KR102213577B1 - 파장 변환 장치 - Google Patents
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Abstract
(과제) 본 발명의 과제는, 스펙트럼 폭이 넓은 펄스 레이저 광선을 파장 변환 수단에 의해 파장 변환할 때에, 효율적으로 파장 변환할 수 있는 파장 변환 장치를 제공하는 것에 있다.
(해결 수단) 본 발명에 의하면, 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 장치로서, 펄스 레이저 광선을 발진하는 발진기와, 그 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선의 스펙트럼 폭 중에서 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하는 파장 선택 수단과, 선택된 파장의 펄스 레이저 광선 중, 적어도 어느 펄스 레이저 광선에 지연 시간을 부여하여 그 선택된 적어도 2 종류의 펄스 레이저 광선에 시간 간격을 발생시키는 지연 시간 생성 수단과, 그 시간 간격이 발생된 그 펄스 레이저 광선의 각각의 에너지를 증폭시키는 에너지 증폭 수단과, 그 지연 시간을 수정하여 증폭된 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 진행을 동일하게 하는 지연 시간 수정 수단과, 동시 진행하는 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 수단으로 적어도 구성되는 파장 변환 장치가 제공된다.
(해결 수단) 본 발명에 의하면, 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 장치로서, 펄스 레이저 광선을 발진하는 발진기와, 그 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선의 스펙트럼 폭 중에서 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하는 파장 선택 수단과, 선택된 파장의 펄스 레이저 광선 중, 적어도 어느 펄스 레이저 광선에 지연 시간을 부여하여 그 선택된 적어도 2 종류의 펄스 레이저 광선에 시간 간격을 발생시키는 지연 시간 생성 수단과, 그 시간 간격이 발생된 그 펄스 레이저 광선의 각각의 에너지를 증폭시키는 에너지 증폭 수단과, 그 지연 시간을 수정하여 증폭된 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 진행을 동일하게 하는 지연 시간 수정 수단과, 동시 진행하는 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 수단으로 적어도 구성되는 파장 변환 장치가 제공된다.
Description
본 발명은, 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 장치에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인에 레이저 광선이 조사되어 개개의 디바이스로 분할되어, 휴대 전화, PC 등의 전기 기기에 이용된다.
레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지되고 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단으로 적어도 구성되고, 그 레이저 광선 조사 수단은 피가공물에 가공을 실시하는 파장의 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진기와, 그 레이저 광선 발진기가 발진한 레이저 광선을 집광하고, 그 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 집광기와, 그 레이저 광선 발진기와 그 집광기 사이에 배치되어 레이저 광선의 출력을 조정하는 어테뉴에이터 및 빔 직경을 조정하는 빔 익스팬더 등의 광학계로 구성되어 있고, 피가공물에 원하는 가공을 실시할 수 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).
또, 레이저 광선 발진기가 발진하는 레이저 광선의 파장이, 355 ㎚, 266 ㎚로 단파장인 경우에는, 광학계가 비교적 단시간에 손상되어 광학계를 높은 빈도로 교환해야 하여, 경제적이지 않다는 문제가 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 레이저 광선 발진기가 발진하는 레이저 광선의 파장을 예를 들어 1064 ㎚로 비교적 긴 파장으로 설정하고, 집광기의 앞에서, 비선형 광학 결정 (예를 들어, LBO : LiB3O5 리튬트리보레이트 등) 을 함유하는 파장 변환 수단에 의해 355 ㎚ 등의 단파장의 레이저 광선으로 변환하는 기술이 개발되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 를 참조).
그러나, 레이저 광선의 발진원으로서, 파이버 레이저를 사용하는 경우에는, 레이저 광선의 피크 파워가 높고, 자기 위상 변조 (Self Phase Modulation : SPM) 효과에 의해, 위상이 시프트되는 위상 변조를 받는 현상이 발생하여, 스펙트럼 폭이 넓어져 버린다. 이와 같이 스펙트럼 폭이 넓어져 버리면, 비선형 광학 결정 등의 파장 변환 수단에 의해 파장을 변환할 때, 예를 들어 1064 ㎚ 의 파장에서 355 ㎚ 의 파장의 레이저 광선으로 변환하면, 변환 효율이 나빠진다는 문제가 발생한다.
