する参照光源と、該参照光源から出力される
参照光を特定の参照光に変換するフイルタとを設
置し、上記透過率連続可変フイルタ、アフオーカ
ル・ズームレンズから得られる加工用レーザ光と
上記フイルタから得られる特定の参照光と合成す
るダイクロイツクミラーを設け、該ダイクロイツ
クミラーで合成される加工用レーザ光と特定の参
照光とを上記可変スリツトに照射するように構成
し、更に特定の参照光による被加工物上への可変
スリツトの投影像を観察する観察光学系を設置し
たことを特徴とするレーザ加工装置である。
以下本発明を図に示す実施例に基づいて具体的
に説明する。
に説明する。
本発明の一実施例を第１図に示す。窒素レーザ
発振器１より発振された窒素レーザ光２（波長
337、1nｍ）により色素レーザ発振器３を励起
し、発振された色素レーザ光４（波長は色素によ
り可変）は反射ミラー５，５′により曲げられて
透過率連続可変フイルタ６、ズームエキスパンダ
７を通過した後、ダイクロイツクミラー８によつ
て曲げられ可変スリツト９に照射される。ここで
レーザ光４は任意の大きさの矩形に成形され、対
物レンズ１０により可変スリツト９の投影像とし
て載物台１１上に載置された被加工物１２上に対
物レンズ１０の倍率の逆数の寸法に集光・照射さ
れる。この時、参照光源１３からの参照光は必要
な場合には干渉フイルタ１４によつて特定の波長
が選択されダイクロイツクミラー８を透過し可変
スリツト９により任意の矩形に成形され、対物レ
ンズ１０によりレーザ光４と同様に被加工物１２
上に集光される。
発振器１より発振された窒素レーザ光２（波長
337、1nｍ）により色素レーザ発振器３を励起
し、発振された色素レーザ光４（波長は色素によ
り可変）は反射ミラー５，５′により曲げられて
透過率連続可変フイルタ６、ズームエキスパンダ
７を通過した後、ダイクロイツクミラー８によつ
て曲げられ可変スリツト９に照射される。ここで
レーザ光４は任意の大きさの矩形に成形され、対
物レンズ１０により可変スリツト９の投影像とし
て載物台１１上に載置された被加工物１２上に対
物レンズ１０の倍率の逆数の寸法に集光・照射さ
れる。この時、参照光源１３からの参照光は必要
な場合には干渉フイルタ１４によつて特定の波長
が選択されダイクロイツクミラー８を透過し可変
スリツト９により任意の矩形に成形され、対物レ
ンズ１０によりレーザ光４と同様に被加工物１２
上に集光される。
作業者は参照光による可変スリツト９の投影像
をハーフミラー１５レーザカツトフイルタ１６、
接眼レンズ１７により観察しながら（被加工物１
２は観察光源１８、ハーフミラー１９により照明
されている。）加工の必要な寸法、位置に合わせ
る。その後、レーザ光４を発振することにより、
参照光による可変スリツト９の投影像と全く同一
の位置、寸法に加工を行うことができる。
をハーフミラー１５レーザカツトフイルタ１６、
接眼レンズ１７により観察しながら（被加工物１
２は観察光源１８、ハーフミラー１９により照明
されている。）加工の必要な寸法、位置に合わせ
る。その後、レーザ光４を発振することにより、
参照光による可変スリツト９の投影像と全く同一
の位置、寸法に加工を行うことができる。
ここで透過率連続可変フイルタ６の一例を第２
図に示す。このフイルタ６はレーザ光４の波長に
対して大気と屈折率の異なる材料からなる２枚の
平板、例えば石英板２０，２０′が、レーザ光４
が通過するに十分な大きさの窓２２が明けられた
収納ケース２３，２３′に納められ、光軸２４に
垂直な面に対して面対称となる様に回転軸２５，
２５′および継手２６，２６′により回転可能に固
定されている。また収納ケース２３，２３′には
回転軸２７，２７′継手２８，２８′を介してアー
ム２９，２９′が取りつけてあり、アーム２９，
２９′の他端は回転軸３０、継手３１で回転可能
に結合されている。
図に示す。このフイルタ６はレーザ光４の波長に
対して大気と屈折率の異なる材料からなる２枚の
平板、例えば石英板２０，２０′が、レーザ光４
が通過するに十分な大きさの窓２２が明けられた
収納ケース２３，２３′に納められ、光軸２４に
垂直な面に対して面対称となる様に回転軸２５，
２５′および継手２６，２６′により回転可能に固
定されている。また収納ケース２３，２３′には
回転軸２７，２７′継手２８，２８′を介してアー
ム２９，２９′が取りつけてあり、アーム２９，
２９′の他端は回転軸３０、継手３１で回転可能
に結合されている。
ここで継手３０部分を矢印で示した方向に前後
させることにより石英板２０，２０′は光軸２４
