KR20230116684A - 레이저광 조사 장치 - Google Patents

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KR20230116684A
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laser
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polarization
spatial light
light modulator
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KR1020230001287A
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뎃페이 노무라
유키 잇쿠
사토시 고바야시
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 레이저 발진기로부터 출사된 레이저광을 효율적으로 대상물에 조사할 수 있는 레이저광 조사 장치를 제공하는 것.
(해결 수단) 레이저광 조사 장치는 레이저광을 출사하는 레이저 발진기와, 레이저광을 s 편광의 제 1 레이저광과 p 편광의 제 2 레이저광으로 분리하는 제 1 편광 빔 스플리터와, 제 1 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 1 공간 광 변조기와, 제 2 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 2 공간 광 변조기와, 제 1 공간 광 변조기로부터 출사된 제 1 레이저광과 제 2 공간 광 변조기로부터 출사된 제 2 레이저광을 합성시키는 제 2 편광 빔 스플리터와 합성된 레이저광을 결상하여 대상물에 조사하는 결상 유닛을 포함한다.

Description

레이저광 조사 장치{LASER LIGHT IRRADIATION APPARATUS}
본 발명은, 레이저광 조사 장치에 관한 것이다.
레이저광을 대상물에 조사하는 레이저광 조사 장치 (예를 들어 특허문헌 1, 2 참조) 가 알려져 있다. 이와 같은 레이저광 조사 장치에 있어서, 레이저 발진기로 발생시킨 레이저광은, 공간 광 변조기에 의해 변조된 후, 대물 렌즈에 의해 대상물에 집광된다.
일본 공개특허공보 2011-51011호 일본 공개특허공보 2021-102217호
상기 서술한 레이저광 조사 장치에서는, 대상물에 조사되는 레이저광의 에너지를 증대시킴으로써, 레이저광의 분기수를 늘려 효율적으로 가공하거나, 에너지 밀도를 유지한 채로 피조사 영역을 늘리는 것이 가능해지기 때문에, 레이저 발진기의 고출력화가 강하게 요망되고 있다.
그런데, 고출력의 레이저 발진기는, 통상적으로 랜덤 편광으로 제공된다. 또, 공간 광 변조기에 입사되는 레이저광은 직선 편광일 필요가 있다.
따라서, 고출력의 레이저 발진기를 상기한 레이저광 조사 장치에 적용하는 경우, 레이저 발진기로부터 출사된 레이저광을 편광 빔 스플리터 (PBS : Polarizing Beam Splitter) 에 입사함으로써 p 편광과 s 편광으로 분리하고, 일방의 편광 성분의 레이저광을 공간 광 변조기로 유도하여 변조시킨 후, 대상물에 조사하게 된다.
이 때, 레이저광 조사 장치는, 타방의 편광 성분의 레이저광을 사용하지 않고 버려 버리기 때문에, 대상물에 조사되는 레이저광의 에너지가 반감되어 버려, 레이저광이 효율적으로 사용되어 있지 않다는 과제가 존재하고 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 레이저 발진기로부터 출사된 레이저광을 효율적으로 대상물에 조사할 수 있는 레이저광 조사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 측면에 의하면, 레이저광을 대상물에 조사하는 레이저광 조사 장치로서, 그 레이저광을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기로부터 출사된 레이저광의 편광 성분을 p 편광과 s 편광으로 분리하는 제 1 편광 빔 스플리터와, 그 제 1 편광 빔 스플리터에 의해 분리된 일방의 편광 성분을 입사시키고, 입사된 그 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 1 공간 광 변조기와, 그 제 1 편광 빔 스플리터에 의해 분리된 타방의 편광 성분을 입사시키고, 입사된 그 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 2 공간 광 변조기와, 그 제 1 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 투과시키고, 그 제 2 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 반사시킴으로써, 그 제 1 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광과 그 제 2 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 합성시키는 제 2 편광 빔 스플리터와, 그 제 2 편광 빔 스플리터에 의해 합성된 레이저광을 결상 (結像) 하여 그 대상물에 조사하는 결상 유닛을 구비한 레이저광 조사 장치가 제공된다.
바람직하게는, 레이저광 조사 장치는, 그 제 1 편광 빔 스플리터와 그 제 1 공간 광 변조기 사이에 배치 형성되는 제 1 1/2 파장판과, 그 제 1 편광 빔 스플리터와 그 제 2 공간 광 변조기 사이에 배치 형성되는 제 2 1/2 파장판을 추가로 구비한다.
바람직하게는, 그 결상 유닛은, 그 제 1 공간 광 변조기의 결상 기능 및 그 제 2 공간 광 변조기의 결상 기능이다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 레이저광을 대상물에 조사하는 레이저광 조사 장치로서, 그 레이저광을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기로부터 출사된 레이저광의 편광 성분을 p 편광과 s 편광으로 분리하는 편광 빔 스플리터와, 그 편광 빔 스플리터에 의해 분리된 일방의 편광 성분을 입사시키고, 입사된 그 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 1 공간 광 변조기와, 그 편광 빔 스플리터에 의해 분리된 타방의 편광 성분을 입사시키고, 입사된 그 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 2 공간 광 변조기와, 그 제 1 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 결상하여 그 대상물에 조사하는 제 1 결상 유닛과, 그 제 2 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 결상하여 그 대상물에 조사하는 제 2 결상 유닛을 구비한 레이저광 조사 장치가 제공된다.
바람직하게는, 그 제 1 결상 유닛은, 그 제 1 공간 광 변조기의 결상 기능이고, 그 제 2 결상 유닛은, 그 제 2 공간 광 변조기의 결상 기능이다.
본 발명은, 레이저 발진기로부터 출사된 레이저광을 효율적으로 대상물에 조사할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치의 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타낸 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은, 제 2 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는, 제 3 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5 는, 제 1 실시형태의 변형예에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6 은, 제 2 실시형태의 변형예에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7 은, 제 3 실시형태의 변형예에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성은 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 다양한 생략, 치환 또는 변경을 실시할 수 있다.