본 발명은, 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술 과제는, 스펙트럼 폭이 넓은 펄스 레이저 광선을 파장 변환 수단에 의해 파장 변환할 때에, 효율적으로 파장 변환할 수 있는 파장 변환 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 장치로서, 펄스 레이저 광선을 발진하는 발진기와, 그 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선의 스펙트럼 폭 중에서 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하는 파장 선택 수단과, 선택된 파장의 펄스 레이저 광선 중, 적어도 어느 펄스 레이저 광선에 지연 시간을 부여하여 그 선택된 적어도 2 종류의 펄스 레이저 광선에 시간 간격을 발생시키는 지연 시간 생성 수단과, 그 시간 간격이 발생된 그 펄스 레이저 광선의 각각의 에너지를 증폭시키는 에너지 증폭 수단과, 그 지연 시간을 수정하여 증폭된 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 진행을 동일하게 하는 지연 시간 수정 수단과, 동시 진행하는 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 수단으로 적어도 구성되는 파장 변환 장치가 제공된다.
그 발진기는, 1064 ㎚ 의 파장을 정점으로 하는 스펙트럼 폭을 갖는 펄스 레이저 광선을 발진하고, 그 파장 선택 수단은 1064 ㎚ 에 근방하는 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하고, 그 파장 변환 수단은 532 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선을 생성하도록 구성할 수 있다.
그 파장 변환 장치는, 추가로, 파장 분리 수단과 파장 합성 수단을 포함하고 있고, 그 지연 시간 수정 수단은 제 1 지연 시간 수정 수단과 제 2 지연 시간 수정 수단을 포함하고, 그 파장 변환 수단은, 제 1 파장 변환 수단과 제 2 파장 변환 수단을 포함하고, 그 발진기는, 1064 ㎚ 의 파장을 정점으로 하는 스펙트럼 폭을 갖는 펄스 레이저 광선을 발진하고, 그 파장 선택 수단은 1064 ㎚ 에 근방하는 3 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하여 출력하고, 그 지연 시간 생성 수단은 그 3 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선에 지연 시간을 부여하여 그 3 종류의 펄스 레이저 광선에 시간 간격을 발생시키고, 그 에너지 증폭 수단에 의해 그 3 종류의 펄스 레이저 광선의 에너지가 증폭되고, 각각의 에너지가 증폭된 그 3 종류의 파장의 펄스 레이저 광선은, 그 파장 분리 수단에 의해 2 개의 펄스 레이저 광선과, 1 개의 펄스 레이저 광선으로 분리되고, 그 2 개의 펄스 레이저 광선은 그 지연 시간 수정 수단을 구성하는 제 1 지연 시간 수정 수단과, 그 파장 변환 수단을 구성하는 제 1 파장 변환 수단으로 유도되어 532 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선으로 변환되어 그 파장 합성 수단에 이르고, 그 1 개의 펄스 레이저 광선은, 그 지연 시간 수정 수단을 구성하는 제 2 지연 시간 수정 수단과 그 파장 합성 수단으로 유도되고, 그 지연 시간 수정 수단의 작용에 의해 진행이 동일하게 되어 그 파장 합성 수단에 의해 합성된 펄스 레이저 광선이 그 파장 변환 수단을 구성하는 제 2 파장 변환 수단에 의해 355 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선으로 변환되는 구성으로 할 수 있다.
