JP2018027551A - Confocal beam profiler - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、高分解能が要求される縮小結像型レーザ加工装置において、被加工対象物の被照射面上に縮小結像されるレーザビーム形状を、リアルタイム且つ高分解能にてモニターできるビームプロファイラーの提供を目的とする。【解決手段】少なくとも、マスク、ミラー及び対物レンズをこの順にて含む縮小結像光学系により縮小投影されたレーザビームの横モード分布を撮像機器によりモニターし解析するビームプロファイラーであって、前記ミラーは、レーザビームの一部を透過する非全反射ミラーであり、前記撮像機器は、前記マスク上に描画されたパターンが前記対物レンズにより縮小投影され結像する位置と共益な位置に撮像面を持ち、その撮像面において前記非全反射ミラーを透過した被加工対象物からの反射光を受光することを特徴とするビームプロファイラーである。【選択図】図5Kind Code: A1 The present invention is a reduction imaging laser processing apparatus that requires high resolution, and is capable of monitoring, in real time and with high resolution, the shape of a laser beam formed as a reduction image on an irradiated surface of an object to be processed. It is intended to provide a beam profiler. A beam profiler for monitoring and analyzing the transverse mode distribution of a laser beam reduced and projected by a reduction imaging optical system including at least a mask, a mirror and an objective lens in this order, wherein the mirror is , a non-total reflection mirror that transmits part of the laser beam, and the image pickup device has an image pickup surface at a position conjugate to a position where the pattern drawn on the mask is reduced and projected by the objective lens and formed into an image. and a beam profiler that receives reflected light from an object to be processed that has passed through the non-total reflection mirror on its imaging surface. [Selection drawing] Fig. 5
Description
本発明は、レーザ加工装置において、被加工対象物の被照射面上におけるレーザビームの結像状態をモニターする装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for monitoring an imaging state of a laser beam on an irradiated surface of an object to be processed in a laser processing apparatus.
サブミクロンの加工精度が要求される縮小結像型のレーザ加工装置において、被加工対象物の被照射面上に縮小投影されたレーザビーム形状のモニター及び縮小結像光学系の焦点距離の制御は極めて重要である。そこで、これを目的としてビームプロファイラーが使用される。 In a reduction imaging type laser processing apparatus that requires submicron processing accuracy, monitoring of the laser beam shape projected on the irradiated surface of the object to be processed and control of the focal length of the reduction imaging optical system are as follows: Very important. Therefore, a beam profiler is used for this purpose.
従来のビームプロファイラーとしては、被加工対象物の被照射面に向けて伝搬するレーザビームの一部を被照射面の手前でビームスプリッター等により分岐し、これをCCDカメラ等の撮像機器に疑似投影することで被照射面上のビーム形状等を推測するものや、被照射面と同じ焦点位置に置かれた蛍光板等をオフアクシスにてモニターするものがある。 As a conventional beam profiler, a part of the laser beam propagating toward the irradiated surface of the workpiece is branched by a beam splitter or the like before the irradiated surface, and this is simulated and projected onto an imaging device such as a CCD camera. Thus, there are those that estimate the beam shape and the like on the irradiated surface, and those that monitor off-axis a fluorescent screen placed at the same focal position as the irradiated surface.
特許文献1には、被加工対象物の被照射面と同一の高さとなる位置に置かれた調整用の蛍光板にレーザ光を照射し、その蛍光をオフアクシスにてモニター・解析することで、実際の加工において被加工対象物の被照射面に照射されるレーザビームの形状を推測し、これに基づいて光学系を事前調整する技術が開示されている。しかし、この技術においては、被加工対象物の被照射面上に実際照射されているレーザビームの形状をリアルタイム且つ加工精度と同等の精度によりモニターすることはできない。 In Patent Document 1, laser light is irradiated to an adjustment fluorescent plate placed at the same height as the irradiated surface of the workpiece, and the fluorescence is monitored and analyzed off-axis. There has been disclosed a technique for estimating the shape of a laser beam irradiated on an irradiated surface of an object to be processed in actual processing and pre-adjusting an optical system based on the estimated shape. However, in this technique, the shape of the laser beam actually irradiated onto the irradiated surface of the workpiece cannot be monitored in real time with an accuracy equivalent to the processing accuracy.
特許文献2には、被加工対象物の被照射面に照射されるレーザビーム形状を推測するため、又はその事前の調整のために設置されたモニター用基板の測定基準面において、結像光学系による結像状態及び照射されるエネルギーを、当該測定基準面を透過した加工用レーザ光を用いてモニターする技術が開示されている。 Patent Document 2 discloses an imaging optical system on a measurement reference plane of a monitor substrate that is installed for estimating the shape of a laser beam irradiated on an irradiation surface of an object to be processed, or for its prior adjustment. A technique for monitoring the imaging state and the irradiated energy using a processing laser beam that has passed through the measurement reference plane is disclosed.
さらに、加工用レーザ光とは別に、測定用レーザ光を前記結像光学系の最終段に位置する加工用対物レンズを通して、加工用レーザ光と同軸にて被加工対象物の被照射面に照射しその反射光を測定することで、被照射面の位置や状態の変動、ひいては加工用対物レンズ等の光学素子の温度変化に起因する結像状態の変動をリアルタイムにモニターし、その結果を用いて加工を最適化するための自動制御を行う技術が開示されている。 Further, separately from the processing laser light, the measurement laser light is irradiated on the irradiated surface of the object to be processed coaxially with the processing laser light through the processing objective lens located at the final stage of the imaging optical system. By measuring the reflected light, changes in the position and state of the irradiated surface and, in turn, changes in the imaging state caused by temperature changes in the optical element such as the processing objective lens are monitored in real time. A technique for performing automatic control for optimizing machining is disclosed.