〔제 1 실시형태〕
본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치의 구성예를 나타내는 사시도이다. 도 2 는, 도 1 에 나타낸 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
(대상물)
제 1 실시형태에 관련된 도 1 에 나타내는 레이저광 조사 장치 (1) 는, 레이저광 (21) 을 대상물 (200) 에 조사하는 가공 장치이다. 제 1 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 의 가공 대상의 대상물 (200) 은, 예를 들어 직사각형상의 기판 (201) 과, 기판 (201) 상에 복수 배치된 반도체 칩 (202) 을 구비한다. 대상물 (200) 은, 반도체 칩 (202) 의 접속용의 범프 (203) (도 2 에 나타낸다) 가 레이저광 (21) 에 의해 리플로됨으로써, 반도체 칩 (202) 이 기판 (201) 에 플립 칩 실장되는 것이다. 제 1 실시형태에서는, 기판 (201) 은, 예를 들어, PCB 기판 (Printed Circuit Board) 또는, 칩으로 분할되기 전의 디바이스 웨이퍼 등이다.
제 1 실시형태에서는, 대상물 (200) 은, 기판 (201) 상에 범프 (203) 를 개재하여 반도체 칩 (202) 이 복수 배치되어 있는 것이지만, 본 발명에서는, 반도체 칩 (202) 이 복수 적층되고, 각 반도체 칩 (202) 사이에 범프 (203) 가 형성된 것이어도 되고, 복수 장의 디바이스 웨이퍼를 적층하고, 복수의 디바이스 웨이퍼를 범프에 의해 접합하는 웨이퍼 온 웨이퍼 (wafer on wafer) 여도 된다.
(레이저광 조사 장치)
도 1 에 나타낸 레이저광 조사 장치 (1) 는, 대상물 (200) 의 기판 (201) 을 척 테이블 (10) 에 유지하고, 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 의 기판 (201) 상의 반도체 칩 (202) 에 레이저광 (21) 을 조사하고, 범프 (203) 를 리플로 하여, 기판 (201) 에 반도체 칩 (202) 을 실장하는 가공 장치이다. 레이저광 조사 장치 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 대상물 (200) 을 유지하는 척 테이블 (10) 과, 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 에 레이저광 (21) 을 조사하는 레이저광 조사 유닛 (20) 과, 이동 유닛 (30) 과, 촬상 유닛 (40) 과, 컨트롤러 (100) 를 갖는다.
척 테이블 (10) 은, 대상물 (200) 을 수평 방향과 평행한 유지면 (11) 에서 유지하는 것이다. 또, 척 테이블 (10) 은, 이동 유닛 (30) 의 회전 이동 유닛 (33) 에 의해 유지면 (11) 에 대해 직교하고 또한 연직 방향과 평행한 Z 축 방향과 평행한 축심 둘레로 회전된다. 척 테이블 (10) 은, 회전 이동 유닛 (33) 과 함께, 이동 유닛 (30) 의 X 축 이동 유닛 (31) 에 의해 수평 방향과 평행한 X 축 방향으로 이동되고 또한 Y 축 이동 유닛 (32) 에 의해 수평 방향과 평행하고 또한 X 축 방향과 직교하는 Y 축 방향으로 이동된다. 척 테이블 (10) 은, 이동 유닛 (30) 에 의해 레이저광 조사 유닛 (20) 의 하방의 가공 영역과, 레이저광 조사 유닛 (20) 의 하방으로부터 멀어져 대상물 (200) 이 반입, 반출되는 반입출 영역에 걸쳐서 이동된다.
레이저광 조사 유닛 (20) 은, 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 유지된 대상물 (200) 에 대해, 적어도 반도체 칩 (202) (즉, 대상물 (200)) 이 흡수성을 갖는 레이저광 (21) 을 조사하는 레이저광 조사 수단이다. 제 1 실시형태에서는, 레이저광 조사 유닛 (20) 의 가공 헤드 (22) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 장치 본체 (2) 로부터 세워 형성한 입설벽 (3) 에 기단 (基端) 이 지지된 아암부 (4) 의 선단에 배치되어 있다.
레이저광 조사 유닛 (20) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 레이저광 (21) 을 출사하는 레이저 발진기 (23) 와, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 와, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 와, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 와, 제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 와, 릴레이 렌즈 광학계 (26) 와, 결상 유닛 (27) 을 구비한다.
또, 레이저 발진기 (23) 는, 편광 성분이 s 편광 (211) 과 p 편광 (212) 을 포함하는 레이저광 (21) 을 출사한다. 또한, 도 2 는, 레이저광 (21) 의 광로의 각 위치의 편광 성분을 적절히 기재하고 있다.
제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 는, 레이저 발진기 (23) 로부터 출사된 레이저광 (21) 의 편광 성분을 p 편광 (212) 과 s 편광 (211) 으로 분리하는 것이다. 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 는, 레이저광 (21) 의 편광 성분을 분리하는 편광 빔 스플리터이다. 제 1 실시형태에서는, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 는, 레이저 발진기 (23) 로부터 출사된 레이저광 (21) 중의 편광 성분이 s 편광 (211) 인 레이저광 (21) 을 반사시킴과 함께, 레이저 발진기 (23) 로부터 출사된 레이저광 (21) 중의 편광 성분이 p 편광 (212) 인 레이저광 (21) 을 투과시켜, 레이저 발진기 (23) 로부터 출사된 레이저광 (21) 을 s 편광 (211) 의 레이저광 (21) 과, p 편광 (212) 의 레이저광 (21) 으로 분리한다. 또한, 이하, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 가 반사시키는 레이저광 (21) 을 제 1 레이저광 (21-1) 으로 기재하고, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 가 투과시키는 레이저광 (21) 을 제 2 레이저광 (21-2) 으로 기재한다.
또한, 제 1 실시형태에서는, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 가 반사시킨 s 편광 (211) 의 제 1 레이저광 (21-1) 은, 제 1 1/2 파장판 (28-1) 을 투과하여, 편광 방향이 회전되고, 편광 성분이 p 편광 (212) 으로 변경된다. 또, 제 1 실시형태에서는, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 를 투과한 p 편광 (212) 의 제 2 레이저광 (21-2) 은, 미러 (29) 에 의해 반사된 후, 제 2 1/2 파장판 (28-2) 을 투과하여, 편광 성분이 s 편광 (211) 으로 변경된다.
