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JP2010044272A - Laser radiation device - Google Patents

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JP2010044272A JP2008209082A JP2008209082A JP2010044272A JP 2010044272 A JP2010044272 A JP 2010044272A JP 2008209082 A JP2008209082 A JP 2008209082A JP 2008209082 A JP2008209082 A JP 2008209082A JP 2010044272 A JP2010044272 A JP 2010044272A
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Omron Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam projection device capable of projecting a laser beam having a sufficient light amount for an object to be processed and having an arbitrary cross-sectional shape without being restricted by the wavelength of the laser beam used. <P>SOLUTION: Output light from a laser light source (1) is radiated on a mirror array of a DMD (2), and its reflected diffraction light is focused on the object to be processed (8) by a condensing lens (3) and an objective lens (4). The DMD (2) is inclined at an appropriate angle (β) so that the light that has passed through the mirror array is not split into two. Thereby, the light that has passed through the mirror array can be transmitted to the object to be processed efficiently without being split into two. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ照射を利用した各種の加工(例えば、加熱、溶融、気化、切断、露光記録、CVD(Chemical Vapor Deposition)等々)に好適なレーザ照射装置に係り、特に、デジタル・マイクロミラー・デバイス(以下、「DMD」と言う)を使用することにより、レーザ光源からの光を対象物上に所望の断面形状に整形して照射可能としたレーザ照射装置に関する。   The present invention relates to a laser irradiation apparatus suitable for various types of processing using laser irradiation (for example, heating, melting, vaporization, cutting, exposure recording, CVD (Chemical Vapor Deposition), etc.), and in particular, a digital micromirror, The present invention relates to a laser irradiation apparatus that uses a device (hereinafter referred to as “DMD”) to irradiate light from a laser light source in a desired cross-sectional shape on an object.

DMDを使用することにより、レーザ光源からの光を対象物上に所望の断面形状に整形して照射可能としたレーザ照射装置は、従来より知られている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a laser irradiation apparatus that can irradiate light from a laser light source into a desired cross-sectional shape on a target by using a DMD is known (see, for example, Patent Document 1).

同文献1に記載されたレーザ照射装置の代表例が図12に示されている。同図に示されるように、このレーザ照射装置(同文献では、「レーザ加工装置」と称される)は、レーザビームを発するレーザ光源101と、加工対象となる試料が載置される試料テーブル108と、試料テーブル108の真上にあって、その基準平面(初期姿勢にある一連のマイクロミラーの反射面により定義される)を下向きにしてほぼ水平姿勢で配置されたDMD103と、試料上のレーザ照射状態をモニタするための第1撮像素子110と、照射レーザビームをモニタするための第2撮像素子114とを有する。   A typical example of the laser irradiation apparatus described in the document 1 is shown in FIG. As shown in the figure, this laser irradiation device (referred to as “laser processing device” in the same document) includes a laser light source 101 that emits a laser beam and a sample table on which a sample to be processed is placed. 108, a DMD 103 that is directly above the sample table 108 and is arranged in a substantially horizontal posture with its reference plane (defined by the reflecting surfaces of a series of micromirrors in the initial posture) facing downward, It has the 1st image pick-up element 110 for monitoring a laser irradiation state, and the 2nd image pick-up element 114 for monitoring an irradiation laser beam.

当業者にはよく知られているように、DMD103の基板上には、多数のマイクロミラーを縦横に配置してなるミラーアレイが設けられており、このミラーアレイを構成する各マイクロミラーのそれぞれは、外部から与えられる電気信号によって、少なくとも、初期姿勢と1又は2以上の傾き姿勢とを選択的にとることが可能とされている。   As is well known to those skilled in the art, a mirror array comprising a number of micromirrors arranged vertically and horizontally is provided on the substrate of the DMD 103, and each of the micromirrors constituting this mirror array is It is possible to selectively take at least an initial posture and one or more tilt postures by an electrical signal given from the outside.

例えば、図示のDMD103の場合には、大きさが10μm角で表面に金属膜が蒸着されるなどして高効率の反射面とされた傾動可能なマイクロミラーが、800×600個、アレイ状に配列され、それぞれが基準平面(初期姿勢にある一連のマイクロミラーの反射面により定義される)に対して±12度の傾斜角で傾動可能とされている。   For example, in the case of the DMD 103 shown in the figure, 800 × 600 tiltable micromirrors having a size of 10 μm square and a highly efficient reflecting surface formed by depositing a metal film on the surface are arranged in an array. They are arranged so that each can be tilted at an inclination angle of ± 12 degrees with respect to a reference plane (defined by a reflecting surface of a series of micromirrors in an initial posture).

レーザ光源101とDMD103との間には、レーザ光源101からの光を加工して照明用のレーザビームB1を得るための照明光学系102が介在されている。照明光学系102は、レーザ光源101から発せられるレーザビームを断面強度分布が均一化された略平行光束とする光学系からなり、例えば、フライアイレンズ、回折素子、非球面レンズ、カレイド型ロッドを用いたもの等、種々の構成が知られている。   Between the laser light source 101 and the DMD 103, an illumination optical system 102 for processing the light from the laser light source 101 to obtain a laser beam B1 for illumination is interposed. The illumination optical system 102 is an optical system that converts a laser beam emitted from the laser light source 101 into a substantially parallel light beam with a uniform cross-sectional intensity distribution. For example, a fly-eye lens, a diffraction element, an aspheric lens, and a kaleido rod are used. Various configurations such as those used are known.

DMD103と試料テーブル108との間には、集光レンズ104と対物レンズ105とハーフミラー106とを含んで構成される同軸落射型の投射光学系が設けられている。この投射光学系は、照明光学系102から到来するレーザビームB1のうちで、傾き姿勢にあるマイクロミラーで反射されて生じたレーザビームB11のみを、集光レンズ104、ハーフミラー106、及び対物レンズ105を介して、試料テーブル108上の試料(図示せず)へと導くように構成されている。なお、符号107が付されているのは、試料照明用の照明器である。   Between the DMD 103 and the sample table 108, a coaxial incident type projection optical system including a condenser lens 104, an objective lens 105, and a half mirror 106 is provided. This projection optical system uses only the laser beam B11 that is generated by being reflected by the tilted micromirror among the laser beam B1 coming from the illumination optical system 102, and the condensing lens 104, the half mirror 106, and the objective lens. It is configured to lead to a sample (not shown) on the sample table 108 via 105. Reference numeral 107 denotes an illuminator for sample illumination.

試料テーブル108上の試料(図示せず)からの光は、対物レンズ105を逆行してハーフミラー106に至り、ここで直角に向きを変えられたのち、撮像光学系109を介して第1撮像素子110へと入射され、映像信号に変換される。この映像信号は、第1画像処理部111にて所定の画像処理が施されることにより、DMD103のマイクロミラー傾き制御に供されるべき第1の制御信号と、コントローラ116に供されるべき第2の制御信号とに変換される。   Light from a sample (not shown) on the sample table 108 travels back through the objective lens 105 to reach the half mirror 106, where the direction is changed at a right angle, and then the first imaging is performed via the imaging optical system 109. The light enters the element 110 and is converted into a video signal. The video signal is subjected to predetermined image processing in the first image processing unit 111, whereby the first control signal to be used for the micromirror tilt control of the DMD 103 and the first control signal to be supplied to the controller 116. 2 control signals.

コントローラ116は、第2の制御信号に基づいて現在位置を確認しつつ、アクチュエータドライバ117を介して2軸変位アクチュエータ118を駆動することにより、DMD103の水平面内におけるXY位置を制御する。   The controller 116 controls the XY position of the DMD 103 in the horizontal plane by driving the biaxial displacement actuator 118 via the actuator driver 117 while confirming the current position based on the second control signal.

DMD103と第2撮像素子114との間には、照明光学系102から到来するレーザビームB1のうちで、傾き姿勢にあるマイクロミラーで反射されて生じたレーザビームB12のみを第2撮像素子114へと導くためのリレー光学系112及び減衰フィルタ113が設けられている。   Between the DMD 103 and the second image sensor 114, only the laser beam B 12 that is generated by being reflected by the micromirror in an inclined posture among the laser beams B 1 coming from the illumination optical system 102 is sent to the second image sensor 114. Relay optical system 112 and attenuation filter 113 are provided.

第2撮像素子114に入射されたレーザビームB12は、ここで映像信号に変換される。この映像信号は、第2画像処理部115へと送られて、制御装置に供されるべき第3の制御信号に変換される。この第3の制御信号に基づいて、コントローラ116は、DMD103のミラーアレイを構成する個々のマイクロミラーの劣化を診断する。この診断結果に応じて、レーザ光源101の駆動態様が制御される。   The laser beam B12 incident on the second image sensor 114 is converted into a video signal here. This video signal is sent to the second image processing unit 115 and converted into a third control signal to be provided to the control device. Based on the third control signal, the controller 116 diagnoses the deterioration of the individual micromirrors constituting the mirror array of the DMD 103. The driving mode of the laser light source 101 is controlled according to the diagnosis result.

このように、上述のレーザ照射装置(レーザ加工装置)にあっては、DMD103のミラーアレイ上に配列された傾動可能なマイクロミラーのうちで、傾き姿勢にあるもののみが、光源から到来するレーザビームを投射光学系を構成する集光レンズ104の光軸方向へと正確に指向させるように構成することで、光源から到来するレーザビームを第1の傾き姿勢にある一群のマイクロミラーの配列パターンに対応する断面形状に整形して、試料上に照射可能とするものである。   As described above, in the laser irradiation apparatus (laser processing apparatus) described above, only the tiltable micromirrors arranged on the mirror array of the DMD 103 are tilted and the lasers coming from the light source. An arrangement pattern of a group of micromirrors in a first tilt posture with a laser beam coming from the light source by accurately directing the beam in the direction of the optical axis of the condenser lens 104 constituting the projection optical system The sample is shaped into a cross-sectional shape corresponding to the above, and the sample can be irradiated.