に垂直な面に対して面対称の関係を保つたまま光
軸２４に対する角度、即ちレーザ光４の入射角が
連続的に変化する。特にレーザ光４が直線偏光の
場合にはＰ偏光（入射光の電場の強さの振巾が入
射面に平行な成分のみからなる偏光）として入射
すると、入射角をブリユースタ角（石英の屈折率
Ｎ＝1.5とすると、tan-1N＝56.3゜）から90゜ま
で変化させることにより、第２図に示した連続透
過率可変フイルタの透過率は100％〜０％の範囲
で連続的に変化させることができる。
させることにより石英板２０，２０′は光軸２４
に垂直な面に対して面対称の関係を保つたまま光
軸２４に対する角度、即ちレーザ光４の入射角が
連続的に変化する。特にレーザ光４が直線偏光の
場合にはＰ偏光（入射光の電場の強さの振巾が入
射面に平行な成分のみからなる偏光）として入射
すると、入射角をブリユースタ角（石英の屈折率
Ｎ＝1.5とすると、tan-1N＝56.3゜）から90゜ま
で変化させることにより、第２図に示した連続透
過率可変フイルタの透過率は100％〜０％の範囲
で連続的に変化させることができる。
実際には入射角90゜は不可能であるが、入射角
87°としても石英板２０，２０′が１枚ずつの場
合でも透過率は1.4％程度が得られ、複数枚の石
英板で構成すれば、より低透過率が可能である。
87°としても石英板２０，２０′が１枚ずつの場
合でも透過率は1.4％程度が得られ、複数枚の石
英板で構成すれば、より低透過率が可能である。
またレーザ光が無偏光あるいは円偏光の場合は
ブリユースタ角を利用することはできないが、入
射角を０゜〜90゜の範囲で変化されることにより
透過率85％〜０％の範囲で可変である。
ブリユースタ角を利用することはできないが、入
射角を０゜〜90゜の範囲で変化されることにより
透過率85％〜０％の範囲で可変である。
次にズーム・エキスパンダ７の１例を第３図に
示す。
示す。
このズーム・エキスパンダ７は凹レンズ３２、
凸レンズ３３、凹レンズ３４、凸レンズ３５より
なつており、アフオーカル・ズーム系（平行光を
入射した場合、平行光として出力する）を構成し
ている。第３図ａに示す様に凸レンズ３３と凹レ
ンズ３４が合わさつた状態で、入射するレーザ光
４はビーム径が拡大されて出力する。
凸レンズ３３、凹レンズ３４、凸レンズ３５より
なつており、アフオーカル・ズーム系（平行光を
入射した場合、平行光として出力する）を構成し
ている。第３図ａに示す様に凸レンズ３３と凹レ
ンズ３４が合わさつた状態で、入射するレーザ光
４はビーム径が拡大されて出力する。
これに対して第３図ｂに示す様に凸レンズ３３
および凹レンズ３４がそれぞれ凹レンズ３２、凸
レンズ３５と組み合わさつた状態では入射するレ
ーザ光４はビーム径が縮少されて出力する。また
凸レンズ３３、凹レンズ３４をそれぞれ第３図ａ
およびｂに示した位置の間を連続的に変化させる
ことにより、出力するビーム径は連続的に変化す
る。当然、各レンズの焦点距離を選択することに
より、ビーム径の拡大のみ、あるいは縮少のみと
することも可能である。ズーム倍率（アフオーカ
ル倍率）を0.5倍（ビーム径を1/2に縮少）から
2.5倍（ビーム径を2.5倍に拡大）、即ちズーム比
を５とすることにより、第１図に示した加工装置
で、被加工物１２表面上でパワー密度は１：25の
範囲で可変にすることができる。（実際にはビー
ム径を変えることにより、ビーム拡り角も変化
し、特にビーム径を縮少した場合にはビーム拡り
角が大きくなるため、可変スリツト９面でのビー
ム径比は１：５より小さくなるが、ビーム拡り角
の変化を考慮して、可変スリツト９面でのビーム
径比、即ちズーム比を１：５にすることは可能で
ある。） ここで第１図に示した加工装置において、発振
されたレーザ光４は透過率連続可変フイルタ６に
より任意の透過率に設定され、さらにズームエキ
スパンダ７により、任意のビーム径に設定され
る。
および凹レンズ３４がそれぞれ凹レンズ３２、凸
レンズ３５と組み合わさつた状態では入射するレ
ーザ光４はビーム径が縮少されて出力する。また
凸レンズ３３、凹レンズ３４をそれぞれ第３図ａ
およびｂに示した位置の間を連続的に変化させる
ことにより、出力するビーム径は連続的に変化す
る。当然、各レンズの焦点距離を選択することに
より、ビーム径の拡大のみ、あるいは縮少のみと
することも可能である。ズーム倍率（アフオーカ
ル倍率）を0.5倍（ビーム径を1/2に縮少）から
2.5倍（ビーム径を2.5倍に拡大）、即ちズーム比