しかし、いずれの技術においても、被加工対象物の被照射面に縮小結像されている実際の加工に用いられるレーザ光の状態を、リアルタイム且つ縮小結像光学系の加工精度と同等の精度でモニターすることはできない。 However, in any technique, the state of the laser beam used for actual processing that is reduced and imaged on the irradiated surface of the object to be processed can be measured in real time with an accuracy equivalent to the processing accuracy of the reduced imaging optical system. It cannot be monitored.
本発明は、上記の背景技術が抱える問題に鑑みてなされたものであり、高分解能が要求される縮小結像型レーザ加工装置において、被加工対象物の被照射面上に縮小結像されるレーザビーム形状を、リアルタイム且つ高分解能にてモニターできるビームプロファイラーの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the background art, and in a reduced imaging type laser processing apparatus that requires high resolution, reduced image formation is performed on an irradiated surface of an object to be processed. The object is to provide a beam profiler that can monitor the laser beam shape in real time and with high resolution.
第1の発明は、少なくとも、マスク、ミラー及び対物レンズをこの順にて含む縮小結像光学系と、被加工対象物を載置するステージとを含むレーザ加工装置に搭載され、縮小投影された結像点におけるレーザビームの横モード分布及びその結像状態をモニターする撮像機器と、撮像された画像データを解析する解析装置から成るビームプロファイラーであって、前記ミラーは、レーザビームの一部を透過する非全反射ミラーであり、前記撮像機器は、前記マスク上に描画されたパターンが前記対物レンズにより縮小投影され結像する位置と共益な位置に撮像面を持ち、当該撮像面は、前記非全反射ミラーを透過した前記被加工対象物からの戻り光である反射光を受光することを特徴とするビームプロファイラーである。 The first invention is mounted on a laser processing apparatus including at least a reduction imaging optical system including a mask, a mirror, and an objective lens in this order, and a stage on which an object to be processed is placed. A beam profiler comprising an imaging device for monitoring the transverse mode distribution and image formation state of a laser beam at an image point, and an analyzer for analyzing captured image data, wherein the mirror transmits a part of the laser beam. The imaging device has an imaging surface at a position where the pattern drawn on the mask is projected by reduction by the objective lens and forms an image, and the imaging surface is the non-reflection mirror. A beam profiler that receives reflected light that is return light from the object to be processed that has passed through a total reflection mirror.
ここで、撮像機器とは、CCD、CMOS等の撮像素子からなる撮像機器をいい、これらに限定されない。また、撮像された画像データを解析する解析装置とは、撮像素子により取り込まれたデータを解析するための操作画面はもちろん、2次元・3次元表示(可視化)、クロスセクション表示、強度分布等表示、時間統計表示等を行うことができるものである。 Here, the imaging device refers to an imaging device including an image sensor such as a CCD or a CMOS, but is not limited to these. The analysis device that analyzes the captured image data is not only the operation screen for analyzing the data captured by the image sensor, but also 2D / 3D display (visualization), cross section display, intensity distribution display, etc. Time statistics can be displayed.
縮小結像光学系に含まれる全反射ミラーの枚数は、その光路配置の設計に依存するため制限はない。そして、縮小結像光学系における非全反射ミラーの位置は、前述の共焦点の関係が維持できる位置であれば、対物レンズの直前(レーザ光源側)である必要はない。 The number of total reflection mirrors included in the reduction imaging optical system is not limited because it depends on the design of the optical path arrangement. The position of the non-total reflection mirror in the reduction imaging optical system need not be immediately before the objective lens (on the laser light source side) as long as the confocal relationship described above can be maintained.
また、その非全反射ミラーの反射率は、加工に用いるレーザ光が被加工対象物上の被照射面により反射される前記反射光の強度と、当該反射光が撮像素子に入射する際の当該撮像素子における損傷閾値によって決定される設計事項である。一例として、波長が248nmのレーザ光が45°で入射した場合、その99%を反射し、残り1%を透過する反射率特性である。そして、前記反射光の1%はさらに当該非全反射ミラーにおいて透過する。なお、そのミラーの仕様値によっては、多くの場合、全反射ミラーとして市販されているものを使用することが可能である。 In addition, the reflectance of the non-total reflection mirror includes the intensity of the reflected light that is reflected by the irradiated surface on the object to be processed and the intensity of the reflected light that is incident on the image sensor. This is a design matter determined by a damage threshold in the image sensor. As an example, when a laser beam having a wavelength of 248 nm is incident at 45 °, 99% is reflected and the remaining 1% is reflected. And 1% of the reflected light is further transmitted through the non-total reflection mirror. Depending on the specification value of the mirror, it is possible to use a commercially available total reflection mirror in many cases.
第2の発明は、第1の発明において、前記解析装置がレーザビーム強度の横モード分布に対するクロスセクション解析により、前記被加工対象物の被照射面における結像状態をモニターすることを特徴とするビームプロファイラーである。 According to a second invention, in the first invention, the analysis device monitors an imaging state on an irradiated surface of the workpiece by cross section analysis with respect to a transverse mode distribution of laser beam intensity. It is a beam profiler.
具体的な解析の様子は、図1、図2及び図3に示す。図1は、正しく結像されている位置から光軸方向でマイナス40μmの位置に、被加工対象物の被照射面があるときのレーザビームの二次元プロファイルである。図2は、図1中に示されたクロスバーうち、横のバーの位置における強度分布(クロスセクション)を示したものである。その強度が急激に変化する部分がレーザビームの横モード分布におけるエッジ部に相当する。 The specific state of analysis is shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. FIG. 1 shows a two-dimensional profile of a laser beam when the surface to be processed is irradiated at a position of minus 40 μm in the optical axis direction from the position where the image is correctly formed. FIG. 2 shows an intensity distribution (cross section) at the horizontal bar position among the cross bars shown in FIG. The portion where the intensity changes abruptly corresponds to the edge portion in the transverse mode distribution of the laser beam.