なお、上述のDMDのミラー傾き制御によるビーム断面形状制御は、図13に示される如き、従来のレーザCVD装置にも応用が期待されている。すなわち、図において、201はレーザ光源、202はレーザ光源201から発せられる光を減衰させるための減衰器、203は減衰された光を均一な断面強度を有する照明光に変換するための照明光学系、204は照明光の断面形状を整形するためのスリット、205は集光レンズ、206は対物レンズ、207は目的とする被着金属を含むガスを加工対象部位に供給するためのガス供給器具、208は被加工物、209は被加工物が載置される移動ステージである。   It should be noted that the beam cross-sectional shape control by DMD mirror tilt control described above is expected to be applied to a conventional laser CVD apparatus as shown in FIG. That is, in the figure, 201 is a laser light source, 202 is an attenuator for attenuating light emitted from the laser light source 201, and 203 is an illumination optical system for converting the attenuated light into illumination light having a uniform cross-sectional intensity. , 204 is a slit for shaping the cross-sectional shape of the illumination light, 205 is a condensing lens, 206 is an objective lens, 207 is a gas supply device for supplying a gas containing a target metal to be processed to a processing target site, Reference numeral 208 denotes a workpiece, and 209 denotes a moving stage on which the workpiece is placed.

そして、図13に示される装置において、レーザ光源201に代えて、上述のDMDのミラー傾き制御によるビーム断面形状制御を採用すれば、レーザ光源からの光を被加工物208上に所望の断面形状に整形して照射可能となり、スリット204の開閉と移動ステージ209の移動とを連動しつつ、被加工物208上にレーザビーム描画を行うようした従来例に比べて、装置の構成が簡素化されると共に、描画精度及び描画速度の向上を図ることができるであろう。
特開2006−227198号公報
In the apparatus shown in FIG. 13, if the beam cross-sectional shape control based on the above-described DMD mirror tilt control is adopted instead of the laser light source 201, the desired cross-sectional shape of the light from the laser light source is applied to the workpiece 208. Compared with the conventional example in which laser beam drawing is performed on the workpiece 208 while interlocking the opening / closing of the slit 204 and the movement of the moving stage 209, the configuration of the apparatus is simplified. In addition, the drawing accuracy and drawing speed can be improved.
JP 2006-227198 A

ところで、DMD103は、多数の傾動可能なマイクロミラーを基準平面上に整然と配列したものであるから、単なるマイクロミラーの集合体としての性質と、多数のマイクロミラーが集合してなる回折格子としての性質との双方を備えている。   By the way, since the DMD 103 is a system in which a large number of tiltable micromirrors are regularly arranged on a reference plane, the DMD 103 has a property as a mere assembly of micromirrors and a property as a diffraction grating in which a large number of micromirrors are assembled. And both.

単なるマイクロミラーの集合体としての性質は、個々のマイクロミラーの反射面において、レーザビームの入射角と出射角とが略等しくなる方向にパワーが偏向される現象として発現する。   The property as a mere micromirror assembly is manifested as a phenomenon in which the power is deflected in the direction in which the incident angle and the outgoing angle of the laser beam are approximately equal on the reflecting surface of each micromirror.

一方、多数のマイクロミラーが集合してなる回折格子としての性質は、マイクロミラーが配列される基準平面の面内方向の成分に関して、入射光の波数ベクトルと一連のマイクロミラーの周期性による波数ベクトルとの和が出射光の波数ベクトルに等しくなる現象として発現する。   On the other hand, the properties of a diffraction grating made up of a large number of micromirrors are that the wavenumber vector of incident light and the periodicity of a series of micromirrors are related to the in-plane direction component of the reference plane where the micromirrors are arranged Appears as a phenomenon in which the sum of and becomes equal to the wave number vector of the emitted light.

すなわち、数式で表すと、

Λsin(2α)=mλ

v=w=13.68μm

Λ2=v2+w2

という関係が成り立つ。ここで、Λはマイクロミラーの配列ピッチ、2αはマイクロミラーの配列される基準平面に対する入射角、mは任意の整数、λはレーザ光源101から出射されたレーザ光の波長である。
In other words, when expressed in mathematical formulas:

Λsin (2α) = mλ

v = w = 13.68 μm

Λ 2 = v 2 + w 2

This relationship holds. Here, Λ is the arrangement pitch of the micromirrors, 2α is the incident angle with respect to the reference plane on which the micromirrors are arranged, m is an arbitrary integer, and λ is the wavelength of the laser light emitted from the laser light source 101.

ミラーアレイは、多数のマイクロミラーを集合してなる回折格子としての性質があることから、ミラーアレイの各マイクロミラーで反射される光は、特定の1方向にのみ出射するのではなくて、回折次数mの値に応じた分散傾向をもって、一連の角度に出射する。   Since the mirror array has the property of a diffraction grating made up of a large number of micromirrors, the light reflected by each micromirror of the mirror array is not emitted only in one specific direction, but is diffracted. The light is emitted at a series of angles with a dispersion tendency corresponding to the value of the order m.

ここで、回折次数mは、

Λ{sin(2α+β)−sinβ}=mλ

として表すことができ、この回折次数mの値が整数となるようにレーザビームの波長λを選択すると、上記の反射光の強度は、互いに等しい角度を隔てた幾つかの離散的な出射角度に集中する。ここで、vとwは、可動ミラー面の縦方向のピッチと横方向のピッチである(後述する図2参照)。
Here, the diffraction order m is

Λ {sin (2α + β) −sinβ} = mλ

When the wavelength λ of the laser beam is selected so that the value of the diffraction order m is an integer, the intensity of the reflected light is divided into several discrete emission angles separated from each other by the same angle. concentrate. Here, v and w are the vertical pitch and the horizontal pitch of the movable mirror surface (see FIG. 2 described later).

そのため、従来のDMD製品にあっては、入射光と出射光との間における光の伝達効率を良好なものとするために、使用されるレーザビームの波長λには、DMD製品毎に推奨値が決められている。例えば、米国テキサスインスツルメンツ社の1つのDMD製品の場合には、使用波長λは550nmが推奨値となるように、各パラメータの値が決められている。   Therefore, in the conventional DMD product, in order to improve the light transmission efficiency between the incident light and the emitted light, the wavelength λ of the laser beam used is recommended for each DMD product. Is decided. For example, in the case of one DMD product of Texas Instruments Inc., the value of each parameter is determined so that the use wavelength λ is a recommended value of 550 nm.

一方、この種のレーザ照射装置における使用レーザの波長は、被加工物の加工部分の材質を考慮した上で、加工効率が最良となる値に選ばれる。例えば、ガラス基板に塗布されたフォトレジスト膜を加工する場合は、パルス幅が数ナノ秒程度でピーク出力が数メガワット(MW)程度のYAGレーザ(波長λ1=1.064μm)、その第2、第3、第4高調波(それぞれ波長λ2=532nm、λ3=355nm、λ4=266nm)が、レーザ光源として好ましい。   On the other hand, the wavelength of the laser used in this type of laser irradiation apparatus is selected to have the best processing efficiency in consideration of the material of the processed portion of the workpiece. For example, when processing a photoresist film coated on a glass substrate, a YAG laser (wavelength λ1 = 1.004 μm) having a pulse width of about several nanoseconds and a peak output of about several megawatts (MW), Third and fourth harmonics (wavelengths λ2 = 532 nm, λ3 = 355 nm, and λ4 = 266 nm, respectively) are preferable as the laser light source.

しかし、DMD製品として上述のテキサスインスツルメンツ社のDMDを使用し、レーザ光源101として加工に好ましいYAGレーザの第3高調波(λ3=355nm)を使用すると、回折次数mは、

α=12°

λ=0.355μm

∴ m=22.2

となり、整数とはならない。
However, when the above-mentioned Texas Instruments DMD is used as a DMD product and the third harmonic of a YAG laser (λ3 = 355 nm) preferable for processing is used as the laser light source 101, the diffraction order m is

α = 12 °

λ = 0.355μm

M m = 22.2

And not an integer.

この場合には、第22次モードと第23次モードが励起されることで、DMDからは2本の回折光線が出射されるが、第22次の回折光線の2αは23.8度、第23次の回折光線の2αは25.0度となって、これらの回折光線は、互いに角度1.2度をなすため、焦点距離が200mmの集光レンズ104と焦点距離が4mmの対物レンズ105とを、両者の間隔が200mmになるように配置した投射光学系を例に取ると、回折光線は対物レンズ105で互いに4.2mmの間隔に集光することとなる。   In this case, two diffracted rays are emitted from the DMD by exciting the 22nd order mode and the 23rd order mode, but 2α of the 22nd order diffracted ray is 23.8 degrees, The 23rd-order diffracted light beam 2α is 25.0 degrees, and these diffracted light beams form an angle of 1.2 degrees with each other. Therefore, the converging lens 104 with a focal length of 200 mm and the objective lens 105 with a focal length of 4 mm. Are taken as an example of a projection optical system arranged so that the distance between them is 200 mm, the diffracted light beams are condensed at an interval of 4.2 mm by the objective lens 105.

そのため、対物レンズ105として、例えば、開口数が0.42、すなわち、瞳の直径が3.4mm(=4mm×0.42×2)のものを選ぶと、2本の回折光線は、同時に瞳を通過できないため、かなりの光量が瞳で蹴られ、光源の光量を余程増大させない限り、十分な光量によるレーザ投射ができないと言う問題点がある。   Therefore, for example, when an objective lens 105 having a numerical aperture of 0.42, that is, a pupil diameter of 3.4 mm (= 4 mm × 0.42 × 2) is selected, two diffracted rays are simultaneously reflected in the pupil. Therefore, a considerable amount of light is kicked by the pupil, and there is a problem that laser projection with a sufficient amount of light cannot be performed unless the light amount of the light source is increased excessively.

加えて、従来のDMDを利用したレーザ照射装置にあっては、その実用化にあたっては、以下に述べるように、調光技術上の問題点、CVDに適用した場合における膜厚制御上の問題点、及びレーザ光源の利用効率上の問題点も指摘されていた。   In addition, in the conventional laser irradiation apparatus using DMD, as described below, there are problems in light control technology, problems in film thickness control when applied to CVD, as described below. In addition, a problem in the utilization efficiency of the laser light source has been pointed out.