본 발명의 파장 변환 장치에 있어서는, 펄스 레이저 광선을 발진하는 발진기와, 그 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선의 스펙트럼 폭 중에서 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하는 파장 선택 수단과, 선택된 파장의 펄스 레이저 광선 중, 적어도 어느 펄스 레이저 광선에 지연 시간을 부여하여 그 선택된 적어도 2 종류의 펄스 레이저 광선에 시간 간격을 발생시키는 지연 시간 생성 수단과, 그 시간 간격이 발생된 그 펄스 레이저 광선의 각각의 에너지를 증폭시키는 에너지 증폭 수단과, 그 지연 시간을 수정하여 증폭된 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 진행을 동일하게 하는 지연 시간 수정 수단과, 동시 진행하는 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 수단으로 적어도 구성됨으로써, 레이저 광선 발진기로부터, 스펙트럼 폭이 넓은 펄스 레이저 광선이 발진되었다고 해도, 파장 변환 수단으로 유도되는 펄스 레이저 광선의 스펙트럼 폭을 좁힐 수 있어, 파장 변환 수단에 있어서의 변환 효율을 향상시킨다는 작용 효과를 발휘한다.
도 1 은, 본 발명에 기초하여 구성되는 파장 변환 장치를 구비한 레이저 가공 장치의 전체 사시도이다.
도 2 는, 본 발명의 파장 변환 장치의 실시형태의 개요를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 은, 본 발명의 파장 변환 장치의 다른 실시형태의 개요를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2 는, 본 발명의 파장 변환 장치의 실시형태의 개요를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 은, 본 발명의 파장 변환 장치의 다른 실시형태의 개요를 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명에 의한 파장 변환 장치의 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 에는, 본 발명의 파장 변환 장치를 구비한 가공 장치로서 예시하는 레이저 가공 장치 (40) 의 전체 사시도가 나타내어져 있다. 도면에 나타내는 레이저 가공 장치 (40) 는, 기대 (基臺) (41) 와, 예를 들어, 점착 테이프 (T) 를 개재하여 환상의 프레임 (F) 에 유지된 웨이퍼 (10) 를 유지하는 유지 수단 (42) 과, 유지 수단 (42) 을 이동시키는 이동 수단 (43) 과, 유지 수단 (42) 에 유지되는 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 기구 (44) 를 구비하고 있다.
유지 수단 (42) 은, 도면 중에 화살표 X 로 나타내는 X 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 기대 (41) 에 탑재된 사각형상의 X 방향 가동판 (60) 과, 도면 중에 화살표 Y 로 나타내는 Y 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있도록 X 방향 가동판 (60) 에 탑재된 사각형상의 Y 방향 가동판 (61) 과, Y 방향 가동판 (61) 의 상면에 고정된 원통상의 지주 (支柱) (62) 와, 지주 (62) 의 상단에 고정된 사각형상의 커버판 (63) 을 포함한다. 커버판 (63) 에는 그 커버판 (63) 상에 형성된 긴 구멍을 통과하여 상방으로 연장되는 원형상의 피가공물을 유지하는 유지 테이블 (64) 의 상면에는, 다공질 재료로 형성되고 실질적으로 수평하게 연장되는 원형상의 흡착 척 (65) 이 배치되어 있다. 흡착 척 (65) 은, 지주 (62) 를 통과하는 유로에 의해 도시되지 않은 흡인 수단에 접속되어 있다. 또한, X 방향은 도 1 에 화살표 X 로 나타내는 방향이고, Y 방향은 도 2 에 화살표 Y 로 나타내는 방향으로서 X 방향과 직교하는 방향이다. X 방향, Y 방향에 의해 규정되는 평면은 실질적으로 수평이다.