図3は、被照射面の光軸方向の位置を結像位置から−40μmから+40μmまで10μmピッチにて順次計測した際の、クロスセクション解析から得られる前記エッジ形状の推移、すなわちその立ち上がりの鋭さの推移を示す。ここで、その立ち上がりの鋭さ、勾配量は、エッジ部におけるレーザビームの強度がその最大値の10%から90%変化するのに要する分布の幅(エッジ幅)として示している。結像状態が良好な場合、当該エッジ幅は狭く、デフォーカス状態においては、当該エッジ幅は広い。なお、上記の各パラメータは、解析装置において自由に設定可能である。 FIG. 3 shows the transition of the edge shape obtained from the cross section analysis, that is, the sharpness of the rise when the position in the optical axis direction of the irradiated surface is sequentially measured from the imaging position to −40 μm to +40 μm at a pitch of 10 μm. Shows the transition. Here, the sharpness of the rise and the amount of gradient are shown as the distribution width (edge width) required for the laser beam intensity at the edge portion to change from 10% to 90% of the maximum value. When the imaging state is good, the edge width is narrow, and in the defocused state, the edge width is wide. The above parameters can be freely set in the analysis apparatus.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記撮像機器を構成する撮像素子のピクセルサイズの各辺が、縮小結像光学系の縮小率と要求される加工分解能との積の数値以下であることを特徴とするビームプロファイラーである。 According to a third invention, in each of the first and second inventions, each side of the pixel size of the image pickup device constituting the image pickup device is a numerical value of a product of the reduction ratio of the reduction imaging optical system and the required processing resolution. A beam profiler characterized by the following.
例えば、要求されるラインアンドスペースによる分離可能限界として定義される加工分解能の要求値が1μmであり、縮小結像光学系の倍率が5倍である場合、撮像素子として用いるCCDカメラのピクセルサイズは、その各辺が5μm以下のものを採用する。 For example, when the required processing resolution defined as the required separation limit due to line and space is 1 μm and the magnification of the reduction imaging optical system is 5 times, the pixel size of the CCD camera used as the image sensor is , Each side is 5 μm or less.
第4の発明は、第1乃至第3の発明において、前記ビームプロファイラーが、さらに被加工対象物と切り替え可能な調整用光学部材を前記ステージ上に並置し、当該調整用光学部材は、前記レーザビームの一部を反射し、その他を透過する材質であり、且つ当該調整用光学部材の前記レーザビームによる被照射面の高さは、前記被加工対象物の被照射面と同一の高さであることを特徴とするビームプロファイラーである。 According to a fourth invention, in the first to third inventions, the beam profiler further juxtaposes an adjustment optical member that can be switched to the workpiece, on the stage, and the adjustment optical member is the laser The height of the surface irradiated with the laser beam of the optical member for adjustment is the same height as the surface to be irradiated of the workpiece to be processed. It is a beam profiler characterized by being.
例えば、レーザ光源がエキシマレーザの場合は調整用光学部材として石英板を、CO2レーザの場合はジンクセレナイドを好適に用いることができる。 For example, when the laser light source is an excimer laser, a quartz plate can be suitably used as the adjustment optical member, and when the laser light source is a CO 2 laser, zinc selenide can be suitably used.
第5の発明は、第1乃至第4の発明において、前記調整用光学部材の裏面がその表面に対し角度を持つウェッジ板であることを特徴とするビームプロファイラーである。 A fifth invention is a beam profiler according to any one of the first to fourth inventions, wherein the back surface of the adjusting optical member is a wedge plate having an angle with respect to the front surface.
ここで、前記調整用光学部材の表面は、その反射光が光軸上を戻り前記撮像面に照射されるため光軸に対し垂直であるのに対し、その裏面は垂直ではなく、仮に当該裏面においてレーザビームが反射したとしても、その反射光が光軸上を戻ることのない構造である。 Here, the surface of the optical member for adjustment is perpendicular to the optical axis because the reflected light returns on the optical axis and is applied to the imaging surface, whereas the back surface is not vertical, but temporarily Even if the laser beam is reflected at, the reflected light does not return on the optical axis.
第6の発明は、第1乃至第5の発明において、前記縮小結像光学系が像側又は両側テレセントリック光学系であり、前記調整用光学部材が平行平面板であり、当該平行平面板の表裏各面からの2つの反射光が共に前記撮像機器にて撮像され、前記解析装置が撮像された当該2つの反射光の画像を解析することにより前記テレセントリック光学系の像側におけるテレセントリシティーを確認することができるビームプロファイラーである。 A sixth invention is the first to fifth inventions, wherein the reduced imaging optical system is an image-side or both-side telecentric optical system, the adjustment optical member is a parallel plane plate, and the front and back sides of the parallel plane plate Two reflected lights from each surface are picked up by the imaging device, and the telecentricity on the image side of the telecentric optical system is confirmed by analyzing the two reflected light images picked up by the analyzing device. A beam profiler that can.