[調光技術上の問題点]
従来のDMDを使用したレーザ照射装置における光量制御(調光)は、光の吸収を利用した減衰器により行われていたため、耐久性の関係で使用できる光量が限られていた。減衰器としては、光の偏光を利用したタイプのものもあるが、そのような減衰器は、楕円偏光には対応できないという欠点があった。さらに、光の吸収を利用したタイプのもの、又は光の偏光を利用したタイプのもの、のいずれにあっても、レーザビームの直径を超える寸法の部品を機械的に動かさなければならないため、調光に時間がかかり、調光応答性が悪いと言う問題点があった。
[Problems in light control technology]
Since light amount control (dimming) in a laser irradiation apparatus using a conventional DMD is performed by an attenuator using light absorption, the amount of light that can be used is limited due to durability. Some attenuators use light polarization, but such attenuators have a drawback that they cannot cope with elliptically polarized light. In addition, whether it is a type that utilizes light absorption or a type that utilizes light polarization, a component having a dimension exceeding the diameter of the laser beam must be mechanically moved. There was a problem that light took time and dimming response was poor.

[CVDに適用した場合における膜厚制御上の問題点]
CVDにおいては、時間の経過とともに、まず核となる粒子が被加工物上に点在するようになり、次にその核を起点に塊が成長し、最後に塊同士が繋がることで膜が形成される。そのため、DMDを使用したレーザ照射装置であっても、一定の領域に均質な成膜を行うためには、レーザ照射を行ないながら、被加工物を移動ステージで移動させると言った複雑な制御を行わねばならないと言う問題点があった。
[Problems in film thickness control when applied to CVD]
In CVD, with the passage of time, first, particles that become nuclei are scattered on the workpiece, then lumps grow from the nuclei, and finally the lumps are connected to form a film. Is done. Therefore, even in a laser irradiation apparatus using DMD, in order to perform uniform film formation in a certain region, complicated control such as moving a workpiece on a moving stage while performing laser irradiation is performed. There was a problem that it had to be done.

[レーザ光源の利用効率上の問題点]
従来のDMDを使用したレーザ照射装置にあっては、ミラーアレイ上のどのマイクロミラーが投射ONとなる傾き姿勢になった場合にも、その影響が出射光に現れるようにするために、常に、ミラーアレイ上のマイクロミラーの全てをレーザ光源からの光で照明するように構成されていた。そのため、光源からの光量が相当に無駄に消費されると言う問題点があった。
[Problems in laser light source utilization efficiency]
In the laser irradiation apparatus using the conventional DMD, in order to make the influence appear in the emitted light even when any micromirror on the mirror array is in an inclined posture where the projection is turned on, always, All of the micromirrors on the mirror array were configured to be illuminated with light from a laser light source. For this reason, there has been a problem that the amount of light from the light source is consumed considerably.

この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、使用されるレーザビームの波長に制約を受けることなく、被加工物に対して十分な光量を有しかつ任意の断面形状を有するレーザビームを投射することが可能なレーザビーム投射装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a sufficient amount of light to the workpiece without being restricted by the wavelength of the laser beam used. And it is providing the laser beam projection apparatus which can project the laser beam which has arbitrary cross-sectional shapes.

この発明の他の目的とするところは、レーザ光源が円偏光か楕円偏光かと言った偏光特性の相違に拘わらず、レーザビームを高速に調光することが可能なレーザ投射装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a laser projection apparatus capable of dimming a laser beam at high speed regardless of the difference in polarization characteristics such as whether the laser light source is circularly polarized light or elliptically polarized light. is there.

この発明の他の目的とするところは、例えばCVDプロセスに適用した場合であれば、被加工物上に均一な膜厚をもって成膜を行うことが可能なレーザ投射装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a laser projection apparatus capable of forming a film with a uniform film thickness on a workpiece, for example, when applied to a CVD process.

この発明の他の目的とするところは、ミラーアレイを無駄に照明しないことにより、光源の低消費電力化が可能なレーザ投射装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a laser projection device capable of reducing the power consumption of a light source by not illuminating a mirror array.

この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。   Other objects and operational effects of the present invention will be easily understood by those skilled in the art by referring to the following description of the specification.

上述の技術的課題は、以下の構成を有するレーザ投射装置により解決することができると考えられる。   It is considered that the above technical problem can be solved by a laser projection apparatus having the following configuration.

すなわち、この発明に係るレーザ投射装置は、対物レンズと、前記対物レンズと光軸を共有する集光レンズと、多数のマイクロミラーで構成されるミラーアレイがピッチΛで配列され、かつ初期姿勢にある一連のミラーアレイの反射面により基準平面が定義されたDMDと、前記DMDのミラーアレイを照明するレーザ光源とを包含する。   That is, the laser projection device according to the present invention includes an objective lens, a condenser lens sharing an optical axis with the objective lens, and a mirror array composed of a number of micromirrors arranged at a pitch Λ and in an initial posture. It includes a DMD in which a reference plane is defined by a reflecting surface of a series of mirror arrays, and a laser light source that illuminates the mirror array of the DMD.

前記DMDは、前記基準平面が、前記集光レンズと正対する面に対して角度βをなすように位置決めされ、さらに前記ミラーアレイを構成する各マイクロミラーのそれぞれは、前記基準平面に対応する初期姿勢と、前記基準平面から前記角度βと同じ方向へとさらに角度αだけ傾けられた傾き姿勢とに、個別に切替制御可能とされている。   The DMD is positioned so that the reference plane forms an angle β with respect to the plane facing the condenser lens, and each of the micromirrors constituting the mirror array has an initial value corresponding to the reference plane. Switching control can be individually performed between a posture and a tilted posture inclined further by the angle α in the same direction as the angle β from the reference plane.

前記レーザ光源は、前記光軸に対して、前記角度βと同じ方向へ角度(2α+2β)をなす方向から前記ミラーアレイを照明するように仕組まれており、さらに前記レーザ光源から出射される光の波長をλとおいたとき、

Λ{sin(2α+β)−sinβ}=mλ

を満たす回折次数mが整数となるように、前記角度βの値が決められている。
The laser light source is structured so as to illuminate the mirror array from a direction that forms an angle (2α + 2β) in the same direction as the angle β with respect to the optical axis. Further, the laser light source further emits light emitted from the laser light source. When the wavelength is λ,

Λ {sin (2α + β) −sinβ} = mλ

The value of the angle β is determined so that the diffraction order m satisfying the equation becomes an integer.

このような構成によれば、角度βという任意に選べるパラメータを有するため、波長λの値に拘わらず、回折次数mを必ず整数に取ることができる。ゆえに、形状の転写に係るレーザビームが1本だけとなり、対物レンズで蹴られることなく、加工に利用できる。そのため、使用されるレーザビームの波長に制約を受けることなく、被加工物に対して十分な光量を有しかつ任意の断面形状を有するレーザビームを投射することが可能となる。   According to such a configuration, since the angle β can be arbitrarily selected, the diffraction order m can always be an integer regardless of the value of the wavelength λ. Therefore, there is only one laser beam for transferring the shape, and it can be used for processing without being kicked by the objective lens. Therefore, it is possible to project a laser beam having a sufficient amount of light and an arbitrary cross-sectional shape to the workpiece without being restricted by the wavelength of the laser beam used.

また、上述の発明において、前記回折次数mが前記角度βの絶対値を最小にとる整数となるように、前記角度βの値が決められていれば、ミラーアレイは、集光レンズや対物レンズにほぼ正対する。ゆえに、ミラーアレイの像は、被加工物にピントずれなく結ばれる。   In the above-described invention, if the value of the angle β is determined so that the diffraction order m is an integer that minimizes the absolute value of the angle β, the mirror array can be a condensing lens or an objective lens. Is almost directly opposite. Therefore, the image of the mirror array is connected to the workpiece without being out of focus.

また、上述の発明において、前記ミラーアレイ上の描画対象領域内に存在するマイクロミラーを、前記初期姿勢と前記傾き姿勢との間で、前記DMDのほぼ最大駆動周波数で切り替えると共に、前記初期姿勢にある時間と前記傾き姿勢にある時間との比を操作するようにすれば、ミラーアレイを通過する光の減衰率を自由に制御できる。そのため、レーザ光源が円偏光か楕円偏光かと言った偏光特性の相違に拘わらず、レーザビームを高応答に調光することが可能となる。   In the above-described invention, the micromirror existing in the drawing target area on the mirror array is switched between the initial posture and the tilt posture at the substantially maximum driving frequency of the DMD, and the initial posture is changed. By manipulating the ratio between a certain time and the time in the tilted posture, the attenuation rate of light passing through the mirror array can be freely controlled. Therefore, the laser beam can be dimmed with high response regardless of the difference in polarization characteristics such as whether the laser light source is circularly polarized light or elliptically polarized light.

また、上述の発明において、前記ミラーアレイ上の描画対象領域内に存在するマイクロミラーを、複数のマイクロミラー塊に分けると共に、それらのマイクロミラー塊をその配列の順にかつ所定の遅れ時間をもって、塊単位で、初期姿勢、傾き姿勢、初期姿勢の如く姿勢変化させつつ全体として波状動作を生成することにより、前記描画対象領域内を前記傾き姿勢にあるマイクロミラー塊が所定速度で移動するようにすれば、特にCVDなどの加工で均一な膜厚を有する成膜加工が実現できる。   In the above invention, the micromirrors existing in the drawing target area on the mirror array are divided into a plurality of micromirror blocks, and the micromirror blocks are grouped in the order of arrangement and with a predetermined delay time. By generating a wavy motion as a whole while changing the posture in units such as the initial posture, the tilt posture, and the initial posture, the micromirror mass in the tilt posture is moved at a predetermined speed in the drawing target area. For example, a film forming process having a uniform film thickness can be realized by a process such as CVD.