이동 수단 (43) 은, X 방향 이동 수단 (80) 과 Y 방향 이동 수단 (82) 을 포함한다. X 방향 이동 수단 (80) 은, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X 방향 가동판 (60) 에 전달하고, 기대 (41) 상의 안내 레일을 따라 X 방향 가동판 (60) 을 X 방향에 있어서 진퇴시킨다. Y 방향 이동 수단 (82) 은, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여, Y 방향 가동판 (61) 에 전달하고, X 방향 가동판 (60) 상의 안내 레일을 따라 Y 방향 가동판 (61) 을 Y 방향에 있어서 진퇴시킨다. 또한, 도시는 생략하지만, X 방향 이동 수단 (80), Y 방향 이동 수단 (82) 에는, 각각 위치 검출 수단이 배치 형성되어 있고, 유지 테이블 (64) 의 X 방향의 위치, Y 방향의 위치, 둘레 방향의 회전 위치가 정확하게 검출되고, 후술하는 제어 수단으로부터 지시되는 신호에 기초하여 X 방향 이동 수단 (80), Y 방향 이동 수단 (82) 이 구동되어, 임의의 위치 및 각도에 유지 테이블 (64) 을 정확하게 위치 결정하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선 조사 기구 (44) 는, 펄스 레이저 광선을 집광하여 피가공물에 조사하는 집광기 (44a) 와, 펄스 레이저 광선을 발진하는 발진기 (44b) 및 그 발진기 (44b) 로부터 발진된 그 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환부 (44c) 로 이루어지는 파장 변환 장치 (50) 를 적어도 구비하고 있다. 또한, 도면에서는 생략하고 있지만, 레이저 광선 조사 기구 (44) 에는, 광로를 편향하기 위한 반사 미러, 출력을 조정하기 위한 어테뉴에이터, 흡착 척 (65) 상의 웨이퍼 (10) 상에 실시되는 가공흔을 확인하기 위한 촬상 수단 등 각종 장치를 추가로 구비할 수 있어, 도시 이외의 구성을 구비하는 것도 무방하다.
펄스 레이저 광선을 발진하는 발진기 (44b) 는, 1064 ㎚ 를 정점으로 하는 파장을 갖는 펄스 레이저 광선을 발진하는 파이버 레이저 발진기이다. 이 발진기 (44b) 로부터 조사되는 펄스 레이저 광선 (λ) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 가로축에 파장 (w), 세로축을 스펙트럼 밀도로 하여 그 분포를 나타내는 경우에 자기 위상 변조 효과의 영향에 의해, 1062 ㎚ ∼ 1066 ㎚ 의 파장을 포함하는 스펙트럼 폭을 갖고 있다.
파장 변환부 (44c) 는, 2 개의 파장을 선택하는 파장 선택 수단 (441), 지연 시간 생성 수단 (442), 에너지 증폭 수단 (443), 지연 시간 수정 수단 (444), 파장 변환 수단 (445) 을 적어도 구비하고 있고, 각 구성에 의한 작용에 대해 이하에 설명한다.
발진기 (44b) 에서 발진된 상기 1062 ㎚ ∼ 1066 ㎚ 파장의 스펙트럼 폭을 갖는 펄스 레이저 광선 (λ) 을 파장 선택 수단 (441) 에 입사시킨다. 그 파장 선택 수단 (441) 은, 입사된 펄스 레이저 광선 (λ) 을, 파장 1062 ㎚ 의 펄스 레이저 광선 (λ1) 과, 파장이 1066 ㎚ 인 펄스 레이저 광선 (λ2) 으로 선택적으로 분리하여 각각을 출사하는 광학 필터로 이루어져 있다.
다음으로, 파장 선택 수단 (441) 으로부터 출력되는 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 이 지연 시간 생성 수단 (442) 에 입사된다. 지연 시간 발생 수단 (442) 은, 예를 들어, 체적 브래그 그레이팅 (VBG), 파이버 브래그 그레이팅 (FBG), 혹은, 그 밖의 일반적인 회석 격자 등에 의해 형성되고, 적어도 일방의, 예를 들어 펄스 레이저 광선 (λ2) 의 통과 시간이 길어지도록 실질적으로 광로 길이를 길게 하여, 펄스 레이저 광선 (λ1) 에 대해 소정의 지연 시간이 발생하도록 설정되어 있다. 그리고, 그 지연 시간을 발생시킴으로써, 펄스 레이저 광선 (λ1) 과 펄스 레이저 광선 (λ2) 사이에, 소정의 지연 시간에 기초하는 시간 간격을 발생시켜, 지연 시간 발생 수단 (442) 으로부터 펄스 레이저 광선 (λ1), 펄스 레이저 광선 (λ2) 을 출사한다.