1/2 파장판 (28-1, 28-2) 은, 레이저광 (21-1, 21-2) 의 편광 성분을 s 편광 (211) 으로부터 p 편광 (212), 및 p 편광 (212) 으로부터 s 편광 (211) 으로 하는 것이다. 즉, 제 1 실시형태에서는, 레이저광 조사 유닛 (20) 은, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 와 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 사이에 배치 형성되는 제 1 1/2 파장판 (28-1) 과, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 와 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 사이에 배치 형성되는 제 1 1/2 파장판 (28-1) 을 추가로 구비한다. 그러나, 본 발명에서는, 레이저광 조사 유닛 (20) 은, 1/2 파장판 (28-1, 28-2) 의 쌍방을 구비하지 않아도 된다.
제 1 공간 광 변조기 (25-1) 는, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 에 의해 분리되어 제 1 1/2 파장판 (28-1) 에 의해 편광 성분이 변경된 일방의 편광 성분인 p 편광 (212) 의 제 1 레이저광 (21-1) 을 입사시키고, 입사된 제 1 레이저광 (21-1) 을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 것이다. 제 1 실시형태에서는, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 는, 제 1 레이저광 (21-1) 의 광학적 특성을 변조하여 출사하는 소위 LCOS-SLM (Liquid Crystal On Silicon-Spatial Light Modulator) 이다.
제 1 실시형태에 있어서, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 는, 제 1 레이저광 (21-1) 의 광학적 특성을 변조하는 위상 패턴을 표시하는 표시면 (251) 을 갖고, 위상 패턴을 표시한 표시면 (251) 에 제 1 레이저광 (21-1) 을 반사시킴으로써, 제 1 레이저광 (21-1) 의 광학적 특성을 변조한다. 표시면 (251) 은, 액정 표시 장치 (LCD : Liquid Crystal Display) 에 의해 구성되어 있다.
제 1 실시형태에 있어서, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 는, 표시면 (251) 을 구성하는 액정 표시 장치의 배광 방향이 입사되는 제 1 레이저광 (21-1) 의 편광 성분인 p 편광 (212) 에 따른 방향이 되도록 배치된다. 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 는, 제 1 레이저광 (21-1) 을 표시면 (251) 에서 반사하여 제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 를 향하여 출사한다.
제 2 공간 광 변조기 (25-2) 는, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 에 의해 분리되어 제 2 1/2 파장판 (28-2) 에 의해 편광 성분이 변경된 타방의 편광 성분인 s 편광 (211) 의 제 2 레이저광 (21-2) 을 입사시키고, 입사된 제 2 레이저광 (21-2) 을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 것이다. 제 1 실시형태에서는, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 는, 제 1 레이저광 (21-1) 의 광학적 특성을 변조하여 출사하는 소위 LCOS-SLM (Liquid Crystal On Silicon-Spatial Light Modulator) 이다.
제 1 실시형태에 있어서, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 는, 제 2 레이저광 (21-2) 의 광학적 특성을 변조하는 위상 패턴을 표시하는 표시면 (252) 을 갖고, 위상 패턴을 표시한 표시면 (252) 에 제 2 레이저광 (21-2) 을 반사시킴으로써, 제 2 레이저광 (21-2) 의 광학적 특성을 변조한다. 표시면 (252) 은, 액정 표시 장치 (LCD : Liquid Crystal Display) 에 의해 구성되어 있다.
제 1 실시형태에 있어서, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 는, 표시면 (252) 을 구성하는 액정 표시 장치의 배광 방향이 입사되는 제 2 레이저광 (21-2) 의 편광 성분인 s 편광 (211) 에 따른 방향이 되도록 배치된다. 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 는, 제 2 레이저광 (21-2) 을 표시면 (252) 에서 반사하여 제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 를 향하여 출사한다.
제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 는, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 로부터 출사된 제 1 레이저광 (21-1) 을 투과시키고, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 로부터 출사된 제 2 레이저광 (21-2) 을 반사시킴으로써, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 로부터 출사된 제 1 레이저광 (21-1) 과 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 로부터 출사된 제 2 레이저광 (21-2) 을 합성시키고, 합성 후의 편광 성분이 p 편광 (212) 과 s 편광 (211) 을 포함하는 레이저광 (21) 을 출사하는 것이다. 또한, 레이저광 (21) 은, 공간 광 변조기 (25-1, 25-2) 에 의해 대상물 (200) 에 조사되는 데에 적합한 광학적 특성으로 변조된 레이저광이다.
제 1 실시형태에서는, 제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 는, 합성한 레이저광 (21) 을 릴레이 렌즈 광학계 (26) 를 향하여 출사한다.
릴레이 렌즈 광학계 (26) 는, 적어도 1 개 이상의 주지의 렌즈 등의 광학 부품을 구비하고, 제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 가 출사한 레이저광 (21) 을 결상 유닛 (27) 을 향하여 출사하는 것이다.
결상 유닛 (27) 은, 제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 에 의해 합성된 레이저광 (21) 을 결상하여 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 유지된 대상물 (200) 에 조사하는 것이다. 결상 유닛 (27) 은, 레이저광 (21) 을 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 유지된 대상물 (200) 의 반도체 칩 (202) 에 결상하는 결상 렌즈 (271) 와, 도시되지 않은 렌즈 이동 유닛을 구비한다.
결상 렌즈 (271) 는, 예를 들어, 가공 헤드 (22) 내에 배치되어, 연직 방향과 평행한 Z 축 방향을 따라, 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 과 대향하는 위치에 배치되어 있다. 결상 렌즈 (271) 는, 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 에 대해 레이저광 (21) 을 결상하여 조사하는 결상 소자이다.
렌즈 이동 유닛은, 결상 렌즈 (271) 와 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 과의 Z 축 방향의 거리를 변경하는 것이다. 제 1 실시형태에서는, 렌즈 이동 유닛은, 결상 렌즈 (271) 를 Z 축 방향과 평행한 레이저광 (21) 의 광축을 따라 이동시킴으로써, 결상 렌즈 (271) 와 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 과의 거리를 레이저광 (21) 의 광축을 따라 상대적으로 변경시킨다. 제 1 실시형태에서는, 렌즈 이동 유닛은, 축심 둘레로 자유롭게 회전할 수 있도록 형성되고 또한 Z 축 방향과 평행한 주지의 볼 나사, 볼 나사를 축심 둘레로 회전시키는 주지의 펄스 모터, 결상 렌즈 (271) 를 Z 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지하는 주지의 가이드 레일을 구비한다.