さらに、前記描画対象領域は複数の小領域に区画されると共に、前記波状動作を個々の小領域毎に生成することにより、前記描画対象領域内を前記傾き姿勢にある複数のマイクロミラー塊が同時に移動するようにすれば、被加工物の複数の領域で同時に光を走査させることで、並列に加工を実行でき、これにより加工時間を短縮することができる。   Furthermore, the drawing target area is divided into a plurality of small areas, and the wavy motion is generated for each small area, so that a plurality of micromirror masses in the inclined posture are simultaneously formed in the drawing target area. If it moves, by simultaneously scanning light in a plurality of regions of the workpiece, it is possible to execute the processing in parallel, thereby shortening the processing time.

さらに、上述の発明において、前記レーザ光源と前記DMDとの間にビーム走査機構を介在させることにより、前記ミラーアレイを構成するマイクロミラーのうちで、任意のマイクロミラー又はマイクロミラー群を選択的に照明可能とすることにより、光量が無駄になることを排除して、光源の低消費電力化が可能となる。   Furthermore, in the above-described invention, by interposing a beam scanning mechanism between the laser light source and the DMD, an arbitrary micromirror or micromirror group is selectively selected from among the micromirrors constituting the mirror array. By enabling illumination, it is possible to reduce the power consumption of the light source by eliminating wasted light.

この発明に係るレーザ投射装置によれば、角度βという任意に選べるパラメータを有するため、必ず回折次数mを整数に取ることができる。ゆえに、形状の転写に係るレーザビームが1本だけとなり、対物レンズで蹴られることなく、加工に利用できる。そのため、使用されるレーザビームの波長に制約を受けることなく、被加工物に対して十分な光量を有しかつ任意の断面形状を有するレーザビームを投射することが可能となる。   Since the laser projection apparatus according to the present invention has an arbitrarily selectable parameter such as the angle β, the diffraction order m can always be an integer. Therefore, there is only one laser beam for transferring the shape, and it can be used for processing without being kicked by the objective lens. Therefore, it is possible to project a laser beam having a sufficient amount of light and an arbitrary cross-sectional shape to the workpiece without being restricted by the wavelength of the laser beam used.

以下に、この発明に係るレーザ投射装置の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら、詳細に説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a laser projection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明に係るレーザ投射装置(レーザCVD装置)の第1実施形態の構成図が図1に示されている。同図に示されるように、このレーザ投射装置100は、光軸B1であるレーザビームを発するレーザ光源(この例では、光源自体と照明光学系との双方を含む)1と、加工対象となる被加工物が載置される被加工物テーブル8と、被加工物テーブル8の真上にあって、その基準平面(初期姿勢にある一連のマイクロミラーの反射面により定義される)P4を水平面P3に対して時計回りに角度βだけ傾斜させて配置されたDMD2と、後述する減衰率の計算に必要な投射レーザビームをモニタするための光検出器6と、加工に利用しない光を安全に熱に変換するためのレーザ吸収器7と、CVD原料ガスを被加工物テーブル8上の被加工物(図示せず)の加工箇所に供給するためのガス供給器具5とを有する。   A block diagram of a first embodiment of a laser projection apparatus (laser CVD apparatus) according to the present invention is shown in FIG. As shown in the figure, this laser projection device 100 is a laser light source (including both the light source itself and the illumination optical system in this example) 1 that emits a laser beam that is the optical axis B1, and a processing target. A workpiece table 8 on which the workpiece is placed, and a reference plane (defined by the reflecting surfaces of a series of micromirrors in an initial posture) P4 that is directly above the workpiece table 8 and that is horizontal. DMD 2 disposed at an angle β clockwise with respect to P 3, a photodetector 6 for monitoring a projection laser beam necessary for calculating an attenuation factor, which will be described later, and light that is not used for processing can be safely used. It has a laser absorber 7 for converting it into heat, and a gas supply device 5 for supplying a CVD source gas to a processing location of a workpiece (not shown) on the workpiece table 8.

DMD2の受光面側から見た正面図が図2に示されている。同図に示されるように、DMD2の基板2aには、縦方向にピッチvで、横方向にピッチwで、対角線方向にピッチΛで、多数のマイクロミラー21が配置されている。また、このミラーアレイは、各マイクロミラー21の対角線方向が、角度βの傾斜方向(図1において左右方向)と対応するようにして、DMD2上に配置されている。   A front view of the DMD 2 viewed from the light receiving surface side is shown in FIG. As shown in the figure, a large number of micromirrors 21 are arranged on the substrate 2a of the DMD 2 with a pitch v in the vertical direction, a pitch w in the horizontal direction, and a pitch Λ in the diagonal direction. In addition, this mirror array is arranged on the DMD 2 so that the diagonal direction of each micromirror 21 corresponds to the inclination direction of the angle β (left and right direction in FIG. 1).

DMD2上のマイクロミラー21の配列を説明する模式的断面図が図3に示されている。同図に示されるように、DMD2は、その基準平面P4が、集光レンズ3(図1参照)と正対する面(すなわち、水平面)P3に対して、時計回りに角度βをなすような傾斜姿勢に位置決めされている。   A schematic cross-sectional view illustrating the arrangement of the micromirrors 21 on the DMD 2 is shown in FIG. As shown in the figure, the DMD 2 is inclined such that its reference plane P4 forms an angle β clockwise with respect to a plane (that is, a horizontal plane) P3 that faces the condenser lens 3 (see FIG. 1). Positioned in posture.

基板上に配置されたミラーアレイを構成する各マイクロミラー21のそれぞれは、基準平面P4と平行な初期姿勢(マイクロミラー21aが相当)と、基準平面P4から時計回りに角度αだけ傾けられた第1の傾き姿勢(マイクロミラー21bが相当)と、基準平面P4から反時計回りに角度αだけ傾けられた第2の傾き姿勢(マイクロミラー21cが相当)とに、外部から与えられる電気信号に応じて、個別に切替制御可能とされている。   Each of the micromirrors 21 constituting the mirror array arranged on the substrate has an initial posture parallel to the reference plane P4 (corresponding to the micromirror 21a), and is tilted by an angle α clockwise from the reference plane P4. 1 according to an electrical signal applied from the outside, corresponding to an inclination posture of 1 (corresponding to the micromirror 21b) and a second inclination posture (corresponding to the micromirror 21c) inclined counterclockwise from the reference plane P4 by an angle α. Therefore, switching control can be performed individually.

レーザ光源1(図1参照)は、集光レンズ3(図1参照)の光軸B12に対して、時計回りに角度(2α+2β)をなす方向(光軸B1の方向)から、所定ビーム径のレーザ光線をもって、DMD2のミラーアレイを照明するように仕組まれている。   The laser light source 1 (see FIG. 1) has a predetermined beam diameter from a direction (direction of the optical axis B1) that makes an angle (2α + 2β) clockwise with respect to the optical axis B12 of the condenser lens 3 (see FIG. 1). It is designed to illuminate the mirror array of DMD 2 with a laser beam.

ここで、角度βの値は、レーザ光源1(図1参照)から出射される光の波長をλとおいたとき、

Λ{sin(2α+β)−sinβ}=mλ

の関係をを満たす回折次数mが整数となるように決められている。ここで、mは回折次数、λはレーザ光源1から出射された光の波長である。また、Λは、

Λ2=v2+w2

λ=0.349μm

1=p2=13.68μm

で計算されるマイクロミラーの対角方向のピッチ(図2参照)である。
Here, the value of the angle β is obtained when the wavelength of light emitted from the laser light source 1 (see FIG. 1) is λ,

Λ {sin (2α + β) −sinβ} = mλ

The diffraction order m satisfying the above relationship is determined to be an integer. Here, m is the diffraction order, and λ is the wavelength of the light emitted from the laser light source 1. Also, Λ is

Λ 2 = v 2 + w 2

λ = 0.349μm

p 1 = p 2 = 13.68 μm

The pitch in the diagonal direction of the micromirror calculated by (see FIG. 2).

上記の式において、回折次数mの値が整数となるような角度βの値は複数存在するが、特に、この実施形態における角度βの値は、回折次数mが整数となるような角度βの中で、その絶対値が最小となるものが選ばれている。   In the above formula, there are a plurality of values of the angle β such that the value of the diffraction order m is an integer. In particular, the value of the angle β in this embodiment is an angle β such that the diffraction order m is an integer. Among them, the one having the smallest absolute value is selected.

以上の構成よりなるレーザ投射装置(第1実施形態)の作用効果は、次のように説明される。   The operational effects of the laser projection apparatus (first embodiment) having the above-described configuration will be described as follows.

第1の傾き姿勢にあるマイクロミラー21bは、ミラーアレイの基準平面P4が対物レンズ3と正対する面P3に対して角度βだけ時計回りに傾けられていると、垂線(対物レンズ3の光軸方向)P1に対して時計回りに角度(2α+2β)だけ傾いた方向から光が入射された場合、「入射角=反射角=α+β」の関係が成立することから、垂線(対物レンズ3の光軸方向)P1の方向に最もパワーを偏向し易い。   When the reference plane P4 of the mirror array is tilted clockwise by an angle β with respect to the plane P3 facing the objective lens 3, the micromirror 21b in the first tilted posture is perpendicular (the optical axis of the objective lens 3). Direction) When light is incident from a direction inclined by an angle (2α + 2β) clockwise with respect to P1, the relationship of “incident angle = reflection angle = α + β” is established, and therefore a perpendicular line (the optical axis of the objective lens 3). Direction) The power is most easily deflected in the direction of P1.

しかし、入射光のビーム径がマイクロミラー21の寸法よりも十分に大きいと、各マイクロミラー21の反射光同士が干渉するため、ミラーアレイの基準平面P4に直交する線P6を基準に考えれば、「入射角=2α+β」、「出射角=β」になるので、

Λ{sin(2α+β)−sinβ}=mλ

を満たす方向に回折光が発生する。
However, if the beam diameter of the incident light is sufficiently larger than the dimensions of the micromirrors 21, the reflected lights of the micromirrors 21 interfere with each other. Therefore, considering the line P6 orthogonal to the reference plane P4 of the mirror array as a reference, Since “incident angle = 2α + β” and “exit angle = β”,

Λ {sin (2α + β) −sinβ} = mλ

Diffracted light is generated in the direction satisfying the above.