を５とすることにより、第１図に示した加工装置
で、被加工物１２表面上でパワー密度は１：25の
範囲で可変にすることができる。（実際にはビー
ム径を変えることにより、ビーム拡り角も変化
し、特にビーム径を縮少した場合にはビーム拡り
角が大きくなるため、可変スリツト９面でのビー
ム径比は１：５より小さくなるが、ビーム拡り角
の変化を考慮して、可変スリツト９面でのビーム
径比、即ちズーム比を１：５にすることは可能で
ある。） ここで第１図に示した加工装置において、発振
されたレーザ光４は透過率連続可変フイルタ６に
より任意の透過率に設定され、さらにズームエキ
スパンダ７により、任意のビーム径に設定され
る。
本実施例では前述した様に透過率連続可変フイ
ルタ６は透過率範囲1.4％〜100％（パワー密度で
１：71.4）であり、ズーム・エキスパンダ７はズ
ーム比５（パワー密度で１：25）であり、両方を
併用することによりパワー密度は１：1785の範囲
で連続的に可変となる。
ルタ６は透過率範囲1.4％〜100％（パワー密度で
１：71.4）であり、ズーム・エキスパンダ７はズ
ーム比５（パワー密度で１：25）であり、両方を
併用することによりパワー密度は１：1785の範囲
で連続的に可変となる。
透過率（パワー密度）可変範囲を大きくするた
めに、透過率連続可変フイルタ６のみを複数個、
光軸中に直列に設置することにより可能であり、
またズームエキスパンダ７のみでズーム比を大き
く（例えば20〜30）するかやはり複数個、光軸に
直列に設置することにより可能である。
めに、透過率連続可変フイルタ６のみを複数個、
光軸中に直列に設置することにより可能であり、
またズームエキスパンダ７のみでズーム比を大き
く（例えば20〜30）するかやはり複数個、光軸に
直列に設置することにより可能である。
しかし前者の場合、発振されたビームのパワー
密度以上を得ることができず、後者の場合、ズー
ム比を大きくするにはズーム光学系が難しくなる
上、出力するビーム径が大きくなりすぎるため、
第１図に示した様に少なくとも一つの透過率連続
可変フイルタと少なくとも一つのズームエキスパ
ンダからなる構成が最も望ましい。即ち、第１図
に示した加工装置においては、パワー密度が大き
な範囲で変化させることができる上、ズームエキ
スパンダ７の倍率を１以下も含めることにより、
加工範囲は出力ビーム径により限定されるが、発
振されたレーザ光４をそのまま対物レンズ１０で
集光するより高いパワー密度も得られる。（本実
施例ではズーム倍率0.5の時に４倍のパワー密度
が得られる。） なお、第１図に示した実施例において、観察の
ためにハーフミラー１５，１９を使用している
が、これは被加工物表面を白色光で観察するため
であり、その必要がない場合には、レーザ光の波
長を透過する特性（その他の波長については透過
率50％程度）のミラーを使用することがレーザ光
のロスを防ぐことから望ましいことは当然であ
る。また、ズームエキスパンダ７としてアフオー
カル・ズーム系の一形態について説明して来た
が、例えばカメラ用のズームレンズと固定焦点距
離のコリメータレンズを組合せたものでも全く同
一の機能を有する。即ち、カメラ用ズームレンズ
として焦点距離35mm〜140mmのものを、コリメー
タレンズとして焦点距離70mmのものを選ぶことに
より、ビーム径比0.5〜２のズームエキスパンダ
を構成することができる。
密度以上を得ることができず、後者の場合、ズー
ム比を大きくするにはズーム光学系が難しくなる
上、出力するビーム径が大きくなりすぎるため、
第１図に示した様に少なくとも一つの透過率連続
可変フイルタと少なくとも一つのズームエキスパ
ンダからなる構成が最も望ましい。即ち、第１図
に示した加工装置においては、パワー密度が大き
な範囲で変化させることができる上、ズームエキ
スパンダ７の倍率を１以下も含めることにより、
加工範囲は出力ビーム径により限定されるが、発
振されたレーザ光４をそのまま対物レンズ１０で
集光するより高いパワー密度も得られる。（本実
施例ではズーム倍率0.5の時に４倍のパワー密度
が得られる。） なお、第１図に示した実施例において、観察の
ためにハーフミラー１５，１９を使用している
が、これは被加工物表面を白色光で観察するため
であり、その必要がない場合には、レーザ光の波
長を透過する特性（その他の波長については透過
率50％程度）のミラーを使用することがレーザ光
のロスを防ぐことから望ましいことは当然であ
る。また、ズームエキスパンダ７としてアフオー