この第6発明においては、裏面からの戻り光による二重の撮像を回避するために調整用光学部材をウェッジ板とした第5の発明とは異なり、むしろその戻り光を積極的に利用するものである。表裏それぞれからの反射光の横モード分布の様子から、縮小結像光学系の縮小率が結像位置に依らず一定であり、少なくとも前記平行平面板の厚みの2倍の距離にわたり像側におけるテレセントリシティーが確保されているか否かを確認できる。 In this sixth invention, unlike the fifth invention in which the optical member for adjustment is a wedge plate in order to avoid double imaging due to the return light from the back surface, rather, the return light is actively used. It is. From the state of the transverse mode distribution of the reflected light from the front and back surfaces, the reduction ratio of the reduction imaging optical system is constant regardless of the imaging position, and the telephoto side on the image side is at least twice as long as the thickness of the parallel plane plate. You can check whether or not sentry city is secured.
なお、縮小結像光学系がテレセントリック光学系でない場合であっても、裏面からの戻り光との二重の撮像により、光学系の軸ズレをモニターすることが可能である。 Even when the reduction imaging optical system is not a telecentric optical system, it is possible to monitor the axial deviation of the optical system by double imaging with the return light from the back surface.
第7の発明は、第1乃至第6の発明において、前記非全反射ミラーと前記撮像面との間に共焦点位置補正板を有し、当該共焦点位置補正板が、被加工対象物からの反射光が前記非全反射ミラーと同一の材質且つ厚みを有し、さらにその法線は当該非全反射ミラーの法線と光軸周りに90°回転した状態であることを特徴とするビームプロファイラーである。 According to a seventh invention, in the first to sixth inventions, a confocal position correction plate is provided between the non-total reflection mirror and the imaging surface, and the confocal position correction plate is formed from a workpiece. The reflected light has the same material and thickness as the non-total reflection mirror, and the normal line is rotated by 90 ° around the optical axis with the normal line of the non-total reflection mirror. Profiler.
図4及び図5は、前記非全反射ミラー2と前記共焦点位置補正版71の位置関係を示す。この図においては、非全反射ミラー2から被加工対象物41に打ち下ろされるレーザビームの軸をZ軸とし、この軸を法線とする平面をXY軸平面とした。 4 and 5 show the positional relationship between the non-total reflection mirror 2 and the confocal position correction plate 71. FIG. In this figure, the axis of the laser beam dropped from the non-total reflection mirror 2 onto the workpiece 41 is taken as the Z axis, and the plane having this axis as the normal is taken as the XY axis plane.
この第7の発明の特徴は、図5中に記載したXYZ軸の座標系を用いて説明するならば、非全反射ミラー2の法線21の方向は(−X,0,−Z)方向であり、共焦点位置補正板71の法線711の方向は、これをZ軸周りに90°回転した(0,−Y,−Z)方向となる位置関係を有しているということである。なお、図4及び図5からも明らかなとおり、共焦点位置補正板71が補正する共焦点位置とは、撮像機器61の撮像面における反射光に対するものである。非全反射ミラー2は光軸に対し角度をもっており、これにより生じる撮像面における像のにじみを補正する。 If the feature of the seventh aspect of the invention is described using the coordinate system of the XYZ axes shown in FIG. 5, the direction of the normal line 21 of the non-total reflection mirror 2 is the (−X, 0, −Z) direction. That is, the direction of the normal line 711 of the confocal position correction plate 71 has a positional relationship of (0, -Y, -Z) direction obtained by rotating it 90 degrees around the Z axis. . As is clear from FIGS. 4 and 5, the confocal position corrected by the confocal position correction plate 71 is for reflected light on the imaging surface of the imaging device 61. The non-total reflection mirror 2 has an angle with respect to the optical axis, and corrects image blurring on the imaging surface caused thereby.
第8の発明は、第1乃至第7の発明において、前記撮像面と前記非全反射ミラー2との間にレーザ光の波長のみを透過するバンドパスフィルタを有することを特徴とするビームプロファイラーである。 An eighth invention is a beam profiler according to any one of the first to seventh inventions, further comprising a band-pass filter that transmits only the wavelength of laser light between the imaging surface and the non-total reflection mirror 2. is there.
図4及び図5において示すバンドパスフィルタ72は、レーザ光の中心波長に対しFWHMにて20nm程度の透過性能を有するものでよく、レーザビームの照射を受けた被加工対象物41や調整用光学部材42が、その材質によって発する蛍光を遮断できるものであればよい。多くの場合市販品にて対応可能である。これにより、撮像機器61の撮像面に入射する光は、被加工対象物41や調整用光学部材42からの反射光のみとなり、ノイズとなる他の波長のエネルギー成分を排除できる。 The band pass filter 72 shown in FIGS. 4 and 5 may have a transmission performance of about 20 nm at the FWHM with respect to the center wavelength of the laser light, and the workpiece 41 or the adjustment optical material that has been irradiated with the laser beam. The member 42 only needs to be capable of blocking the fluorescence emitted by the material. In many cases, commercially available products can be used. Thereby, the light incident on the imaging surface of the imaging device 61 is only reflected light from the workpiece 41 and the adjustment optical member 42, and energy components of other wavelengths that become noise can be eliminated.
本発明に係るビームプロファイラーは、高分解能が要求される縮小結像型レーザ加工装置において、被加工対象物の被照射面上に縮小結像されるレーザビーム形状を、当該レーザビームを用いて、リアルタイム且つ高分解能にてモニターすることができる。 The beam profiler according to the present invention is a reduction imaging type laser processing apparatus that requires high resolution, and uses the laser beam to form a laser beam shape that is reduced and imaged on an irradiated surface of a workpiece. It can be monitored in real time and with high resolution.