또, 제 1 실시형태에 있어서, 레이저광 조사 유닛 (20) 은, 제 1 레이저광 (21-1) 의 공액면 (301) 과 제 2 레이저광 (21-2) 의 공액면 (302) 이 일치하도록 조정되어 있다. 또, 제 1 레이저광 (21-1) 과 제 2 레이저광 (21-2) 의 공액면 (301, 302) 을 일치시키기 위해서는, 제 1 레이저광 (21-1) 의 광로 길이와 제 2 레이저광 (21-2) 의 광로 길이가 일치하는 길이가 되도록 광학계를 구성해도 되고, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 와 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 에 표시시키는 위상 패턴을 제어함으로써 공액면 (301, 302) 을 일치시켜도 된다. 또한, 제 1 실시형태에서는, 공액면 (301, 302) 은, 제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 와 릴레이 렌즈 광학계 (26) 사이에 형성된다.
레이저광 조사 유닛 (20) 은, 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 에 대해, 대상물 (200) 의 적어도 반도체 칩 (202) 이 흡수성을 갖는 파장의 레이저광 (21) 을 조사하여, 반도체 칩 (202) 을 가열하고, 범프 (203) 를 리플로하여, 반도체 칩 (202) 을 기판 (201) 에 실장 (접합 고정) 한다.
이동 유닛 (30) 은, 척 테이블 (10) 과 레이저광 조사 유닛 (20) 의 가공 헤드 (22) 를 X 축 방향, Y 축 방향, 및 Z 축 방향과 평행한 축심 둘레로 상대적으로 이동시키는 것이다. X 축 방향 및 Y 축 방향은, 서로 직교하고, 또한 유지면 (11) (즉 수평 방향) 과 평행한 방향이다. 이동 유닛 (30) 은, 척 테이블 (10) 을 X 축 방향으로 이동시키는 가공 이송 유닛인 X 축 이동 유닛 (31) 과, 척 테이블 (10) 을 Y 축 방향으로 이동시키는 산출 이송 유닛인 Y 축 이동 유닛 (32) 과, 척 테이블 (10) 을 Z 축 방향과 평행한 축심 둘레로 회전시키는 회전 이동 유닛 (33) 을 구비하고 있다.
Y 축 이동 유닛 (32) 은, 척 테이블 (10) 과, 레이저광 조사 유닛 (20) 의 가공 헤드 (22) 를 Y 축 방향으로 상대적으로 이동시키는 산출 이송 유닛이다. 제 1 실시형태에서는, Y 축 이동 유닛 (32) 은, 레이저광 조사 장치 (1) 의 장치 본체 (2) 상에 설치되어 있다. Y 축 이동 유닛 (32) 은, X 축 이동 유닛 (31) 을 지지한 이동 플레이트 (5) 를 Y 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지하고 있다.
X 축 이동 유닛 (31) 은, 척 테이블 (10) 과, 레이저광 조사 유닛 (20) 의 가공 헤드 (22) 를 X 축 방향으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 유닛이다. X 축 이동 유닛 (31) 은, 이동 플레이트 (5) 상에 설치되어 있다. X 축 이동 유닛 (31) 은, 척 테이블 (10) 을 Z 축 방향과 평행한 축심 둘레로 회전시키는 회전 이동 유닛 (33) 을 지지한 제 2 이동 플레이트 (6) 를 X 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지하고 있다. 제 2 이동 플레이트 (6) 는, 회전 이동 유닛 (33), 척 테이블 (10) 을 지지하고 있다. 회전 이동 유닛 (33) 은, 척 테이블 (10) 을 지지하고 있다.
X 축 이동 유닛 (31), 및 Y 축 이동 유닛 (32) 은, 축심 둘레로 자유롭게 회전할 수 있도록 형성된 주지의 볼 나사, 볼 나사를 축심 둘레로 회전시키는 주지의 펄스 모터, 이동 플레이트 (5, 6) 를 X 축 방향, 또는 Y 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지하는 주지의 가이드 레일을 구비한다. 회전 이동 유닛 (33) 은, 척 테이블 (10) 을 축심 둘레로 회전시키는 모터 등을 구비한다.
또, 레이저광 조사 장치 (1) 는, 척 테이블 (10) 의 X 축 방향의 위치를 검출하기 위한 도시되지 않은 X 축 방향 위치 검출 유닛과, 척 테이블 (10) 의 Y 축 방향의 위치를 검출하기 위한 도시되지 않은 Y 축 방향 위치 검출 유닛과, 레이저광 조사 유닛 (20) 의 Z 축 방향의 위치를 검출하기 위한 도시되지 않은 Z 축 방향 위치 검출 유닛을 구비한다. 각 위치 검출 유닛은, 검출 결과를 컨트롤러 (100) 에 출력한다.
또, 레이저광 조사 장치 (1) 는, 레이저광 조사 유닛 (20) 의 결상 렌즈 (271) 의 Z 축 방향의 위치를 검출하기 위한 도시되지 않은 렌즈 위치 검출 유닛을 구비한다. 렌즈 위치 검출 유닛은, 검출 결과를 컨트롤러 (100) 에 출력한다.
촬상 유닛 (40) 은, 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 을 촬상하는 것이다. 촬상 유닛 (40) 은, 대물 렌즈가 Z 축 방향에 대향하는 것을 촬상하는 CCD (Charge Coupled Device) 촬상 소자 또는 CMOS (Complementary MOS) 촬상 소자 등의 촬상 소자를 구비하고 있다. 제 1 실시형태에서는, 촬상 유닛 (40) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 아암부 (4) 의 선단에 배치되어 있다.
촬상 유닛 (40) 은, 촬상 소자가 촬상한 화상을 취득하고, 취득한 화상을 컨트롤러 (100) 에 출력한다. 또, 촬상 유닛 (40) 은, 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 유지된 대상물 (200) 을 촬상하여, 대상물 (200) 과 레이저광 조사 유닛 (20) 의 결상 렌즈 (271) 와의 위치 맞춤을 실시하는 얼라인먼트를 수행하기 위한 화상을 취득한다.