다음으로, 지연 시간 발생 수단 (442) 으로부터 출사된 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 은, 에너지 증폭 수단 (443) 에 입사되어, 각각의 출력 (펄스 에너지) 이 증폭되어 출사된다.
그 에너지 증폭 수단 (443) 에 의해 출력이 증폭된 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 은, 지연 시간 수정 수단 (444) 에 입사된다. 이 지연 시간 수정 수단 (444) 에 입사된 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 은, 상기 서술한 지연 시간 생성 수단 (442) 의 작용에 의해, 펄스 레이저 광선 (λ1) 에 대해 펄스 레이저 광선 (λ2) 이 소정의 지연 시간을 가지고 진행되고, 그 소정의 지연 시간분만큼 시간 간격이 발생되고 있다. 그래서, 지연 시간 수정 수단 (444) 에서는, 먼저 진행되는 펄스 레이저 광선 (λ1) 에 대하여, 그 소정의 시간만큼 지연시키는 구성을 구비하고, 시간 간격을 가지고 입사된 2 개의 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 의 시간 간격을 해소하여, 2 개의 파장의 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 의 진행이 동일해지도록 된 펄스 레이저 광선 (λ3) 으로서 출력한다. 또한, 펄스 레이저 광선 (λ1) 에 대해 지연 시간을 발생시켜 시간 간격을 해소하기 위한 구성은, 상기 서술한 지연 시간 발생 수단 (442) 에 있어서 펄스 레이저 광선 (λ2) 에 대해 지연 시간을 발생시키는 구성과 거의 동일 (지연시키는 펄스 레이저 광선의 파장이 상이할 뿐) 하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
그 지연 시간 수정 수단 (444) 으로부터 출사된 펄스 레이저 광선 (λ3) 은, 파장 변환 수단 (445) 에 입사된다. 파장 변환 수단 (445) 으로는, 일반적으로 알려진, 비선형 광학 결정 (예를 들어, LBO : LiB3O5 리튬트리보레이트) 을 채용할 수 있다. 그리고, 파장 변환 수단 (445) 에 입사된 펄스 레이저 광선 (λ3) 은, 532 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선으로 변환되어 출사된다. 이상과 같이 하여, 발진기 (44b) 로부터 발진된 펄스 레이저 광선 (λ) 은, 파장 변환부 (44c) 에 의해 파장 변환이 실행된다.
본 발명에 의해 구성된 상기 파장 변환 장치 (50) 에 의하면, 예를 들어, 파이버 레이저 발진기에 있어서 스펙트럼 폭이 넓어져 버린 펄스 레이저 광선을 파장 변환하는 경우라도, 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 스펙트럼 선폭이 좁은 종 광 (種光) 으로서 선택적으로 취출한다. 그리고, 적어도 일방에 대해 지연 시간을 발생시킴으로써 시간 간격을 발생시킨 후, 각각의 펄스 레이저 광선의 출력을 증폭시키고, 그 증폭을 실행한 후에, 그 지연 시간에 의해 발생되어 있었던 시간 간격을 해소하여, 2 종류의 펄스 레이저 광선의 진행을 동일하게 한 후에 파장 변환 수단에 의해 파장 변환을 실시한다. 이로써, 높은 파장 변환 효율이 실현되어, 레이저 가공을 실행할 때의 가공 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 파장 선택 수단 (441) 에서는, 발진기 (44b) 로부터 발진된 펄스 레이저 광선으로부터, 1062 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선과 1066 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선을 선택적으로 추출했지만, 선택되는 2 종류의 파장의 조합은 이것에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 1063 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선과 1065 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하도록 해도 되고, 발진기 (44b) 로부터 발진되는 펄스 레이저 광선 (λ) 의 스펙트럼 폭에 포함되는 2 종류의 상이한 파장의 펄스 레이저를 선택하는 것이면, 어떠한 파장의 조합이어도 된다.