以下、図面を参照して本発明に係るビームプロファイラーの利用態様を詳細に説明する。 Hereinafter, a usage mode of a beam profiler according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
はじめに、本発明の実施に係るビームプロファイラーを用いた微細加工装置の概略構成を図6に示す。本実施例においては、レーザ光源としてパルス発振する波長が248nmのエキシマレーザ8を用いた。パルスレーザ光源としては、このほかにNd:YAGレーザの3倍派、4倍派などの高分解能の加工を可能とする短波長レーザ等を用いることもできるが、被加工対象物41の材質により適切な選定を必要とする。さらに、スキャン加工など、加工の態様によっては、連続波やこれをシャッター操作等によりパルス化したレーザ、モードロックレーザを用いることもできる。 First, a schematic configuration of a microfabrication apparatus using a beam profiler according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. In the present embodiment, an excimer laser 8 having a pulse oscillation wavelength of 248 nm is used as a laser light source. As the pulse laser light source, a short wavelength laser or the like that enables high resolution processing such as triple or quadruple of Nd: YAG laser can be used. Appropriate selection is required. Furthermore, depending on the processing mode such as scan processing, a continuous wave, a laser pulsed by a shutter operation, or a mode-locked laser can be used.
エキシマレーザ8から出射したビームは、ビーム整形用の光学系を介しマスク1に入射する。マスク1には被加工対象物41に縮小投影するパターン及び調整用光学部材42に縮小投影する焦点位置調整用のパターンが描画されている。本実施例においては、合成石英板にアルミメッキを施したものを用いた。また、マスク1はその位置調整のため、及び前記2パターンの切り替え用として、図6中に示すXYZ軸及びθ軸(YZ平面)に沿って移動するマスク用ステージの上に設置した。 The beam emitted from the excimer laser 8 is incident on the mask 1 through an optical system for beam shaping. On the mask 1, a pattern to be reduced and projected onto the workpiece 41 and a focus position adjustment pattern to be reduced and projected onto the adjustment optical member 42 are drawn. In this embodiment, a synthetic quartz plate with aluminum plating is used. The mask 1 was placed on a mask stage that moves along the XYZ axis and the θ axis (YZ plane) shown in FIG. 6 for adjusting the position and for switching between the two patterns.
縮小結像光学系の各光学部材の位置決定は、一般的な手法であるところの、被加工対象物に対しその位置(Z軸)を段階的に変えて行うフォーカルスキャン加工により行った。そこでは、実際の加工形状を顕微鏡下において観察し、本実施例における縮小結像光学系の設計値である縮小倍率(5倍)、分解能(1μm)及び像側テレセントリック等の仕様を満たすよう各光学部材の位置調整を行った。そして、この一連の加工、観察及び光学系調整を繰り返すことでその最適化を図った。 Determination of the position of each optical member of the reduction imaging optical system is performed by focal scan processing, which is a general technique, and is performed by changing the position (Z axis) of the object to be processed stepwise. In this case, the actual processed shape is observed under a microscope, and each of the specifications such as the reduction magnification (5 ×), the resolution (1 μm), the image side telecentric, etc., which are the design values of the reduction imaging optical system in this embodiment, is satisfied. The position of the optical member was adjusted. The optimization was achieved by repeating this series of processing, observation, and optical system adjustment.
縮小結像光学系のフォーカルスキャン加工による各種調整のあとは、その各光学部材の位置関係を維持した上で、本発明に係る共焦点ビームプロファイラー用の各光学部材及び撮像機器61を設置し、その撮像面の位置を調整し、決定した。以下、その詳細を「(1)共焦点位置調整段階」及び「(2)テレセントリシティーの記録段階」に分けて説明し、その後「(3)実加工段階」として実際の加工への利用態様を説明する。 After various adjustments by focal scan processing of the reduction imaging optical system, the optical members for the confocal beam profiler according to the present invention and the imaging device 61 are installed after maintaining the positional relationship of the optical members. The position of the imaging surface was adjusted and determined. Hereinafter, the details will be divided into “(1) confocal position adjustment stage” and “(2) telecentricity recording stage”, and then “(3) actual machining stage” will be used for actual machining. Will be explained.
なお、以降、マスク1を透過したレーザビームのパルスエネルギーを便宜上「1」として説明する。 Hereinafter, the pulse energy of the laser beam that has passed through the mask 1 will be described as “1” for convenience.
(1)共焦点位置調整段階
共焦点位置調整段階において用いるマスクパターンは図7の左下に示す調整用十字パターン12であり、これはアルミメッキが施されていない、すなわちレーザビームが通過する領域のパターンである。その線幅はいずれの箇所においても10μmであり、十字線の各長さは250μmである。本実施例において用いる後述の対物レンズ3による縮小投影サイズは、それぞれ、2μm、50μmとなる。
(1) Confocal Position Adjustment Stage The mask pattern used in the confocal position adjustment stage is an adjustment cross pattern 12 shown in the lower left of FIG. 7, which is not subjected to aluminum plating, that is, in a region through which the laser beam passes. It is a pattern. The line width is 10 μm at any location, and the length of each cross line is 250 μm. The reduced projection sizes by an objective lens 3 described later used in this embodiment are 2 μm and 50 μm, respectively.
マスク1の調整用十字パターン12を通過したレーザビームは、非全反射ミラー2により反射され対物レンズ3に入射する。ここで非全反射ミラー2は、波長248nmのレーザ光が45°で入射した場合、そのパルスエネルギーの99%を反射し、残り1%を透過する反射特性を持つ。すなわち、対物レンズ3へ反射されるパルスエネルギーは0.99である。 The laser beam that has passed through the adjustment cross pattern 12 of the mask 1 is reflected by the non-total reflection mirror 2 and enters the objective lens 3. Here, when a laser beam having a wavelength of 248 nm is incident at 45 °, the non-total reflection mirror 2 has a reflection characteristic of reflecting 99% of the pulse energy and transmitting the remaining 1%. That is, the pulse energy reflected to the objective lens 3 is 0.99.