カル・ズーム系の一形態について説明して来た
が、例えばカメラ用のズームレンズと固定焦点距
離のコリメータレンズを組合せたものでも全く同
一の機能を有する。即ち、カメラ用ズームレンズ
として焦点距離35mm〜140mmのものを、コリメー
タレンズとして焦点距離70mmのものを選ぶことに
より、ビーム径比0.5〜２のズームエキスパンダ
を構成することができる。
次に本発明の別な実施例を第４図に示す。
窒素レーザ発振器１より発振された窒素レーザ
光２により色素レーザ発振器３を励起し、発振さ
れた色素レーザ光４は反射ミラー５，５′により
光路を曲げられ、透過率連続可変フイルタ６、ズ
ームエキスパンダ７を通過した後、ダイクロイツ
クミラー８によつて曲げられ、対物レンズ１０に
より載物台１１上に載置された被加工物１２上に
集光・照射される。加工位置合せおよび観察はハ
ーフミラー１５、レーザカツトフイルタ１６、リ
レーレンズ３６、接眼レンズ１７あるいはレーザ
カツトフイルタ１６′、反射ミラー３７、リレー
レンズ３６′、接眼レンズ１７′により観察用光源
１８、ハーフミラー１９による落射照明のもとで
行なわれる。
光２により色素レーザ発振器３を励起し、発振さ
れた色素レーザ光４は反射ミラー５，５′により
光路を曲げられ、透過率連続可変フイルタ６、ズ
ームエキスパンダ７を通過した後、ダイクロイツ
クミラー８によつて曲げられ、対物レンズ１０に
より載物台１１上に載置された被加工物１２上に
集光・照射される。加工位置合せおよび観察はハ
ーフミラー１５、レーザカツトフイルタ１６、リ
レーレンズ３６、接眼レンズ１７あるいはレーザ
カツトフイルタ１６′、反射ミラー３７、リレー
レンズ３６′、接眼レンズ１７′により観察用光源
１８、ハーフミラー１９による落射照明のもとで
行なわれる。
本実施例に示す加工装置では、被加工物１２は
対物レンズ１０の焦点面に置かれ、集光されたレ
ーザ光のパワー分布はガウス分布となり、円形ス
ポツトの加工となる。ここで透過率連続可変フイ
ルタ６は例えば第２図に示した構成のもので、透
過率を連続的に変化させることにより、被加工物
１２上での集光スポツトの径を変化させることな
く平均パワー密度を連続的に変化させることがで
きる。
対物レンズ１０の焦点面に置かれ、集光されたレ
ーザ光のパワー分布はガウス分布となり、円形ス
ポツトの加工となる。ここで透過率連続可変フイ
ルタ６は例えば第２図に示した構成のもので、透
過率を連続的に変化させることにより、被加工物
１２上での集光スポツトの径を変化させることな
く平均パワー密度を連続的に変化させることがで
きる。
また、ズームエキスパンダ７は例えば第３図に
示した構成のもので、ビーム径を連続的に変化さ
せることにより、集光スポツト径を連続的に変化
させることができる。即ち集光スポツト径ＤはＤ
＝ｆ・θ（ｆ：対物レンズの焦点距離、θはレー
ザ光の拡り角）で決まるがビーム径を変化された
平行ビームの拡り角はビーム径の拡大率の逆数に
比例する。例えば発振器から発振されたレーザ光
のビーム径が２mmφ、拡り角が1mradであるとす
ると、ズームエキスパンダ７により0.5倍に拡げ
られた場合（実際には縮少）ビーム径は１mmφ、
拡り角は2mrad、2.5倍に拡げられた場合、ビー
ム径は５mmφ、拡り角は0.4mradとなる。これを
例えば焦点距離50mmの対物レンズで集光するとそ
れぞれ100μｍφ、20μｍφとなり、焦点距離の
異なる対物レンズを使用したと同一の効果があ
る。当然平均パワー密度はスポツト径に応じて変
化する。
示した構成のもので、ビーム径を連続的に変化さ
せることにより、集光スポツト径を連続的に変化
させることができる。即ち集光スポツト径ＤはＤ
＝ｆ・θ（ｆ：対物レンズの焦点距離、θはレー
ザ光の拡り角）で決まるがビーム径を変化された
平行ビームの拡り角はビーム径の拡大率の逆数に
比例する。例えば発振器から発振されたレーザ光
のビーム径が２mmφ、拡り角が1mradであるとす
ると、ズームエキスパンダ７により0.5倍に拡げ
られた場合（実際には縮少）ビーム径は１mmφ、
拡り角は2mrad、2.5倍に拡げられた場合、ビー
ム径は５mmφ、拡り角は0.4mradとなる。これを
例えば焦点距離50mmの対物レンズで集光するとそ
れぞれ100μｍφ、20μｍφとなり、焦点距離の
異なる対物レンズを使用したと同一の効果があ
る。当然平均パワー密度はスポツト径に応じて変
化する。
次に第５図に本発明の別な実施例を示す。
これは第１図に示した実施例と基本的には同じ
構成であり、窒素レーザ発振器１、色素レーザ発