DMDにレーザ照明したときに得られる回折ビームの説明図が、図9に概念的に示されている。同図(a)に示されるように、DMDの基準平面P4を対物レンズと正対する面P3に対して全く傾けない場合、又は同図(c)に示されるように、DMDの基準平面P4を角度2β傾けた場合には、互いに角度θをなす複数本の回折ビームが離散的に生じるものの、そのうちの比較的に大きなパワーを有する2本のビームは、いずれも集光レンズ3の光軸B12を左右に逸れる方向へ進行するから、レーザビームのパワーを加工処理に有効に活用することができない。   FIG. 9 conceptually shows an explanatory diagram of the diffracted beam obtained when the DMD is laser-illuminated. If the DMD reference plane P4 is not tilted at all with respect to the plane P3 facing the objective lens as shown in FIG. 5A, or if the DMD reference plane P4 is set as shown in FIG. When the angle 2β is inclined, a plurality of diffracted beams having an angle θ with respect to each other are generated discretely, but two of these beams having relatively large power are both optical axes B12 of the condenser lens 3. Since the laser beam travels in a direction deviating left and right, the power of the laser beam cannot be effectively used for the processing.

これに対して、同図(b)に示されるように、DMDの基準平面P4を対物レンズと正対する面P3に対して角度β傾けた場合には、互いに角度θをなす複数本の回折ビームが離散的に生じるものの、そのうちの最も大きなパワーを有する1本のビームは、集光レンズ3の光軸B12の方向へと進行するから、レーザビームのパワーを加工処理に有効に活用することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the reference plane P4 of the DMD is inclined by an angle β with respect to the plane P3 facing the objective lens, a plurality of diffraction beams having an angle θ with respect to each other. However, since one beam having the largest power travels in the direction of the optical axis B12 of the condenser lens 3, it is possible to effectively utilize the power of the laser beam for processing. it can.

なお、同図(d)に示されるように、DMDの基準平面P4を対物レンズと正対する面P3に対して角度3β傾けた場合にも、最も大きなパワーを有する1本のビームは、集光レンズ3の光軸B12の方向へと進行するが、そのビームの有するパワーに関しては、角度β傾けた場合に比べて明らかに劣る。   As shown in FIG. 4D, even when the DMD reference plane P4 is inclined at an angle 3β with respect to the plane P3 facing the objective lens, one beam having the largest power is condensed. Although it proceeds in the direction of the optical axis B12 of the lens 3, the power of the beam is clearly inferior to that when the angle β is inclined.

このように、本発明によれば、角度βという任意に選べるパラメータを有するため、波長λの値に拘わらず、回折次数mを必ず整数に取ることができる。ゆえに、形状の転写に係るレーザビームが1本だけとなり、対物レンズ4(図1参照)で蹴られることなく、加工に利用できる。そのため、使用されるレーザビームの波長に制約を受けることなく、被加工物に対して十分な光量を有しかつ任意の断面形状を有するレーザビームを投射することが可能となる。   As described above, according to the present invention, since the angle β can be arbitrarily selected, the diffraction order m can always be an integer regardless of the value of the wavelength λ. Therefore, there is only one laser beam for transferring the shape, and it can be used for processing without being kicked by the objective lens 4 (see FIG. 1). Therefore, it is possible to project a laser beam having a sufficient amount of light and an arbitrary cross-sectional shape to the workpiece without being restricted by the wavelength of the laser beam used.

加えて、回折次数mが角度βの絶対値を最小にとる整数となるように、角度βの値が決められているため、ミラーアレイは、集光レンズ3(図1参照)や対物レンズ4(図1参照)にほぼ正対する。ゆえに、ミラーアレイの像(第2の傾き姿勢にあるマイクロミラーのパターン)は、被加工物上にピントずれなく結ばれると言う利点がある。   In addition, since the value of the angle β is determined so that the diffraction order m is an integer that minimizes the absolute value of the angle β, the mirror array includes the condenser lens 3 (see FIG. 1) and the objective lens 4. (Refer to FIG. 1). Therefore, there is an advantage that the image of the mirror array (the pattern of the micromirror in the second tilted posture) is formed on the workpiece without being out of focus.

ここで、初期姿勢にあるマイクロミラー21aは、基準平面P3に対する傾き角度は0であるため、その反射回折光は光軸B11に沿って進み、光検出器6(図1参照)に向かい、レーザビームのモニタ等に供される。また、第1の傾き姿勢にあるマイクロミラー21bは、基準平面P3に対して時計回りに角度αだけ傾いているため、その反射回折光は光軸B12に沿って進み、集光レンズ3(図1参照)に向かい、CVDプロセスに供される。さらに、第2の傾き姿勢にあるマイクロミラー21cは、基準平面P3に対して反時計回りに角度αだけ傾いているため、その反射回折光は光軸B13に沿って進み、概ね光吸収器7に向うから、加工に利用しない光は光吸収器7で安全に熱に変換される。   Here, since the micro mirror 21a in the initial posture has an inclination angle of 0 with respect to the reference plane P3, the reflected diffracted light travels along the optical axis B11 toward the photodetector 6 (see FIG. 1), and the laser It is used for beam monitoring. Further, since the micro mirror 21b in the first tilt posture is tilted by the angle α clockwise with respect to the reference plane P3, the reflected diffracted light travels along the optical axis B12, and the condensing lens 3 (FIG. 1) and subjected to the CVD process. Further, since the micro mirror 21c in the second tilted posture is tilted by the angle α counterclockwise with respect to the reference plane P3, the reflected diffracted light travels along the optical axis B13, and the light absorber 7 generally. Therefore, light that is not used for processing is safely converted into heat by the light absorber 7.

次に、以上説明したDMDを使用したレーザ投射装置における新規な調光制御について説明する。   Next, a novel dimming control in the laser projection apparatus using the DMD described above will be described.

先に説明したように、従来、この種のDMDを使用したレーザ転写装置において、非加工物に投射されるレーザビームの強度を調整するためには、光の吸収を利用した減衰器が採用されていたため、耐久性の関係で使用できる光量が限られていた。また、減衰器としては、光の偏光を利用したタイプのものもあるが、そのような減衰器は、楕円偏光には対応できないという欠点があった。さらに、光の吸収を利用したタイプのもの、又は光の偏光を利用したタイプのもの、のいずれにあっても、レーザビームの直径を超える寸法の部品を機械的に動かさなければならないため、調光に時間がかかり、調光応答性が悪いと言う問題点があった。   As described above, conventionally, in a laser transfer apparatus using this type of DMD, in order to adjust the intensity of a laser beam projected on a non-workpiece, an attenuator using light absorption has been adopted. Therefore, the amount of light that can be used is limited due to durability. Further, some attenuators use a type of polarization of light, but such attenuators have a drawback that they cannot cope with elliptically polarized light. In addition, whether it is a type that utilizes light absorption or a type that utilizes light polarization, a component having a dimension exceeding the diameter of the laser beam must be mechanically moved. There was a problem that light took time and dimming response was poor.

そこで、本発明者は、そのような光の吸収を利用する減衰器によるのではなく、DMDそれ自体に着目することにより、被加工物に転写したい形状の範囲に属するマイクロミラーを、右に傾けた状態(第1の傾き姿勢)と傾けない状態(初期姿勢)との間で高速に(DMDのほぼ最大駆動周波数で)遷移させることで、加工に使う光量を調整すると言う手法を提案する。   Therefore, the present inventor tilts the micromirror belonging to the range of the shape to be transferred to the workpiece to the right by focusing on the DMD itself, not by the attenuator using such light absorption. A method is proposed in which the amount of light used for processing is adjusted by making a high-speed transition (at approximately the maximum drive frequency of the DMD) between a tilted state (first tilt posture) and a non-tilt state (initial posture).

このとき、減衰率は、「(右に傾けた状態の時間)÷{(右に傾けた状態の時間)+(傾けない時間)}」として設定することができ、実際の減衰率は、「(加工中に光検出器6で検出されるパワー)÷(休止中に光検出器6で検出されるパワー)」として求めることができる。   At this time, the attenuation rate can be set as “(time when tilted to the right) ÷ {(time when tilted to the right) + (time not tilted)}”. (Power detected by the light detector 6 during processing) / (Power detected by the light detector 6 during the stop) ”.

このような調光手法によれば、光路に介在させた光吸収板をスライド制御したり、偏光特性を調整することなく、DMD上のミラーアレイを通過する光の減衰率を自由に制御できることから、レーザ光源が円偏光か楕円偏光かと言った偏光特性の相違に拘わらず、レーザビームを高応答に調光することが可能となり、レーザ投射による加工における加工精度を向上することできる。   According to such a dimming method, it is possible to freely control the attenuation rate of light passing through the mirror array on the DMD without sliding control of the light absorbing plate interposed in the optical path or adjusting the polarization characteristics. Regardless of the difference in polarization characteristics such as whether the laser light source is circularly polarized light or elliptically polarized light, the laser beam can be dimmed with high response, and the processing accuracy in processing by laser projection can be improved.

次に、第1実施形態におけるミラーアレイの第1動作態様を示す説明図が、図4に示されている。被加工物上の描画範囲に対応する輪郭線22で囲まれた領域のマイクロミラーがハッチングで塗りつぶされている。これらの加工に寄与するマイクロミラーを、第2の傾き姿勢にあるマイクロミラー21bとすると共に、これら以外のマイクロミラーを第3の傾き姿勢にあるマイクロミラー21cとすることで、対象となる被加工物を「コ」の字型にCVD処理することができる。   Next, an explanatory diagram showing a first operation mode of the mirror array in the first embodiment is shown in FIG. The micromirror in the region surrounded by the contour line 22 corresponding to the drawing range on the workpiece is filled with hatching. The micromirrors that contribute to these processes are the micromirrors 21b in the second tilt attitude, and the other micromirrors are the micromirrors 21c in the third tilt attitude, so that the target workpiece An object can be CVD processed into a “U” shape.