対物レンズ3は、倍率を5倍、NAを0.13とする248nm用の反射防止膜付き対物レンズ(コヒレント社製P−lens 5x/18−248)である。前記非全反射ミラー2からの入射光を調整用光学部材42へ縮小投影する。また、対物レンズ3は光軸上(Z軸)上の位置を微調整するために対物レンズ用ステージ上に設置されている。その透過率は90%であり、これを透過したパルスエネルギーは、0.89である。 The objective lens 3 is an objective lens with an antireflection film for 248 nm (P-lens 5x / 18-248 manufactured by Coherent Co., Ltd.) having a magnification of 5 times and an NA of 0.13. Incident light from the non-total reflection mirror 2 is reduced and projected onto the adjustment optical member 42. The objective lens 3 is installed on the objective lens stage in order to finely adjust the position on the optical axis (Z axis). The transmittance is 90%, and the pulse energy transmitted through the transmittance is 0.89.
調整用光学部材42の表面位置(Z軸)は、前述のフォーカルスキャン等により、被加工対象物41の被照射面の位置(Z軸)と同一となるよう予め調整済みである。なお、本実施例における調整用光学部材42には、厚さが2mmの平行平面板であり材質は合成石英のものを用いた。 The surface position (Z axis) of the adjustment optical member 42 has been adjusted in advance to be the same as the position (Z axis) of the irradiated surface of the workpiece 41 by the above-described focal scan or the like. The adjusting optical member 42 in the present embodiment is a parallel flat plate having a thickness of 2 mm and made of synthetic quartz.
なお、この調整用光学部材42においては、その最初の被照射面(第一反射面)に照射されたエネルギーのうち約5%をZ軸方向に反射し、その底面(第二反射面)においても同様の5%を反射する。すなわち、第一反射面で反射されるエネルギーは0.045、第二反射面で反射され対物レンズ3に戻るエネルギーは、0.040である。 In this optical member for adjustment 42, about 5% of the energy irradiated on the first irradiated surface (first reflective surface) is reflected in the Z-axis direction, and on the bottom surface (second reflective surface). Also reflects the same 5%. That is, the energy reflected by the first reflecting surface is 0.045, and the energy reflected by the second reflecting surface and returning to the objective lens 3 is 0.040.
調整用光学部材42における第一反射面からの反射光(第一反射光)と第二反射面からの反射光(第二反射光)は、共に対物レンズ3をZ軸方向に伝搬し、再び非全反射ミラー2に到達する。前述の透過特性(反射特性)により1%が非全反射ミラー2を透過し、さらに共焦点位置補正板71(透過率95%)及びバンドパスフィルタ72(透過率95%)を介して撮像機器61の撮像面に入射する。そのパルスエネルギーは、第一反射光が0.00036、第二反射光が0.00033である。 Both the reflected light from the first reflecting surface (first reflected light) and the reflected light from the second reflecting surface (second reflected light) in the adjustment optical member 42 propagate through the objective lens 3 in the Z-axis direction, and again. The non-total reflection mirror 2 is reached. Due to the above-mentioned transmission characteristics (reflection characteristics), 1% is transmitted through the non-total reflection mirror 2, and is further imaged through a confocal position correction plate 71 (transmittance 95%) and a bandpass filter 72 (transmittance 95%). 61 is incident on the imaging surface. The pulse energy is 0.00036 for the first reflected light and 0.00033 for the second reflected light.
共焦点位置補正板71には、前記非全反射ミラー2と同一の厚さ、同一の材質である合成石英の平行平面板を用いた。なお、この共焦点位置補正板72を用いない場合、マスク1の十字パターン12のうち、図5におけるX軸方向の線の結像状態により焦点であると認識できるZ位置(図8A及び8B参照。)と、同じくY軸方向の線の結像状態により焦点であると認識できるZ位置(図8C及び8D参照)とに差異が生じる。なお、これら図8A〜8Dは、調整用光学部材42として、光軸上に戻る第二反射光を生じないウェッジ板を用い、第二反射面からの反射光による二重撮像を回避した場合のものである。 As the confocal position correcting plate 71, a parallel flat plate made of synthetic quartz having the same thickness and the same material as the non-total reflection mirror 2 was used. When the confocal position correction plate 72 is not used, the Z position (see FIGS. 8A and 8B) of the cross pattern 12 of the mask 1 that can be recognized as the focal point by the image forming state of the line in the X-axis direction in FIG. .) And the Z position (see FIGS. 8C and 8D) that can be recognized as the focal point due to the image formation state of the line in the Y-axis direction. 8A to 8D show a case where a wedge plate that does not generate second reflected light returning on the optical axis is used as the adjustment optical member 42, and double imaging by reflected light from the second reflecting surface is avoided. Is.
これら図8A〜8Dから明らかなとおり、十字パターンの像におけるX軸方向の線の強度及びシャープネスが最大となるように撮像機器61の撮像面位置を調整すると、Y軸方向の線の強度は下がり、そのシャープネスも損なわれた画像となってしまう。逆にY軸方向の線の強度及びシャープネスが最大となるように調整すると、X軸方向の線の強度は下がり、そのシャープネスも損なわれる結果となる。この場合、正しい結像位置を特定するにあたり、X軸の画像で調整すべきかY軸の画像で調整すべきか、にわかには判断できない。 As is clear from FIGS. 8A to 8D, when the imaging plane position of the imaging device 61 is adjusted so that the X-axis direction line intensity and sharpness in the cross pattern image are maximized, the Y-axis direction line intensity decreases. , The sharpness will be lost. Conversely, if the intensity and sharpness of the line in the Y-axis direction are adjusted to the maximum, the intensity of the line in the X-axis direction is lowered, resulting in a loss of the sharpness. In this case, when specifying the correct image formation position, it cannot be determined at all whether the adjustment should be made with the X-axis image or the Y-axis image.