또, 레이저광 조사 장치 (1) 는, 온도 검출기 (50) 와, 가압 부재 (60) 등을 구비하고 있다. 온도 검출기 (50) 는, 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 유지된 대상물 (200) 의 온도를 검출하는 것이다. 온도 검출기 (50) 는, 예를 들어, 적외선 카메라를 갖고 구성된다. 온도 검출기 (50) 는, 검출한 대상물 (200) 의 온도를 나타내는 정보를 컨트롤러 (100) 에 출력한다. 제 1 실시형태에 있어서, 온도 검출기 (50) 는, 아암부 (4) 의 선단의 촬상 유닛 (40) 과 X 축 방향으로 나열되는 위치에 배치되어 있다.
가압 부재 (60) 는, 하면 (61) 에서 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 의 반도체 칩 (202) 을 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 을 향하여 가압하는 것이다. 가압 부재 (60) 는, 아암부 (4) 와 척 테이블 (10) 사이에 배치되어, 하면 (61) 이 수평 방향을 따라 평탄하게 형성되어 있다. 가압 부재 (60) 는, 레이저광 (21) 을 투과시키는 재료 (예를 들어, 석영 유리 등) 에 의해 구성된다. 가압 부재 (60) 는, 아암부 (4) 에 장착된 승강 유닛 (62) 에 의해 Z 축 방향을 따라 승강된다.
컨트롤러 (100) 는, 레이저광 조사 장치 (1) 의 상기 서술한 각 구성 요소를 각각 제어하여, 대상물 (200) 에 대한 가공 동작을 레이저광 조사 장치 (1) 에 실시시키는 것이다. 또한, 컨트롤러 (100) 는, CPU (central processing unit) 와 같은 마이크로 프로세서를 갖는 연산 처리 장치와, ROM (read only memory) 또는 RAM (random access memory) 과 같은 메모리를 갖는 기억 장치와, 입출력 인터페이스 장치를 갖는 컴퓨터이다. 컨트롤러 (100) 의 연산 처리 장치는, 기억 장치에 기억되어 있는 컴퓨터 프로그램에 따라 연산 처리를 실시하여, 레이저광 조사 장치 (1) 를 제어하기 위한 제어 신호를 입출력 인터페이스 장치를 개재하여 레이저광 조사 장치 (1) 의 상기 서술한 구성 요소에 출력하여, 컨트롤러 (100) 의 기능을 실현한다.
또, 레이저광 조사 장치 (1) 는, 가공 동작의 상태나 화상 등을 표시하는 액정 표시 장치 등에 의해 구성되는 표시 수단인 표시 유닛과, 오퍼레이터가 가공 조건 등을 입력할 때에 사용하는 입력 수단인 입력 유닛 등을 구비하고 있다. 표시 유닛 및 입력 유닛은, 컨트롤러 (100) 에 접속되어 있다. 입력 유닛은, 표시 유닛에 형성된 터치 패널과, 키보드 등의 외부 입력 장치의 적어도 일방에 의해 구성된다.
다음으로, 전술한 구성의 레이저광 조사 장치 (1) 의 가공 동작을 설명한다. 레이저광 조사 장치 (1) 는, 컨트롤러 (100) 가 오퍼레이터에 의해 입력된 가공 조건을 받아들여 등록하고, 대상물 (200) 이 반입출 영역에 위치된 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 재치 (載置) 된다. 레이저광 조사 장치 (1) 는, 오퍼레이터로부터의 가공 동작의 개시 지시를 컨트롤러 (100) 가 받아들이면, 가공 동작을 개시한다.
가공 동작에서는, 레이저광 조사 장치 (1) 는, 컨트롤러 (100) 가 이동 유닛 (30) 을 제어하여 척 테이블 (10) 을 가공 영역으로 이동시키고, 촬상 유닛 (40) 에 의해 척 테이블 (10) 에 흡인 유지된 대상물 (200) 을 촬상하여 화상을 취득하여, 얼라인먼트를 수행한다. 가공 동작에서는, 레이저광 조사 장치 (1) 는, 컨트롤러 (100) 가 이동 유닛 (30) 및 레이저광 조사 유닛 (20) 을 제어하여, 가공 조건대로 레이저광 조사 유닛 (20) 의 가공 헤드 (22) 와 척 테이블 (10) 을 상대적으로 이동시키면서 대상물 (200) 의 반도체 칩 (202) 에 레이저광 (21) 을 조사하고, 범프 (203) 를 리플로하여, 반도체 칩 (202) 을 기판 (201) 에 접합한다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서, 가공 동작에서는, 레이저광 조사 장치 (1) 는, 반도체 칩 (202) 에 레이저광 (21) 을 조사할 때에, 승강 유닛 (62) 에 의해 가압 부재 (60) 를 하강시켜, 가압 부재 (60) 의 하면 (61) 에서 척 테이블 (10) 상의 대상물 (200) 의 반도체 칩 (202) 을 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 을 향하여 가압하고, 가압 부재 (60) 넘어로 레이저광 (21) 을 대상물 (200) 에 조사한다. 또, 제 1 실시형태에 있어서, 가공 동작에서는, 레이저광 조사 장치 (1) 는, 컨트롤러 (100) 가 온도 검출기 (50) 의 검출 결과에 기초하여 반도체 칩 (202) 등의 손상을 억제하도록 레이저광 (21) 의 레이저 파워 밀도 등을 변경해도 된다.
또, 제 1 실시형태에서는, 가공 동작에서는, 레이저광 조사 장치 (1) 는, 한 번에 하나의 반도체 칩 (202) 에 레이저광 (21) 을 조사하지만, 본 발명에서는, 한 번에 복수의 반도체 칩 (202) 에 레이저광 (21) 을 조사해도 된다. 레이저광 조사 장치 (1) 는, 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 의 모든 반도체 칩 (202) 에 레이저광 (21) 을 조사하고, 기판 (201) 에 접합하면, 가공 동작을 종료한다.