次に、第1実施形態におけるミラーアレイの第2動作態様を示す説明図が、図5に示されている。同図(a)から同図(c)までは、それぞれある時間を隔てたある時刻における各マイクロミラーの動作状態を示している。この例にあっては、被加工物上の描画範囲に対応する輪郭線22で囲まれた領域(描画対象領域)のマイクロミラーを一括して同時に第2の傾き姿勢とするのではなく、図中に矢印23,24,25並びにハッチングで示されるように、輪郭線22で囲まれた領域のマイクロミラーを所定個数ずつ順番に傾けていくことで、対象となる被加工物を「コ」の字型にCVD処理するようにしている。   Next, an explanatory diagram showing a second operation mode of the mirror array in the first embodiment is shown in FIG. FIGS. 9A to 9C show the operating states of the micromirrors at a certain time separated by a certain time. In this example, the micromirrors in the region (drawing target region) surrounded by the contour line 22 corresponding to the drawing range on the workpiece are not collectively set to the second tilt posture, As shown by the arrows 23, 24, 25 and hatching inside, by tilting the predetermined number of micromirrors in the region surrounded by the contour line 22 in order, The CVD process is performed in a letter shape.

つまり、ミラーアレイ上の描画対象領域内に存在するマイクロミラーを、複数のマイクロミラー塊に分けると共に、それらのマイクロミラー塊をその配列の順にかつ所定の遅れ時間をもって、塊単位で、初期姿勢、傾き姿勢、初期姿勢の如く姿勢変化させつつ全体として波状動作を生成することにより、描画対象領域内を前記傾き姿勢にあるマイクロミラー塊が所定速度で移動するようにしたのである。また、特にこの例にあって、描画対象領域は複数の小領域に区画されると共に、波状動作を個々の小領域毎に生成することにより、前記描画対象領域内を前記傾き姿勢にある複数のマイクロミラー塊が同時に移動するようにしている。   That is, the micromirrors existing in the drawing target area on the mirror array are divided into a plurality of micromirror blocks, and the micromirror blocks are arranged in the order of the arrangement and with a predetermined delay time, in a unit of block, the initial posture, By generating a wave-like motion as a whole while changing the posture such as the tilt posture and the initial posture, the micromirror mass in the tilt posture moves at a predetermined speed in the drawing target region. Further, particularly in this example, the drawing target area is partitioned into a plurality of small areas, and a plurality of wavy motions are generated for each small area, so that the drawing target area has a plurality of inclination postures. The micromirror mass moves at the same time.

このようなマイクロミラーの動作態様によれば、堆積物が面内方向に成長するため、均質な膜が得られる。膜を電気配線に使用する場合は、均質な膜であることが、抵抗値を低下させるために特に有効である。加えて、被加工物の複数の領域で同時に光を走査させることで、並列に加工を実行でき、これにより加工時間を短縮することができる。   According to such an operation mode of the micromirror, the deposit grows in the in-plane direction, so that a uniform film can be obtained. When the film is used for electrical wiring, a homogeneous film is particularly effective for reducing the resistance value. In addition, by simultaneously scanning light in a plurality of regions of the workpiece, it is possible to execute the processing in parallel, thereby shortening the processing time.

CVDプロセスにおいて金属の粒界が成長する様子を示す説明図が図10に、同金属の粒界の性質を示す説明図が図11にそれぞれ示されている。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing how a metal grain boundary grows in the CVD process, and FIG. 11 is an explanatory diagram showing the nature of the grain boundary of the metal.

図10(a)に示されるように、気体金属の存在下において、基板上にレーザビームの照射が行われると、同図(b)に示されるように、紫外線で気体金属の分子間結合が切られ、基板上には金属の粉が降り注ぐこととなり、続いて、同図(c)に示されるように、基板に付着した金属の粉を殻にして、レーザの熱で分解した気体金属で粒界が成長することとなる。   As shown in FIG. 10 (a), when laser beam irradiation is performed on the substrate in the presence of gaseous metal, as shown in FIG. 10 (b), intermolecular bonds of gaseous metal are caused by ultraviolet rays. Then, the metal powder falls on the substrate, and then, as shown in FIG. 5C, the metal powder adhered to the substrate is used as a shell, and the gas metal decomposed by the heat of the laser. Grain boundaries will grow.

このとき、図11(a)に示されるように、レーザに対して基板を静止させた場合には、粒界は基板に直角に成長することとなって、成長される粒界は厚みの大なるものとなり、電気抵抗は高いものとなる。これに対して、同図(b)に示されるように、レーザに対して基板を移動させた場合には、粒界は基板に平行に成長することとなって、成長される粒界は厚みの小なるものとなり、電気抵抗は低いものとなる。   At this time, as shown in FIG. 11A, when the substrate is made stationary with respect to the laser, the grain boundary grows at right angles to the substrate, and the grown grain boundary has a large thickness. The electrical resistance becomes high. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the substrate is moved with respect to the laser, the grain boundary grows parallel to the substrate, and the grown grain boundary has a thickness. The electrical resistance is low.

そのため、先に説明したように、輪郭線22で囲まれた領域のマイクロミラーを所定個数ずつ順番に傾けていくことにより、堆積物が面内方向に成長するため、均質な膜が得られるのである。   Therefore, as described above, since the deposit grows in the in-plane direction by inclining a predetermined number of micromirrors in the region surrounded by the contour line 22 in order, a homogeneous film can be obtained. is there.

以上の第1実施形態にあっては、CVDに好適なレーザ投射装置を示したが、レーザ光源のパワー並びに波長を選ぶことで、被加工物に対して任意の形状で加熱、溶融、気化、切断、露光記録などの加工を施せることは勿論である。   In the above first embodiment, a laser projection apparatus suitable for CVD has been shown, but by selecting the power and wavelength of the laser light source, the workpiece can be heated, melted, vaporized in any shape, Of course, processing such as cutting and exposure recording can be performed.

以上説明した第1実施形態の一実施例としては、次のような具体的態様を挙げることができる。すなわち、レーザ光源1としては、YLFレーザの第3高調波を使用し、ミラーアレイを有するDMD2としては、米国のテキサスインスツルメンツ社のDMD製品を使用することができる。DMD2の基準平面P4の光軸B12に正対する平面(水平面)P3に対する傾斜角度βについては、5度に選ぶことができる。   As an example of the first embodiment described above, the following specific modes can be cited. That is, a third harmonic of a YLF laser is used as the laser light source 1, and a DMD product of Texas Instruments Inc. of the United States can be used as the DMD 2 having a mirror array. The inclination angle β with respect to the plane (horizontal plane) P3 facing the optical axis B12 of the reference plane P4 of the DMD 2 can be selected to be 5 degrees.

このとき、次式に示されるように、回折次数は、第22次だけが励起されるため、1本の回折光線だけが発生し、対物レンズの瞳を効率よく通過し、光量は、そのほとんどが被加工物に到達する。

α=12°

β=5°

∴ m=22.0
At this time, as shown in the following equation, since only the 22nd order is excited, only one diffracted light beam is generated and efficiently passes through the pupil of the objective lens. Reaches the work piece.

α = 12 °

β = 5 °

M m = 22.0

本発明に係るレーザ投射装置(レーザCVD装置)の第2実施形態の構成図が図6に示されている。この第2実施形態の特徴は、レーザ光源1とDMD2との間にガルバノミラー9a,9bを介在させることにより、小径なレーザビームを使用してビームパワーを節減しつつも、ミラーアレイ上の任意の領域を照明可能としたものである。   The block diagram of 2nd Embodiment of the laser projection apparatus (laser CVD apparatus) based on this invention is shown by FIG. The second embodiment is characterized in that the galvano mirrors 9a and 9b are interposed between the laser light source 1 and the DMD 2 to reduce the beam power by using a small-diameter laser beam, while at the same This area can be illuminated.

すなわち、図6に示されるように、レーザ光源1から出射された光は、ガルバノミラー9a,9bを経ることにより任意の間隔だけ平行にシフトされ、DMD2上のミラーアレイに照射され、その任意の箇所を照明する。したがって、ガルバノミラー9a,9bを適宜に制御することで、ミラーアレイ上の任意の領域を照明することできる。   That is, as shown in FIG. 6, the light emitted from the laser light source 1 passes through the galvanometer mirrors 9a and 9b, is shifted in parallel by an arbitrary interval, and is irradiated onto the mirror array on the DMD 2, and the arbitrary Illuminate the spot. Therefore, an arbitrary area on the mirror array can be illuminated by appropriately controlling the galvanometer mirrors 9a and 9b.

次に、第2実施形態におけるミラーアレイの第1動作態様を示す説明図が図7に示されている。同図に示されるように、照明用レーザビームのスポット26は、その直径がミラーアレイの縦横長さよりも十分に小さな円形とされており、ガルバノミラー9a,9bの制御によって、ミラーアレイ上の任意の位置に移動可能とされている。図(a)の例では、ミラーアレイのほぼ中央部分がスポット26により照明されており、図(b)の例では、ミラーアレイの角部近傍が照明されている。なお、図において、21bは第2の傾き姿勢にあるマイクロミラー、21cは第3の傾き姿勢にあるマイクロミラーである。   Next, an explanatory diagram showing a first operation mode of the mirror array in the second embodiment is shown in FIG. As shown in the figure, the spot 26 of the illumination laser beam has a circular shape whose diameter is sufficiently smaller than the vertical and horizontal lengths of the mirror array, and is controlled by the galvanometer mirrors 9a and 9b. It is possible to move to the position. In the example of FIG. (A), the substantially central part of the mirror array is illuminated by the spot 26, and in the example of FIG. (B), the vicinity of the corner of the mirror array is illuminated. In the figure, 21b is a micromirror in the second tilted posture, and 21c is a micromirror in the third tilted posture.

被加工物上の描画範囲に対応する輪郭線22で囲まれた領域のマイクロミラーを照明用レーザビームのスポット26で照らすことにより、図中ハッチングで示されるように、その輪郭線22で囲まれた領域に存在する第2の傾き姿勢にあるマイクロミラー21bを一括して同時に照明することができる。   By illuminating the micromirror in the region surrounded by the contour line 22 corresponding to the drawing range on the workpiece with the spot 26 of the laser beam for illumination, the micromirror is surrounded by the contour line 22 as shown by hatching in the figure. It is possible to simultaneously illuminate the micromirrors 21b in the second tilt posture existing in the region.