そこで、共焦点位置補正板71を非全反射ミラー2に対しXY平面上90度回転した状態で挿入することで図9に示すとおり十字パターン12のXYいずれの軸線においても等しい強度とシャープネスをもって観察され、撮像機器61の撮像面の位置を、被加工対象物41(調整用光学部材42)の結像面と共益となる位置に正しく調整可能となる。 Therefore, by inserting the confocal position correction plate 71 with the non-total reflection mirror 2 rotated 90 degrees on the XY plane, observation is performed with equal intensity and sharpness in any of the XY axes of the cross pattern 12 as shown in FIG. Thus, the position of the imaging surface of the imaging device 61 can be correctly adjusted to a position that is beneficial to the imaging surface of the workpiece 41 (adjusting optical member 42).
また、非全反射ミラー2、調整用光学部材42及び被加工対象物41に紫外光である波長248nmのレーザビームが照射された場合、これに励起され蛍光を発する場合がある。特に、非全反射ミラー2において発生した蛍光成分はその強度は高く、且つ撮像面に近い面において発光した蛍光強度が遠い面のそれと比べて強い。そうすると、撮像面に入射される強度がX軸方向において分布をもつ。 Further, when a laser beam having a wavelength of 248 nm, which is ultraviolet light, is irradiated on the non-total reflection mirror 2, the adjustment optical member 42, and the workpiece 41, there is a case where it is excited and emits fluorescence. In particular, the fluorescence component generated in the non-total reflection mirror 2 has a high intensity, and is stronger than that of the far surface where the intensity of the emitted light is nearer to the imaging surface. Then, the intensity incident on the imaging surface has a distribution in the X-axis direction.
さらに、調整用光学部材42や被加工対象物41からの蛍光成分については、そのほとんどが非全反射ミラー2を透過するため、当該蛍光成分に強度分布がある場合、その影響を無視できない場合がある。これを防止するために、本実施例においては248nmを中心波長とするバンドパスフィルタ72を撮像機器61の直前に設置した。バンドパスのFWHMは20nmのものを用いた。 Furthermore, since most of the fluorescent components from the adjustment optical member 42 and the workpiece 41 are transmitted through the non-total reflection mirror 2, the influence may not be negligible when the fluorescent component has an intensity distribution. is there. In order to prevent this, a band pass filter 72 having a central wavelength of 248 nm is installed in front of the imaging device 61 in this embodiment. A bandpass FWHM of 20 nm was used.
以上により、調整用光学部材42の被照射面(表面)に対し1/5に縮小投影された調整用十字パターン12のマスクイメージを、本発明に係る共焦点ビームプロファイラーにより、同時に、共焦点にて観察できるよう各光学部材を配置し、その位置を調整した。 As described above, the mask image of the adjustment cross pattern 12 that is projected to be reduced to 1/5 with respect to the irradiated surface (front surface) of the adjustment optical member 42 is simultaneously made confocal by the confocal beam profiler according to the present invention. Each optical member was arranged so that it could be observed, and its position was adjusted.
(2)テレセントリシティーの記録段階
既に、前述のフォーカルスキャン加工による縮小結像光学系の調整段階において、被加工対象物41に形成した加工形状の顕微鏡観察を通し、テレセントリシティーを考慮した調整は済んでいる。そこで、今後、実際の加工において、又は光学系の経時的変化等により、縮小結像光学系の持つテレセントリシティーが乱れた場合に備え、その調整された状態を本発明に係る共焦点ビームプロファイラーにより記録しておく。具体的には、テレセントリシティーの調整された前記縮小結像光学系において、平行平面板である調整用光学部材42の表面からの第一反射光の像と裏面からの第二反射光の像を同時に二重撮像し、これを参照画像として記録する。
(2) Telecentricity recording stage In the adjustment stage of the reduction imaging optical system by the above-mentioned focal scan processing, the telecentricity is adjusted through microscopic observation of the processed shape formed on the workpiece 41. Has finished. Therefore, in the future, the confocal beam profiler according to the present invention will be prepared in preparation for the case where the telecentricity of the reduced imaging optical system is disturbed in actual processing or due to changes in the optical system over time. To record. Specifically, in the reduced imaging optical system in which the telecentricity is adjusted, an image of the first reflected light from the surface of the adjusting optical member 42 that is a plane-parallel plate and an image of the second reflected light from the back surface. Are simultaneously picked up and recorded as a reference image.
なお、本実施例において用いた対物レンズ3の焦点深度(20μm)が、調整用光学部材42の厚みと比べ極めて短いことから、第一反射光と第二反射光を同じシャープネスで撮像することはできない。しかし、前記参照画像と対比することにより、実加工段階等におけるテレセントリシティーの確認として寄与することになる。 In addition, since the depth of focus (20 μm) of the objective lens 3 used in the present embodiment is extremely short as compared with the thickness of the adjustment optical member 42, it is possible to image the first reflected light and the second reflected light with the same sharpness. Can not. However, the comparison with the reference image contributes to the confirmation of telecentricity in the actual processing stage.
本段階において記録されるべき二重撮像の様子を、模擬的ではあるが図10Aに示す。ここでは、調整用光学部材42の表面からの反射光による像を第一反射光の像13と、同じく裏面からの反射光による像を第二反射光の像14とした。 A state of double imaging to be recorded at this stage is shown in FIG. Here, the image of the reflected light from the surface of the adjustment optical member 42 is the image 13 of the first reflected light, and the image of the reflected light from the back surface is the image 14 of the second reflected light.