振器３、反射ミラー５、透過率連続可変フイルタ
６、ズームエキスパンダ７、ダイクロイツクミラ
ー８、可変スリツト９、対物レンズ１０、載物台
１１、被加工物１２、参照光々源１３、干渉フイ
ルタ１４、ハーフミラー１５、レーザカツトフイ
ルタ１６、接眼レンズ１７、観察用光源１８から
なつている。それぞれの機能についても第１図で
説明したのと同じであるが、可変スリツト９を開
放状態にして、レーザ光４がけられることがない
様にするか、あるいは取りはずし、接眼レンズ１
７のかわりにリレーレンズ３６、接眼レンズ１７
からなる観察光学系を使用することにより、第４
図に示した実施例と同一の機能をも持つ。即ち一
つのレーザ加工装置で、可変スリツト９の投影と
して任意の寸法の矩形の加工と焦点面での円形ス
ポツトによる加工の両方を行うことができる。当
然、透過率連続可変フイルタ６とズームエキスパ
ンダ７により加工部におけるパワー密度および加
工面積（集光面上での加工領域、あるいはスポツ
ト径）を連続的に変化できることは明らかであ
る。
構成であり、窒素レーザ発振器１、色素レーザ発
振器３、反射ミラー５、透過率連続可変フイルタ
６、ズームエキスパンダ７、ダイクロイツクミラ
ー８、可変スリツト９、対物レンズ１０、載物台
１１、被加工物１２、参照光々源１３、干渉フイ
ルタ１４、ハーフミラー１５、レーザカツトフイ
ルタ１６、接眼レンズ１７、観察用光源１８から
なつている。それぞれの機能についても第１図で
説明したのと同じであるが、可変スリツト９を開
放状態にして、レーザ光４がけられることがない
様にするか、あるいは取りはずし、接眼レンズ１
７のかわりにリレーレンズ３６、接眼レンズ１７
からなる観察光学系を使用することにより、第４
図に示した実施例と同一の機能をも持つ。即ち一
つのレーザ加工装置で、可変スリツト９の投影と
して任意の寸法の矩形の加工と焦点面での円形ス
ポツトによる加工の両方を行うことができる。当
然、透過率連続可変フイルタ６とズームエキスパ
ンダ７により加工部におけるパワー密度および加
工面積（集光面上での加工領域、あるいはスポツ
ト径）を連続的に変化できることは明らかであ
る。
なお、第１図および第４図、第５図に示した実
施例において、レーザ発振器として窒素レーザ励
起Dye（色素）レーザを用いた場合について説明
して来たが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えばYAGレーザ（連続およびＱスイツ
チパルス）の基本波（1.06μｍ）およびその高調
波、ルビーレーザ、Arレーザ、Xeレーザ、ガラ
スレーザ、金属蒸気レーザ、エキシマレーザ他の
励起手段にる色素レーザ等を用いた場合について
も全く同様の効果があり、さらに透過率連続可変
フイルタおよびレンズ系の材質を考慮すればCO2
レーザについても同様の効果が得られることは明
らかである。
施例において、レーザ発振器として窒素レーザ励
起Dye（色素）レーザを用いた場合について説明
して来たが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えばYAGレーザ（連続およびＱスイツ
チパルス）の基本波（1.06μｍ）およびその高調
波、ルビーレーザ、Arレーザ、Xeレーザ、ガラ
スレーザ、金属蒸気レーザ、エキシマレーザ他の
励起手段にる色素レーザ等を用いた場合について
も全く同様の効果があり、さらに透過率連続可変
フイルタおよびレンズ系の材質を考慮すればCO2
レーザについても同様の効果が得られることは明
らかである。
以上説明したように本発明によれば、可変スリ
ツト投影方式によるレーザ加工において、加工領
域が大幅に変動して投影される可変スリツトの大
きさを大幅に可変調整しても、その加工対象物の
材質、厚さ、その下層への影響等を考慮して常に
加工用のレーザ光のロスを少なくしてパワー密度
を加工対象物に適合させてレーザ加工することが
でき、その効果、フオトマスクの欠陥修正、LSI
チツプ内のポリシリコン配線やAl配線の切断等
様々な用途に適合させた微細な加工を能率よく、
しかも正確に行うことができる効果を奏する。
ツト投影方式によるレーザ加工において、加工領
域が大幅に変動して投影される可変スリツトの大
きさを大幅に可変調整しても、その加工対象物の
材質、厚さ、その下層への影響等を考慮して常に
加工用のレーザ光のロスを少なくしてパワー密度
を加工対象物に適合させてレーザ加工することが
でき、その効果、フオトマスクの欠陥修正、LSI