이상, 설명한 제 1 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 는, 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 에 의해 레이저광 (21) 을 s 편광 (211) 의 제 1 레이저광 (21-1) 과 p 편광 (212) 의 제 2 레이저광 (21-2) 으로 분리한 후, 각각의 편광 성분의 레이저광 (21-1, 21-2) 을 상이한 공간 광 변조기 (25-1, 25-2) 에 입사하고, 공간 광 변조기 (25-1, 25-2) 에 의해 변조된 레이저광 (21-1, 21-2) 을 제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 에 의해 합성하여, 대상물 (200) 에 조사한다. 그 결과, 제 1 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 는, 대상물 (200) 에 조사되는 레이저광 (21) 의 에너지가 반감되는 것을 억제할 수 있어, 레이저 발진기 (23) 로부터 출사된 레이저광 (21) 을 효율적으로 대상물 (200) 에 조사하는 것이 가능해진다는 효과를 발휘한다.
〔제 2 실시형태〕
제 2 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 를 도면에 기초하여 설명한다. 도 3 은, 제 2 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 3 은, 제 1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략하며, 도 2 와 동일하게 레이저광 (21) 의 광로의 각 위치의 편광 성분을 적절히 기재하고 있다. 제 2 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 는, 레이저광 조사 유닛 (20) 의 구성 이외에, 제 1 실시형태와 동일하다.
제 2 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 의 레이저광 조사 유닛 (20-1) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 레이저광 (21) 을 출사하는 레이저 발진기 (23) 와, 편광 빔 스플리터 (24) 와, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 와, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 와, 제 1 릴레이 렌즈 광학계 (26-1) 와, 제 2 릴레이 렌즈 광학계 (26-2) 와, 제 1 결상 유닛 (27-1) 과, 제 2 결상 유닛 (27-2) 을 구비한다.
제 2 실시형태에서는, 편광 빔 스플리터 (24) 는, 제 1 실시형태의 제 1 편광 빔 스플리터 (24-1) 와 구성이 동일하다. 제 2 실시형태에서는, 편광 빔 스플리터 (24) 는, 레이저 발진기 (23) 로부터 출사된 레이저광 (21) 중의 편광 성분이 s 편광 (211) 인 레이저광 (21) 을 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 를 향하여 반사시킴과 함께, 편광 성분이 p 편광 (212) 인 제 2 레이저광 (21-2) 을 투과시켜, 레이저광 (21) 을 s 편광 (211) 의 제 1 레이저광 (21-1) 과 p 편광 (212) 의 제 2 레이저광 (21-2) 으로 분리한다.
또한, 제 2 실시형태에서는, 편광 빔 스플리터 (24) 가 반사시킨 s 편광 (211) 의 제 1 레이저광 (21-1) 은, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 의 표시면 (251) 에 조사된다. 또, 제 2 실시형태에서는, 편광 빔 스플리터 (24) 가 투과시킨 p 편광 (212) 의 제 2 레이저광 (21-2) 은, 미러 (29) 에 의해 반사된 후, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 의 표시면 (252) 에 조사된다.
제 1 공간 광 변조기 (25-1) 는, 편광 빔 스플리터 (24) 에 의해 분리된 일방의 편광 성분인 s 편광 (211) 의 제 1 레이저광 (21-1) 을 입사시키고, 입사된 제 1 레이저광 (21-1) 을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 소위 LCOS-SLM 이다. 제 2 실시형태에 있어서, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 는, 제 1 레이저광 (21-1) 을 표시면 (251) 에서 반사하고, 제 1 레이저광 (21-1) 의 광학적 특성을 변조하여, 제 1 릴레이 렌즈 광학계 (26-1) 를 향하여 출사한다.
제 2 공간 광 변조기 (25-2) 는, 편광 빔 스플리터 (24) 에 의해 분리된 타방의 편광 성분인 p 편광 (212) 의 제 2 레이저광 (21-2) 을 입사시키고, 입사된 제 2 레이저광 (21-2) 을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 소위 LCOS-SLM 이다. 제 2 실시형태에 있어서, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 는, 제 2 레이저광 (21-2) 을 표시면 (252) 에서 반사하고, 제 2 레이저광 (21-2) 의 광학적 특성을 변조하여 출사한다. 또한, 제 2 실시형태에서는, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 에 의해 광학적 특성이 변경된 제 2 레이저광 (21-2) 은, 미러 (29-1) 에 의해 제 2 릴레이 렌즈 광학계 (26-2) 를 향하여 반사된다.
제 1 릴레이 렌즈 광학계 (26-1) 는, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 에 의해 광학적 특성이 변조된 제 1 레이저광 (21-1) 을 제 1 결상 유닛 (27-1) 을 향하여 출사하는 것이다. 제 2 릴레이 렌즈 광학계 (26-2) 는, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 에 의해 광학적 특성이 변조된 제 2 레이저광 (21-2) 을 제 2 결상 유닛 (27-2) 을 향하여 출사하는 것이다. 릴레이 렌즈 광학계 (26-1, 26-2) 는, 제 1 실시형태의 릴레이 렌즈 광학계 (26) 와 동일하게, 적어도 1 개 이상의 주지의 렌즈 등의 광학 부품을 구비하고 있다.
제 1 결상 유닛 (27-1) 은, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 로부터 출사된 제 1 레이저광 (21-1) 을 결상하여 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 유지된 대상물 (200) 에 조사하는 것이다. 제 2 결상 유닛 (27-2) 은, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 로부터 출사된 제 2 레이저광 (21-2) 을 결상하여 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 유지된 대상물 (200) 에 조사하는 것이다. 또한, 결상 유닛 (27-1, 27-2) 은, 편광 빔 스플리터 (24) 에 의해 레이저광 (21) 으로부터 분리된 서로 독립된 레이저광 (21-1, 21-2) 을 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 유지된 대상물 (200) 에 결상한다. 즉, 제 2 실시형태에서는, 레이저광 조사 유닛 (20) 은, 한 번에 2 개의 레이저광 (21-1, 21-2) 을 대상물 (200) 에 조사한다.
각 결상 유닛 (27-1, 27-2) 은, 제 1 실시형태의 결상 유닛 (27) 과 동일하게, 레이저광 (21-1, 21-2) 을 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 에 유지된 대상물 (200) 의 반도체 칩 (202) 에 결상하는 결상 렌즈 (271) 와, 도시되지 않은 렌즈 이동 유닛을 구비한다.