도 3 을 참조하면서, 본 발명의 파장 변환 장치의 다른 실시형태에 대해 설명한다. 도 3 에 나타내는 레이저 광선 조사 기구 (44) 도, 상기 서술한 도 2 에 기재된 실시형태와 마찬가지로, 1064 ㎚ 를 정점으로 하는 1062 ㎚ ∼ 1066 ㎚ 의 스펙트럼 폭을 갖는 펄스 레이저 광선을 발진하는 발진기 (44b) 와, 파장 변환부 (44c') 와, 집광기 (44a) 로 구성되어 있는 점에서 일치하고 있다. 또, 상기 서술한 도 2 의 실시형태와 대비하면, 양자는 파장 변환부 (44c') 에 있어서, 입사된 펄스 레이저 광선 (λ) 이, 355 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선으로 변환되어 출사되는 점에서 상이하고, 이하에, 그 차이점을 중심으로 설명한다.
파장 변환부 (44c') 는, 3 개의 파장을 선택하는 파장 선택 수단 (461), 지연 시간 생성 수단 (462), 에너지 증폭 수단 (463), 파장 분리 수단 (464), 제 1 지연 시간 수정 수단 (465), 제 1 파장 변환 수단 (466), 제 2 지연 시간 수정 수단 (467), 파장 합성 수단 (468), 및, 제 2 파장 변환 수단을 구비하고 있고, 파장 변환부 (44c') 의 작용에 대해 이하에 설명한다.
발진기 (44b) 에서 발진된 1062 ㎚ ∼ 1066 ㎚ 의 스펙트럼 폭을 갖는 펄스 레이저 광선 (λ) 은, 우선 파장 선택 수단 (461) 에 입사된다. 그 파장 선택 수단 (461) 은, 입사된 펄스 레이저 광선 (λ) 으로부터, 파장 1062 ㎚ 의 펄스 레이저 광선 (λ1) 과, 파장이 1066 ㎚ 의 펄스 레이저 광선 (λ2) 에 더하여, 1064 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선 (λ4) 을 선택적으로 분리하여 각각을 출사한다.
파장 선택 수단 (461) 에 의해 선택된 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2, λ4) 은, 지연 시간 생성 수단 (462) 에 입사되어, 적어도 2 종류의 펄스 레이저 광선(본 실시형태에서는 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2)) 에 소정의 시간만큼 지연 시간을 부여하여, 펄스 레이저 광선 λ4, λ1, λ2 의 순서로, 동일한 시간 간격을 발생시켜 출사한다. 그리고, 그 시간 간격이 부여된 펄스 레이저 광선 (λ4, λ1, λ2) 을 에너지 증폭 수단 (463) 에 입사시킨다.
에너지 증폭 수단 (463) 에 입사된 펄스 레이저 광선 (λ4, λ1, λ2) 은, 각각 에너지가 증폭되어 출사되고, 파장 분리 수단 (464) 에 입사된다. 파장 분리 수단 (464) 은, 파장 선택 수단 (461) 과 동일한 구성을 취할 수 있어, 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 의 파장을 투과하는 광학 필터, 펄스 레이저 광선 (λ4) 의 파장을 분기하는 광학 필터로 구성함으로써, 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 과 펄스 레이저 광선 (λ4) 을 각각 다른 광로로 출사한다.
파장 분리 수단 (464) 에 있어서 분리된 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 은, 지연 시간 생성 수단 (462) 에 의해 부여된 시간 간격을 가지고 제 1 지연 시간 수정 수단 (465) 에 보내지고, 제 1 지연 시간 수정 수단 (465) 의 작용에 의해, 선행되는 펄스 레이저 광선 (λ1) 에 소정의 시간만큼 지연 시간을 부여함으로써, 그 시간 간격을 해소하여, 펄스 레이저 광선 (λ2) 과 진행이 동일해지도록 합성된다.