このとき、ビームスポット26の位置は、ガルバノメータ9a,9bに対する電気的な角度制御によって、図7(a)の状態と図7(b)の状態とに瞬時に移動させることができるから、この第2実施形態によれば、照明用ビームのパワーを節減しつつも、極めて高速に複数の箇所をCVD処理することができる。   At this time, the position of the beam spot 26 can be instantaneously moved between the state of FIG. 7A and the state of FIG. 7B by electrical angle control with respect to the galvanometers 9a and 9b. According to the second embodiment, it is possible to perform CVD processing at a plurality of locations at extremely high speed while reducing the power of the illumination beam.

第2実施形態におけるミラーアレイの第2動作態様を示す説明図が図8に示されている。なお、図において、21bは第2の傾き姿勢にあるマイクロミラー、21cは第3の傾き姿勢にあるマイクロミラーである。   An explanatory diagram showing a second operation mode of the mirror array in the second embodiment is shown in FIG. In the figure, 21b is a micromirror in the second tilted posture, and 21c is a micromirror in the third tilted posture.

図8(a)に示されるように、この例にあっては、被加工物上の描画範囲に対応する輪郭線22がミラーアレイの全域に及ぶようなサイズのコの字型であるような場合にあっても、同時には4個のマイクロミラー21しか照射できない程度の小径な照明用ビームスポット26aを用意し、そのコの字型領域22内にビームスポット26aを移動させることにより、図8(b)に示されるように、移動ビームスポットの包絡線27に示されるように、コの字型領域22の全体を塗りつぶすようにしたものである。   As shown in FIG. 8A, in this example, the contour line 22 corresponding to the drawing range on the workpiece has a U-shape so as to cover the entire area of the mirror array. Even in such a case, a small-diameter illumination beam spot 26a capable of irradiating only four micromirrors 21 at the same time is prepared, and the beam spot 26a is moved into the U-shaped region 22 so that FIG. As shown in (b), the entire U-shaped region 22 is filled as indicated by the envelope 27 of the moving beam spot.

この例にあっては、図8(c)に示されるように、ビームスポット走査速度に余裕があれば、走査ビームスポット26bに示されるように、より小さなビームスポットで走査すれば、さらに走査範囲を限定できるため、無駄になる光量を削減でき、また、高いエネルギー密度を要求する加工にも対応できる。
なお、以上説明した調光技術、波状動作によるCVD処理技術、ガルバノメータによるミラーアレイの局部照射技術は、波長λの推奨値を使用することで角度βの傾き制御を採用しない従前のレーザ照射装置にも適用可能であることは勿論である。
In this example, as shown in FIG. 8C, if the beam spot scanning speed has a margin, the scanning range is further increased by scanning with a smaller beam spot as shown in the scanning beam spot 26b. The amount of wasted light can be reduced, and processing that requires high energy density can also be handled.
In addition, the dimming technology described above, the CVD processing technology using the wave operation, and the local irradiation technology of the mirror array by the galvanometer are used in the conventional laser irradiation apparatus that does not adopt the inclination control of the angle β by using the recommended value of the wavelength λ. Of course, it is applicable.

この発明によれば、DMDを使用したレーザ投射装置において、使用されるレーザビームの波長に制約を受けることなく、被加工物に対して十分な光量を有しかつ任意の断面形状を有するレーザビームを投射することが可能となる。   According to the present invention, in a laser projection apparatus using a DMD, a laser beam having a sufficient amount of light for a workpiece and having an arbitrary cross-sectional shape without being restricted by the wavelength of the laser beam used. Can be projected.

本発明に係るレーザ投射装置(レーザCVD装置)の第1実施形態の構成図である。It is a lineblock diagram of a 1st embodiment of a laser projection device (laser CVD device) concerning the present invention. DMDの受光面側から見た正面図である。It is the front view seen from the light-receiving surface side of DMD. DMD上のマイクロミラーの配列を説明する模式的断面図である。It is typical sectional drawing explaining the arrangement | sequence of the micromirror on DMD. 第1実施形態におけるミラーアレイの第1動作態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st operation | movement aspect of the mirror array in 1st Embodiment. 第1実施形態におけるミラーアレイの第2動作態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 2nd operation | movement aspect of the mirror array in 1st Embodiment. 本発明に係るレーザ投射装置(レーザCVD装置)の第2実施形態の構成図である。It is a block diagram of 2nd Embodiment of the laser projection apparatus (laser CVD apparatus) which concerns on this invention. 第2実施形態におけるミラーアレイの第1動作態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st operation | movement aspect of the mirror array in 2nd Embodiment. 第2実施形態におけるミラーアレイの第2動作態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 2nd operation | movement aspect of the mirror array in 2nd Embodiment. DMDにレーザ照明したときに得られる回折ビームの説明図である。It is explanatory drawing of the diffracted beam obtained when laser illuminating DMD. CVDプロセスにおいて金属の粒界が成長する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the grain boundary of a metal grows in a CVD process. CVDプロセスで成長させた金属の粒界の性質を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the property of the grain boundary of the metal grown by CVD process. 従来のレーザ投射装置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the conventional laser projection apparatus. レーザ投射装置の1つである従来のレーザCVD装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional laser CVD apparatus which is one of the laser projection apparatuses.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ光源
2 DMD
3 集光レンズ
4 対物レンズ
5 ガス供給器具
6 光検出器
7 光吸収器
8 被加工物テーブル
9a,9b ガルバノミラー
B1 DMDに対する照明光の光軸
B11 DMDからの第1反射光(モニタ光)の光軸
B12 DMDからの第2反射光(投射光)の光軸
B13 DMDからの第3反射光(不使用光)の光軸
21 マイクロミラー
21a 初期姿勢にあるマイクロミラー
21b 第1の傾き姿勢にあるマイクロミラー
21c 第2の傾き姿勢にあるマイクロミラー
22 ミラーアレイ上の照明領域の輪郭線
23,24,25 第1の傾き姿勢にあるマイクロミラーの移動方向を示す矢印
26 照明用レーザビームスポット
26a 照明用レーザビームスポット
26b 小径な照明用レーザビームスポット
27 ビームスポット走査による照射領域全体
100 レーザ照射装置
v マイクロミラーの縦方向のピッチ
w マイクロミラーの横方向のピッチ
Λ マイクロミラーの対角線方向のピッチ
P1 水平面(集光レンズに正対する面)に対して垂直な線
P2 マイクロミラーの反射面に対して垂直な線
P3 水平面(集光レンズに正対する面)を示す線
P4 水平面(集光レンズに正対する面)に対して角度βをなす面を示す線
P5 水平面に対して角度βをなす面に対して角度αをなす面を示す線
1 Laser light source 2 DMD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Condensing lens 4 Objective lens 5 Gas supply instrument 6 Photo detector 7 Optical absorber 8 Workpiece table 9a, 9b Galvano mirror B1 Optical axis of illumination light with respect to DMD B11 First reflected light (monitor light) from DMD Optical axis B12 Optical axis of second reflected light (projection light) from DMD B13 Optical axis of third reflected light (unused light) from DMD 21 Micromirror 21a Micromirror 21b in initial posture 21b In first tilt posture A certain micromirror 21c A micromirror in the second tilt posture 22 An outline of the illumination area on the mirror array 23, 24, 25 An arrow indicating the moving direction of the micromirror in the first tilt posture 26 A laser beam spot for illumination 26a Laser beam spot for illumination 26b Laser beam spot for small-diameter illumination 27 Irradiation area by beam spot scanning Overall 100 Laser irradiation device v Micro-mirror vertical pitch w Micro-mirror horizontal pitch Λ Micro-mirror diagonal pitch P1 Line perpendicular to the horizontal plane (surface facing the condensing lens) P2 Micro-mirror A line perpendicular to the reflecting surface P3 A line indicating a horizontal plane (a plane facing the condenser lens) P4 A line indicating an angle β with respect to the horizontal plane (a plane facing the condenser lens) P5 An angle with respect to the horizontal plane A line indicating a surface forming an angle α with respect to a surface forming β

Claims (10)

対物レンズと、
前記対物レンズと光軸を共有する集光レンズと、
多数のマイクロミラーで構成されるミラーアレイがピッチΛで配列され、かつ初期姿勢にある一連のミラーアレイの反射面により基準平面が定義されたDMDと、
前記DMDのミラーアレイを照明するレーザ光源とを包含し、
前記DMDは、
前記基準平面が、前記集光レンズと正対する面に対して角度βをなすように位置決めされ、さらに
前記ミラーアレイを構成する各マイクロミラーのそれぞれは、前記基準平面に対応する初期姿勢と、前記基準平面から前記角度βと同じ方向へとさらに角度αだけ傾けられた傾き姿勢とに、個別に切替制御可能とされており、
前記レーザ光源は、
前記光軸に対して、前記角度βと同じ方向へ角度(2α+2β)をなす方向から前記ミラーアレイを照明するように仕組まれており、さらに
前記レーザ光源から出射される光の波長をλとおいたとき、

Λ{sin(2α+β)−sinβ}=mλ

を満たす回折次数mが整数となるように、前記角度βの値が決められている、ことを特徴とするレーザ照射装置。
An objective lens;
A condenser lens sharing an optical axis with the objective lens;
A DMD in which a mirror array composed of a large number of micromirrors is arranged at a pitch Λ, and a reference plane is defined by a reflecting surface of a series of mirror arrays in an initial posture;
A laser light source for illuminating the mirror array of the DMD,
The DMD is
The reference plane is positioned so as to form an angle β with respect to the surface facing the condenser lens, and each of the micromirrors constituting the mirror array has an initial posture corresponding to the reference plane, and It is possible to individually control switching from a reference plane to an inclination posture that is further inclined by an angle α in the same direction as the angle β.
The laser light source is
It is structured to illuminate the mirror array from a direction that forms an angle (2α + 2β) in the same direction as the angle β with respect to the optical axis, and the wavelength of light emitted from the laser light source is λ. When