チツプ内のポリシリコン配線やAl配線の切断等
様々な用途に適合させた微細な加工を能率よく、
しかも正確に行うことができる効果を奏する。
第１図は本発明によるレーザ加工装置の一実施
例を示す構成図、第２図は第１図における透過率
連続可変フイルタの一例を示す構成図、第３図は
第１図におけるズームエキスパンダの一例を示す
構成図、第４図および第５図は本発明によるレー
ザ加工装置の他の実施例を示す構成図である。 １〜３……窒素レーザ励起Dye（色素）レーザ
発振器、４……色素レーザ光、６……透過率連続
可変フイルタ、７……ズームエキスパンダ、８…
…ダイクロイツクミラー、９……可変スリツト、
１０……対物レンズ、１２……被加工物、１７…
…接眼レンズ、２０……石英板、３６……リレー
レンズ。
例を示す構成図、第２図は第１図における透過率
連続可変フイルタの一例を示す構成図、第３図は
第１図におけるズームエキスパンダの一例を示す
構成図、第４図および第５図は本発明によるレー
ザ加工装置の他の実施例を示す構成図である。 １〜３……窒素レーザ励起Dye（色素）レーザ
発振器、４……色素レーザ光、６……透過率連続
可変フイルタ、７……ズームエキスパンダ、８…
…ダイクロイツクミラー、９……可変スリツト、
１０……対物レンズ、１２……被加工物、１７…
…接眼レンズ、２０……石英板、３６……リレー
レンズ。
Claims (1)
- １ レーザ発振器から発振されたレーザ光を可変
スリツトを通してレーザ光束を任意の寸法に形成
し、この形成されたレーザ光束を対物レンズで被
加工物上に縮小投影して加工するレーザ加工装置
において、上記レーザ光に対して十分透明で、且
つ大気と異なる屈折率をもつ物質で形成された少
なくとも２枚の平板の各々の一端を回転できるよ
うに軸支して各々の平板を光軸に垂直な上記軸を
通る面に対して対称関係にして光軸となす角度を
連続的に可変する駆動機構を備えた透過率連続可
変フイルタと、レンズ系の一部を移動させて入射
平行ビーム径に対して出射平行ビーム径を連続的
に可変するアフオーカル・ズームレンズとを上記
レーザ発振器の出力側に直列に配置し、更に参照
光を発生する参照光源と、該参照光源から出力さ
れる参照光を特定の参照光に変換するフイルタと
を設置し、上記透過率連続可変フイルタ、アフオ
ーカル・ズームレンズから得られる加工用レーザ
光と上記フイルタから得られる特定の参照光と合
成するダイクロイツクミラーを設け、該ダイクロ
イツクミラーで合成される加工用レーザ光と特定
の参照光とを上記可変スリツトに照射するように
構成し、更に特定の参照光による被加工物上への
可変スリツトの投影像を観察する観察光学系を設
置したことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076663A JPS57193291A (en) | 1981-05-22 | 1981-05-22 | Laser working device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56076663A JPS57193291A (en) | 1981-05-22 | 1981-05-22 | Laser working device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57193291A JPS57193291A (en) | 1982-11-27 |
| JPS628277B2 true JPS628277B2 (ja) | 1987-02-21 |
Family
ID=13611645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56076663A Granted JPS57193291A (en) | 1981-05-22 | 1981-05-22 | Laser working device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57193291A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6086833A (ja) * | 1983-10-19 | 1985-05-16 | Hitachi Ltd | 半導体装置の食刻深さ測定方法および装置 |