제 1 지연 시간 수정 수단 (465) 에 있어서 지연 시간이 해소되고 동시에 진행되도록 합성된 펄스 레이저 광선 (λ1, λ2) 은, 제 1 파장 변환 수단 (466) 에 입사되고, 532 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선 (λ3) 으로 변환되어 출사된다. 또한, 본 실시형태의 제 1 지연 시간 수정 수단 (465), 제 1 파장 변환 수단 (466)은, 상기 서술한 도 2 에 나타내는 실시형태의 지연 시간 수정 수단 (444), 파장 변환 수단 (445) 과 완전히 동일한 구성으로 할 수 있다.
파장 분리 수단 (464) 에 있어서 분리된 타방의 펄스 레이저 광선 (λ4) 은, 제 2 지연 시간 수정 수단 (467) 에 입사된다. 제 2 지연 시간 수정 수단 (467) 에서는, 입사된 펄스 레이저 광선 (λ4) 에 대하여, 다른 광로를 통과하여 이후의 공정에서 합성되는 펄스 레이저 광선 (λ3) 과 동일한 진행이 되도록, 즉, 앞서 지연 시간 생성 수단 (462) 에 있어서 펄스 레이저 광선 (λ2) 에 부여된 지연 시간만큼 수정되어, 후공정에서 합성되었을 때에 펄스 레이저 광선 (λ3) 에 대한 시간 간격이 발생하지 않도록 조정된다.
532 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선으로 변환된 펄스 레이저 광선 (λ3) 과, 지연 시간이 조정된 1064 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선 (λ4) 이, 파장 합성 수단 (468) 에 입사되어 합성된다. 파장 합성 수단 (468) 으로는, 특정한 파장만을 투과하고, 그 이외의 파장의 광선을 반사하는 광학 수단을 채용할 수 있다. 이와 같은 파장 합성 수단 (468) 을 사용하여, 1064 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선 (λ4) 을 투과시킴과 함께, 파장 변환 수단 (467) 에 있어서 변환된 532 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선 (λ3) 을 반사시키고, 광로를 일치시켜 펄스 레이저 광선 (λ3, λ4) 을 합성하여 출사한다.
그 파장 합성 수단 (468) 에 있어서 합성된 펄스 레이저 광선 (λ3, λ4) 은, 제 2 파장 변환 수단 (469) 에 입사되고, 355 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선 (λ5) 을 출사한다. 제 2 파장 변환 수단 (469) 은, 2 종류의 파장 (532 ㎚, 1064 ㎚) 의 펄스 레이저 광선을 입사함으로써, 355 ㎚ 파장의 레이저 광을 얻을 수 있는 비선형 결정으로 이루어지고, 예를 들어, LBO : LiB3O5 리튬트리보레이트) 를 채용할 수 있다. 또한, 당해 LBO 는, 제 1 파장 변환 수단과 동 소재의 비선형 결정이지만, 제 1 파장 변환 수단의 LBO 란, 그 결정축 방위가 상이하여 변환되는 파장에 맞추어 제작되고 있다.
본 실시형태에 있어서의 파장 변환부 (44c') 는 이상과 같이 구성되어 있고, 발진기 (44b) 에 의해 발진된 스펙트럼 폭이 넓은 펄스 레이저 광선 (λ) 이, 효율적으로 355 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선 (λ5) 으로 변환되어 집광기 (44a) 를 개재하여 피가공물인 웨이퍼 (10) 에 조사된다.