결상 렌즈 (271) 는, 예를 들어, 가공 헤드 (22) 내에 배치되어, 연직 방향과 평행한 Z 축 방향을 따라, 척 테이블 (10) 의 유지면 (11) 과 대향하는 위치에 배치되어 있다. 결상 렌즈 (271) 는, 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 에 대해 레이저광 (21-1, 21-2) 을 결상하여 조사하는 결상 소자이다.
렌즈 이동 유닛은, 결상 렌즈 (271) 와 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 과의 Z 축 방향의 거리를 변경하는 것이다. 제 1 실시형태에서는, 렌즈 이동 유닛은, 결상 렌즈 (271) 를 Z 축 방향과 평행한 레이저광 (21-1, 21-2) 의 광축을 따라 이동시킴으로써, 결상 렌즈 (271) 와 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 과의 거리를 레이저광 (21-1, 21-2) 의 광축을 따라 상대적으로 변경시킨다.
또, 제 2 실시형태에 있어서, 레이저광 조사 유닛 (20) 은, 제 1 레이저광 (21-1) 의 공액면 (301) 과 제 2 레이저광 (21-2) 의 공액면 (302) 이 일치하도록 조정되어 있다. 또, 제 1 레이저광 (21-1) 의 공액면 (301) 과 제 2 레이저광 (21-2) 의 공액면 (302) 을 일치시키기 위해서는, 제 1 레이저광 (21-1) 의 광로 길이와 제 2 레이저광 (21-2) 의 광로 길이가 일치하는 길이가 되도록 광학계를 구성해도 되고, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 와 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 에 표시시키는 위상 패턴을 제어함으로써 공액면 (301, 302) 을 일치시켜도 된다. 또한, 제 2 실시형태에서는, 공액면 (301) 은, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 와 제 1 릴레이 렌즈 광학계 (26-1) 사이에 형성되고, 공액면 (302) 은, 미러 (29-1) 와 제 2 릴레이 렌즈 광학계 (26-2) 사이에 형성된다. 또, 본 발명에 있어서, 제 2 실시형태에서는, 공액면 (301, 302) 을 일치시키지 않아도 되고, 제 1 레이저광 (21-1) 을 조사하는 대상물과, 제 2 레이저광 (21-2) 을 조사하는 대상물의 피조사 영역에 맞추어 각각 공액면 (301, 302) 의 위치를 조정해도 된다.
제 2 실시형태에 있어서, 레이저광 조사 유닛 (20) 은, 척 테이블 (10) 에 유지된 대상물 (200) 에 대해, 대상물 (200) 의 적어도 반도체 칩 (202) 이 흡수성을 갖는 파장의 레이저광 (21-1, 21-2) 을 2 개 조사하여, 반도체 칩 (202) 을 가열하고, 범프 (203) 를 리플로하여, 반도체 칩 (202) 을 기판 (201) 에 실장 (접합 고정) 한다.
제 2 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 는, 편광 빔 스플리터 (24) 에 의해 레이저광 (21) 을 s 편광 (211) 의 제 1 레이저광 (21-1) 과 p 편광 (212) 의 제 2 레이저광 (21-2) 으로 분리한 후, 각각의 편광 성분의 레이저광 (21-1, 21-2) 을 상이한 공간 광 변조기 (25-1, 25-2) 에 입사하고, 공간 광 변조기 (25-1, 25-2) 에 의해 변조된 레이저광 (21-1, 21-2) 을 각각 대상물 (200) 에 조사한다. 그 결과, 제 2 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 는, 대상물 (200) 에 조사되는 레이저광 (21) 의 에너지가 반감되는 것을 억제할 수 있어, 레이저 발진기 (23) 로부터 출사된 레이저광 (21) 을 효율적으로 대상물 (200) 에 조사하는 것이 가능해진다는 효과를 발휘한다.
〔제 3 실시형태〕
제 3 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 를 도면에 기초하여 설명한다. 도 4 는, 제 3 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 4 는, 제 2 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략하며, 도 2 와 동일하게 레이저광 (21) 의 광로의 각 위치의 편광 성분을 적절히 기재하고 있다.
제 3 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 의 레이저광 조사 유닛 (20-2) 은, 제 1 릴레이 렌즈 광학계 (26-1) 와 제 1 결상 유닛 (27-1) 사이와, 제 2 릴레이 렌즈 광학계 (26-2) 와 제 2 결상 유닛 (27-2) 사이의 적어도 일방에 1/2 파장판 (28) 을 배치하는 것 이외에, 제 2 실시형태와 동일하다. 또한, 1/2 파장판 (28) 의 구성은, 제 1 실시형태의 1/2 파장판 (28-1, 28-2) 의 구성과 동일하다.
제 3 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 의 레이저광 조사 유닛 (20-2) 은, 제 2 릴레이 렌즈 광학계 (26-2) 와 제 2 결상 유닛 (27-2) 사이에 1/2 파장판 (28) 을 배치하고 있다. 1/2 파장판 (28) 은, 제 2 레이저광 (21-2) 의 편광 성분을 p 편광 (212) 으로부터 s 편광 (211) 으로 변경한다. 제 3 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 의 레이저광 조사 유닛 (20) 은, 한 번에 2 개의 s 편광 (211) 의 레이저광 (21-1, 21-2) 을 대상물 (200) 에 조사한다.
제 3 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 는, 편광 빔 스플리터 (24) 에 의해 레이저광 (21) 을 s 편광 (211) 의 제 1 레이저광 (21-1) 과 p 편광 (212) 의 제 2 레이저광 (21-2) 으로 분리한 후, 공간 광 변조기 (25-1, 25-2) 에 의해 변조된 레이저광 (21-1, 21-2) 을 각각 대상물 (200) 에 조사하므로, 제 2 실시형태와 동일하게, 레이저 발진기 (23) 로부터 출사된 레이저광 (21) 을 효율적으로 대상물 (200) 에 조사하는 것이 가능해진다는 효과를 발휘한다.