| US4749840A (en) * | 1986-05-16 | 1988-06-07 | Image Micro Systems, Inc. | Intense laser irradiation using reflective optics |
| US5708252A (en) * | 1986-09-26 | 1998-01-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Excimer laser scanning system |
| US6149988A (en) * | 1986-09-26 | 2000-11-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method and system of laser processing |
| US6261856B1 (en) | 1987-09-16 | 2001-07-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method and system of laser processing |
| JP2798218B2 (ja) * | 1990-01-08 | 1998-09-17 | 三菱重工業株式会社 | レーザ溶接モニタリング装置 |
| US5643801A (en) | 1992-11-06 | 1997-07-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing method and alignment |
| US6410374B1 (en) | 1992-12-26 | 2002-06-25 | Semiconductor Energy Laborartory Co., Ltd. | Method of crystallizing a semiconductor layer in a MIS transistor |
| US6544825B1 (en) | 1992-12-26 | 2003-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a MIS transistor |
| TW299897U (en) | 1993-11-05 | 1997-03-01 | Semiconductor Energy Lab | A semiconductor integrated circuit |
| JP3778456B2 (ja) | 1995-02-21 | 2006-05-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 絶縁ゲイト型薄膜半導体装置の作製方法 |
| WO2006129473A1 (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Phoeton Corp. | レーザー加工装置及びレーザー加工方法 |
| JP5707092B2 (ja) * | 2010-10-26 | 2015-04-22 | パナソニック デバイスＳｕｎｘ株式会社 | レーザ加工装置 |
| JP2013013905A (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-24 | Panasonic Industrial Devices Sunx Co Ltd | レーザ加工装置 |
| CN111781897B (zh) * | 2020-07-14 | 2022-07-19 | 上海柏楚电子科技股份有限公司 | 加工控制方法、控制装置、加工控制系统及存储介质 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55109588A (en) * | 1979-02-16 | 1980-08-23 | Hitachi Ltd | Laser working apparatus |
| JPS5647288A (en) * | 1979-09-28 | 1981-04-28 | Hitachi Ltd | Laser working apparatus |
-
1981
- 1981-05-22 JP JP56076663A patent/JPS57193291A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57193291A (en) | 1982-11-27 |
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