10 : 웨이퍼
40 : 레이저 가공 장치
41 : 기대
42 : 유지 수단
43 : 이동 수단
44 : 레이저 광선 조사 기구
44a : 집광기
44b : 발진기
44c, 44c′: 파장 변환부
441, 461 : 파장 선택 수단
442, 462 : 지연 시간 생성 수단
443, 463 : 에너지 증폭 수단
444 : 지연 시간 수정 수단
445 : 파장 변환 수단
464 : 파장 분리 수단
465 : 제 1 지연 시간 수정 수단
466 : 제 1 파장 변환 수단
467 : 제 2 지연 시간 수정 수단
468 : 파장 합성 수단
469 : 제 2 파장 변환 수단
40 : 레이저 가공 장치
41 : 기대
42 : 유지 수단
43 : 이동 수단
44 : 레이저 광선 조사 기구
44a : 집광기
44b : 발진기
44c, 44c′: 파장 변환부
441, 461 : 파장 선택 수단
442, 462 : 지연 시간 생성 수단
443, 463 : 에너지 증폭 수단
444 : 지연 시간 수정 수단
445 : 파장 변환 수단
464 : 파장 분리 수단
465 : 제 1 지연 시간 수정 수단
466 : 제 1 파장 변환 수단
467 : 제 2 지연 시간 수정 수단
468 : 파장 합성 수단
469 : 제 2 파장 변환 수단
Claims (3)
- 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 장치로서,
펄스 레이저 광선을 발진하는 발진기와, 그 발진기가 발진한 펄스 레이저 광선의 스펙트럼 폭 중에서 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하는 파장 선택 수단과, 선택된 파장의 펄스 레이저 광선 중, 적어도 어느 펄스 레이저 광선에 지연 시간을 부여하여 그 선택된 적어도 2 종류의 펄스 레이저 광선에 시간 간격을 발생시키는 지연 시간 생성 수단과, 그 시간 간격이 발생된 그 펄스 레이저 광선의 각각의 에너지를 증폭시키는 에너지 증폭 수단과, 그 지연 시간을 수정하여 증폭된 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 진행을 동일하게 하는 지연 시간 수정 수단과, 동시 진행하는 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 파장을 변환하는 파장 변환 수단으로 적어도 구성되는, 파장 변환 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 발진기는, 1064 ㎚ 의 파장을 정점으로 하는 스펙트럼 폭을 갖는 펄스 레이저 광선을 발진하고, 상기 파장 선택 수단은 1064 ㎚ 에 근방하는 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하고, 상기 파장 변환 수단은 532 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선을 생성하는, 파장 변환 장치. - 제 1 항에 있어서,
추가로, 파장 분리 수단과 파장 합성 수단을 포함하고 있고,
상기 지연 시간 수정 수단은 제 1 지연 시간 수정 수단과 제 2 지연 시간 수정 수단을 포함하고,
상기 파장 변환 수단은, 제 1 파장 변환 수단과 제 2 파장 변환 수단을 포함하고,
상기 발진기는, 1064 ㎚ 의 파장을 정점으로 하는 스펙트럼 폭을 갖는 펄스 레이저 광선을 발진하고, 상기 파장 선택 수단은 1064 ㎚ 에 근방하는 3 종류의 파장의 펄스 레이저 광선을 선택하여 출력하고, 상기 지연 시간 생성 수단은 그 3 종류의 파장의 펄스 레이저 광선의 적어도 2 종류의 파장의 펄스 레이저 광선에 지연 시간을 부여하여 그 3 종류의 펄스 레이저 광선에 시간 간격을 발생시키고, 상기 에너지 증폭 수단에 의해 그 3 종류의 펄스 레이저 광선의 에너지가 증폭되고,
각각의 에너지가 증폭된 그 3 종류의 파장의 펄스 레이저 광선은, 상기 파장 분리 수단에 의해 2 개의 펄스 레이저 광선과, 1 개의 펄스 레이저 광선으로 분리되고, 그 2 개의 펄스 레이저 광선은 상기 지연 시간 수정 수단을 구성하는 제 1 지연 시간 수정 수단과, 상기 파장 변환 수단을 구성하는 제 1 파장 변환 수단으로 유도되어 532 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선으로 변환되어 상기 파장 합성 수단에 이르고,
그 1 개의 펄스 레이저 광선은, 상기 지연 시간 수정 수단을 구성하는 제 2 지연 시간 수정 수단과 상기 파장 합성 수단으로 유도되고, 상기 지연 시간 수정 수단의 작용에 의해 진행이 동일하게 되어 상기 파장 합성 수단에 의해 합성된 펄스 레이저 광선이 상기 파장 변환 수단을 구성하는 제 2 파장 변환 수단에 의해 355 ㎚ 파장의 펄스 레이저 광선으로 변환되는, 파장 변환 장치.
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