Λ {sin (2α + β) −sinβ} = mλ

The laser irradiation apparatus is characterized in that the value of the angle β is determined so that the diffraction order m satisfying the above becomes an integer.
前記回折次数mが前記角度βの絶対値を最小にとる整数となるように、前記角度βの値が決められている、ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ照射装置。   2. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the value of the angle β is determined so that the diffraction order m is an integer that minimizes the absolute value of the angle β. 前記ミラーアレイ上の描画対象領域内に存在するマイクロミラーを、前記初期姿勢と前記傾き姿勢との間で、前記DMDのほぼ最大駆動周波数で切り替えると共に、前記初期姿勢にある時間と前記傾き姿勢にある時間との比を操作することにより、前記DMDを通過する光の減衰率を制御する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ照射装置。   The micromirrors existing in the drawing target area on the mirror array are switched between the initial posture and the tilt posture at approximately the maximum driving frequency of the DMD, and the time and tilt posture in the initial posture are changed. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein an attenuation rate of light passing through the DMD is controlled by manipulating a ratio with a certain time. 前記ミラーアレイ上の描画対象領域内に存在するマイクロミラーを、複数のマイクロミラー塊に分けると共に、それらのマイクロミラー塊をその配列の順にかつ所定の遅れ時間をもって、塊単位で、初期姿勢、傾き姿勢、初期姿勢の如く姿勢変化させつつ全体として波状動作を生成することにより、前記描画対象領域内を前記傾き姿勢にあるマイクロミラー塊が所定速度で移動するようにした、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ照射装置。   The micromirrors present in the drawing target area on the mirror array are divided into a plurality of micromirror blocks, and the micromirror blocks are arranged in the order of the arrangement and with a predetermined delay time, the initial posture and inclination in units of blocks. The micromirror mass in the tilted posture moves at a predetermined speed in the drawing target region by generating a wavy motion as a whole while changing the posture such as the posture and the initial posture. Item 4. The laser irradiation apparatus according to any one of Items 1 to 3. 前記描画対象領域は複数の小領域に区画されると共に、前記波状動作を個々の小領域毎に生成することにより、前記描画対象領域内を前記傾き姿勢にある複数のマイクロミラー塊が同時に移動するようにした、ことを特徴とする請求項4に記載のレーザ照射装置。   The drawing target area is divided into a plurality of small areas, and the plurality of micromirror masses in the inclined posture simultaneously move in the drawing target area by generating the wavy motion for each small area. The laser irradiation apparatus according to claim 4, which is configured as described above. 前記レーザ光源と前記DMDとの間にビーム走査機構を介在させることにより、前記ミラーアレイを構成するマイクロミラーのうちで、任意のマイクロミラー又はマイクロミラー群を選択的に照明可能とする、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のレーザ照射装置。   By interposing a beam scanning mechanism between the laser light source and the DMD, it is possible to selectively illuminate an arbitrary micromirror or a group of micromirrors among the micromirrors constituting the mirror array. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is a laser irradiation apparatus. 対物レンズと、
前記対物レンズと光軸を共有する集光レンズと、
多数のマイクロミラーで構成されるミラーアレイがピッチΛで配列され、かつ初期姿勢にある一連のミラーアレイの反射面により基準平面が定義されたDMDと、
前記DMDのミラーアレイを照明するレーザ光源とを包含し、
前記ミラーアレイを構成する各マイクロミラーのそれぞれは、前記基準平面に対応する初期姿勢と前記基準平面に対して角度αだけ傾けられた傾き姿勢とに個別に切替制御可能とされており、
前記ミラーアレイ上の描画対象領域内に存在するマイクロミラーを、前記初期姿勢と前記傾き姿勢との間で、前記DMDのほぼ最大駆動周波数で切り替えると共に、前記初期姿勢にある時間と前記傾き姿勢にある時間との比を操作することにより、前記DMDを通過する光の減衰率を制御する、ことを特徴とするレーザ照射装置。
An objective lens;
A condenser lens sharing an optical axis with the objective lens;
A DMD in which a mirror array composed of a large number of micromirrors is arranged at a pitch Λ, and a reference plane is defined by a reflecting surface of a series of mirror arrays in an initial posture;
A laser light source for illuminating the mirror array of the DMD,
Each of the micromirrors constituting the mirror array can be individually switched and controlled between an initial attitude corresponding to the reference plane and an inclination attitude inclined by an angle α with respect to the reference plane.
The micromirrors existing in the drawing target area on the mirror array are switched between the initial posture and the tilt posture at approximately the maximum driving frequency of the DMD, and the time and tilt posture in the initial posture are changed. A laser irradiation apparatus characterized by controlling an attenuation rate of light passing through the DMD by manipulating a ratio with a certain time.
前記ミラーアレイ上の描画対象領域内に存在するマイクロミラーを、複数のマイクロミラー塊に分けると共に、それらのマイクロミラー塊をその配列の順にかつ所定の遅れ時間をもって、塊単位で、初期姿勢、傾き姿勢、初期姿勢の如く姿勢変化させつつ全体として波状動作を生成することにより、前記描画対象領域内を前記傾き姿勢にあるマイクロミラー塊が所定速度で移動するようにした、ことを特徴とする請求項7に記載のレーザ照射装置。   The micromirrors present in the drawing target area on the mirror array are divided into a plurality of micromirror blocks, and the micromirror blocks are arranged in the order of the arrangement and with a predetermined delay time, the initial posture and inclination in units of blocks. The micromirror mass in the tilted posture moves at a predetermined speed in the drawing target region by generating a wavy motion as a whole while changing the posture such as the posture and the initial posture. Item 8. The laser irradiation apparatus according to Item 7. 前記描画対象領域は複数の小領域に区画されると共に、前記波状動作を個々の小領域毎に生成することにより、前記描画対象領域内を前記傾き姿勢にある複数のマイクロミラー塊が同時に移動するようにした、ことを特徴とする請求項7又は8に記載のレーザ照射装置。   The drawing target area is divided into a plurality of small areas, and the plurality of micromirror masses in the inclined posture simultaneously move in the drawing target area by generating the wavy motion for each small area. The laser irradiation apparatus according to claim 7, wherein the laser irradiation apparatus is configured as described above. 対物レンズと、
前記対物レンズと光軸を共有する集光レンズと、
多数のマイクロミラーで構成されるミラーアレイがピッチΛで配列され、かつ初期姿勢にある一連のミラーアレイの反射面により基準平面が定義されたDMDと、
前記DMDのミラーアレイを照明するレーザ光源とを包含し、
前記ミラーアレイを構成する各マイクロミラーのそれぞれは、前記基準平面に対応する初期姿勢と前記基準平面に対して角度αだけ傾けられた傾き姿勢とに個別に切替制御可能とされており、
前記レーザ光源と前記DMDとの間にビーム走査機構を介在させることにより、前記ミラーアレイを構成するマイクロミラーのうちで、任意のマイクロミラー又はマイクロミラー群を選択的に照明可能とする、ことを特徴とするレーザ照射装置。
An objective lens;
A condenser lens sharing an optical axis with the objective lens;
A DMD in which a mirror array composed of a large number of micromirrors is arranged at a pitch Λ, and a reference plane is defined by a reflecting surface of a series of mirror arrays in an initial posture;
A laser light source for illuminating the mirror array of the DMD,
Each of the micromirrors constituting the mirror array can be individually switched and controlled between an initial attitude corresponding to the reference plane and an inclination attitude inclined by an angle α with respect to the reference plane.
By interposing a beam scanning mechanism between the laser light source and the DMD, it is possible to selectively illuminate an arbitrary micromirror or a group of micromirrors among the micromirrors constituting the mirror array. A featured laser irradiation device.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8864315B2 (en) 2011-01-31 2014-10-21 Konica Minolta Opto, Inc. Image projection apparatus
US8894214B2 (en) 2012-01-19 2014-11-25 Konica Minolta Advanced Layers, Inc. Image projection apparatus
US8998423B2 (en) 2010-12-24 2015-04-07 Konica Minolta CPTO, Inc. Image Projection apparatus
CN105073333A (en) * 2013-03-13 2015-11-18 应用材料公司 Laser Ablation Platform for Solar Cells
CN112789513A (en) * 2018-10-05 2021-05-11 京瓷株式会社 Electromagnetic wave detection device and information acquisition system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10142531A (en) * 1996-05-30 1998-05-29 Fuji Photo Film Co Ltd Specifying method of defective pixel in picture exposing device
JP2001205462A (en) * 2000-01-26 2001-07-31 Nec Corp Laser marking device and method of laser marking
WO2003025656A1 (en) * 2001-09-03 2003-03-27 Kabushiki Kaisha Hayashi Soken Digital control scanning method and apparatus
JP2007007660A (en) * 2005-06-28 2007-01-18 Olympus Corp Laser beam machining device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005103581A (en) * 2003-09-29 2005-04-21 Olympus Corp Repair method and device therefor
JP2006227198A (en) * 2005-02-16 2006-08-31 Olympus Corp Laser machining apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10142531A (en) * 1996-05-30 1998-05-29 Fuji Photo Film Co Ltd Specifying method of defective pixel in picture exposing device
JP2001205462A (en) * 2000-01-26 2001-07-31 Nec Corp Laser marking device and method of laser marking
WO2003025656A1 (en) * 2001-09-03 2003-03-27 Kabushiki Kaisha Hayashi Soken Digital control scanning method and apparatus
JP2007007660A (en) * 2005-06-28 2007-01-18 Olympus Corp Laser beam machining device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8998423B2 (en) 2010-12-24 2015-04-07 Konica Minolta CPTO, Inc. Image Projection apparatus
US8864315B2 (en) 2011-01-31 2014-10-21 Konica Minolta Opto, Inc. Image projection apparatus
US8894214B2 (en) 2012-01-19 2014-11-25 Konica Minolta Advanced Layers, Inc. Image projection apparatus
CN105073333A (en) * 2013-03-13 2015-11-18 应用材料公司 Laser Ablation Platform for Solar Cells
CN112789513A (en) * 2018-10-05 2021-05-11 京瓷株式会社 Electromagnetic wave detection device and information acquisition system
EP3862777A4 (en) * 2018-10-05 2022-06-15 Kyocera Corporation Electromagnetic wave detection device and information acquisition system

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