또, 제 3 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 는, 개질층 등을 형성하는 SD (Stealth Dicing) 가공과 같이 편광 방향이 가공 결과에 영향을 미치는 경우에도, 2 개의 레이저광 (21-1, 21-2) 의 편광 방향이 고르게 되어 있으므로, 바람직하게 가공을 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 는, 대상물이 투과성을 갖는 파장의 레이저광을 대상물의 내부에 집광시켜, 대상물의 내부에 개질층 등을 형성하는 SD 가공에 사용되어도 된다.
〔변형예〕
변형예에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 를 도면에 기초하여 설명한다. 도 5 는, 제 1 실시형태의 변형예에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 6 은, 제 2 실시형태의 변형예에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 7 은, 제 3 실시형태의 변형예에 관련된 레이저광 조사 장치의 레이저광 조사 유닛 등의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 5, 도 6 및 도 7 은, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 붙이고 설명을 생략하며, 도 2 와 동일하게 레이저광 (21) 의 광로의 각 위치의 편광 성분을 적절히 기재하고 있다.
또한, 도 5, 도 6 및 도 7 에 나타내는 변형예에 관련된 레이저광 조사 장치 (1) 는, 결상 유닛 (27, 27-1, 27-2) 을 구비하지 않고, 레이저광 (21-1, 21-2) 의 광학 특성을 변조하여 출사하는 공간 광 변조기 (25-1, 25-2) 의 표시면 (251) 에 결상 기능을 갖는 위상 패턴을 표시함으로써, 레이저광 (21-1, 21-2) 을 결상하여 대상물 (200) 에 조사한다. 이 때문에, 도 5 에 나타내는 변형예에서는, 제 2 편광 빔 스플리터 (24-2) 에 의해 합성된 레이저광 (21) 을 결상하여 대상물 (200) 에 조사하는 결상 유닛이, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 의 결상 기능 및 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 의 결상 기능이다. 또, 도 6 및 도 7 에 나타내는 변형예에서는, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 로부터 출사된 제 1 레이저광 (21-1) 을 결상하여 대상물 (200) 에 조사하는 제 1 결상 유닛이, 제 1 공간 광 변조기 (25-1) 의 결상 기능이고, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 로부터 출사된 제 2 레이저광 (21-2) 을 결상하여 대상물 (200) 에 조사하는 제 2 결상 유닛이, 제 2 공간 광 변조기 (25-2) 의 결상 기능이다. 또한, 도 5, 도 6 및 도 7 에 나타낸 변형예에서는, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태와 동일하게, 결상 유닛 (27, 27-1, 27-2) 을 구비해도 된다. 즉, 본 발명에서는, 결상 유닛 (27, 27-1, 27-2) 과, 공간 광 변조기 (25-1, 25-2) 의 적어도 일방이, 레이저광 (21, 21-1, 21-2) 을 결상하면 된다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 골자를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.
1 : 레이저광 조사 장치
21 : 레이저광
21-1 : 제 1 레이저광 (레이저광)
21-2 : 제 2 레이저광 (레이저광)
23 : 레이저 발진기
24 : 편광 빔 스플리터
24-1 : 제 1 편광 빔 스플리터
24-2 : 제 2 편광 빔 스플리터
25-1 : 제 1 공간 광 변조기 (결상 유닛, 제 1 결상 유닛)
25-2 : 제 2 공간 광 변조기 (결상 유닛, 제 2 결상 유닛)
27 : 결상 유닛
27-1 : 제 1 결상 유닛
27-2 : 제 2 결상 유닛
28-1 : 제 1 1/2 파장판
28-2 : 제 2 1/2 파장판
200 : 대상물
211 : s 편광
212 : p 편광

Claims (5)

  1. 레이저광을 대상물에 조사하는 레이저광 조사 장치로서,
    그 레이저광을 출사하는 레이저 발진기와,
    그 레이저 발진기로부터 출사된 레이저광의 편광 성분을 p 편광과 s 편광으로 분리하는 제 1 편광 빔 스플리터와,
    그 제 1 편광 빔 스플리터에 의해 분리된 일방의 편광 성분을 입사시키고, 입사된 그 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 1 공간 광 변조기와,
    그 제 1 편광 빔 스플리터에 의해 분리된 타방의 편광 성분을 입사시키고, 입사된 그 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 2 공간 광 변조기와,
    그 제 1 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 투과시키고, 그 제 2 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 반사시킴으로써, 그 제 1 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광과 그 제 2 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 합성시키는 제 2 편광 빔 스플리터와,
    그 제 2 편광 빔 스플리터에 의해 합성된 레이저광을 결상하여 그 대상물에 조사하는 결상 유닛을 구비한 레이저광 조사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    그 제 1 편광 빔 스플리터와 그 제 1 공간 광 변조기 사이에 배치 형성되는 제 1 1/2 파장판과,
    그 제 1 편광 빔 스플리터와 그 제 2 공간 광 변조기 사이에 배치 형성되는 제 2 1/2 파장판을 추가로 구비한, 레이저광 조사 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    그 결상 유닛은, 그 제 1 공간 광 변조기의 결상 기능 및 그 제 2 공간 광 변조기의 결상 기능인 레이저광 조사 장치.
  4. 레이저광을 대상물에 조사하는 레이저광 조사 장치로서,
    그 레이저광을 출사하는 레이저 발진기와,
    그 레이저 발진기로부터 출사된 레이저광의 편광 성분을 p 편광과 s 편광으로 분리하는 편광 빔 스플리터와,
    그 편광 빔 스플리터에 의해 분리된 일방의 편광 성분을 입사시키고, 입사된 그 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 1 공간 광 변조기와,
    그 편광 빔 스플리터에 의해 분리된 타방의 편광 성분을 입사시키고, 입사된 그 레이저광을 위상 패턴에 따라 변조하여 출사하는 제 2 공간 광 변조기와,
    그 제 1 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 결상하여 그 대상물에 조사하는 제 1 결상 유닛과,
    그 제 2 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을 결상하여 그 대상물에 조사하는 제 2 결상 유닛을 구비한 레이저광 조사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    그 제 1 결상 유닛이, 그 제 1 공간 광 변조기의 결상 기능이고, 그 제 2 결상 유닛이, 그 제 2 공간 광 변조기의 결상 기능인 레이저광 조사 장치.
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