また、仮にテレセントリシティーが乱れているとしたら観察されるであろう画像の例を図10Bに示す。この図に示すように、第一反射光の像13と第二反射光の像14とを焦点深度による違いを考慮してもなお十字パターンの像の大きさが異なるときは、テレンセントリシティーの調整が不十分又はこれが乱れたことを意味する。 FIG. 10B shows an example of an image that would be observed if the telecentricity is disturbed. As shown in this figure, if the size of the cross pattern image is still different between the first reflected light image 13 and the second reflected light image 14 even if the difference due to the depth of focus is taken into account, the telecentricity It means that the adjustment is insufficient or this is disturbed.
さらに、十字パターン像の中心にずれが生じている場合、そのズレを示すシグマ(σ)は、縮小結像光学系の光軸、ひいてはビームプロファイラーへ入射する反射光の光軸の調整が不十分、又はこれが乱れたことを意味する。 Further, when the center of the cross pattern image is displaced, the sigma (σ) indicating the deviation is insufficiently adjusted for the optical axis of the reduced imaging optical system, and hence the optical axis of the reflected light incident on the beam profiler. Or it means that this is disturbed.
(3)実加工段階
次に、マスク1を移動又は切り替え、調整用十字パターン12から実際の加工用マスクパターン11を用いた縮小結像光学系に変更する。そして、所定の加工プログラムにより被加工対象物41への1ショットスキャン加工を行った。
(3) Actual processing stage Next, the mask 1 is moved or switched, and the cross pattern 12 for adjustment is changed to a reduced imaging optical system using the actual processing mask pattern 11. Then, a one-shot scan process was performed on the workpiece 41 using a predetermined processing program.
本実施例に係る共焦点ビームプロファイラーは、1ショットごとに被加工対象物上の被照射面からの反射光をリアルタイムにモニターする。なお、他の実施例として、例えば数ショットずつのスキャン加工の場合、各ショットにより加工深度が対物レンズ3の焦点深度を超えて増加し(被照射面のZ軸位置がマイナス側へ変動し)、また、その加工面が粗面化することも想定されるため、リアルタイムモニターに用いる反射光は、被加工対象物41に照射される最初のショットによる反射光とすることが望ましい。 The confocal beam profiler according to the present embodiment monitors reflected light from the irradiated surface on the workpiece in real time for each shot. As another embodiment, for example, in the case of scan processing of several shots, the processing depth increases beyond the focal depth of the objective lens 3 by each shot (the Z-axis position of the irradiated surface changes to the minus side). In addition, since it is assumed that the processed surface is roughened, it is desirable that the reflected light used for the real-time monitor is reflected light from the first shot irradiated on the workpiece 41.
さて、加工時間が増加するにつれて、マスク1や対物レンズ3その他の光学部品が蓄熱しその光学特性が変化する場合がある。これにより、前述の段階(1)及び(2)において確認した焦点位置が、被加工対象物41の被照射面において維持されない状態になることがある。また、被加工対象物41のZ軸方向の厚みの分布異常や加工ステージの非直進性に起因し、同様の焦点位置異常が生じる場合がある。 As the processing time increases, the mask 1, the objective lens 3 and other optical components may accumulate heat and their optical characteristics may change. Thereby, the focus position confirmed in the above-described steps (1) and (2) may not be maintained on the irradiated surface of the workpiece 41. Further, the same focal position abnormality may occur due to the thickness distribution abnormality of the workpiece 41 in the Z-axis direction and the non-straightness of the processing stage.
そこで、本実施例に係る共焦点ビームプロファイラーにより、これらの焦点位置異常を画像解析によりリアルタイムにてモニターし、予め定めた許容範囲からその結像位置が逸脱した場合、対物レンズ3用のZ軸ステージ又は被加工対象物41を載置するZ軸ステージにフィードバックをかけ、結像状態を前記許容範囲に戻す。 Therefore, the confocal beam profiler according to the present embodiment monitors these focal position abnormalities in real time by image analysis, and when the imaging position deviates from a predetermined allowable range, the Z axis for the objective lens 3 is used. Feedback is applied to the Z-axis stage on which the stage or the workpiece 41 is placed, and the imaging state is returned to the allowable range.
具体的には、図11Aに示すように、被加工対象物41からの反射光を撮像機器61の撮像面で受光し、その横モード分布の境界におけるエッジ(立ち上がり:Ascent、立ち下がり:Descent)の鋭さを解析する。本実施例においては、その鋭さを、当該エッジ部におけるレーザビームのクロスセクションがその最大値に対し30%から65%に変化するのに要するエッジ幅(Asc−Length又はDesc−Length)により確認した。 Specifically, as shown in FIG. 11A, the reflected light from the workpiece 41 is received by the imaging surface of the imaging device 61, and an edge (rising: Ascent, falling: Descent) at the boundary of the lateral mode distribution. Analyze the sharpness. In this example, the sharpness was confirmed by the edge width (Asc-Length or Desc-Length) required for the cross section of the laser beam at the edge to change from 30% to 65% of the maximum value. .
図11Bに詳細を示すとおり、立ち下りにおけるエッジ幅は0.004mmである。そしてこのエッジ幅が0.008mm未満にあるものを前記許容範囲(上限)として設定し、加工の最中にエッジ幅がこの範囲から外れた場合には(上限値を超えた場合には)、次の被加工対象物41の加工に移る前に、焦点位置の再調整を行うこととした。再調整は、Z軸ステージの移動量とエッジ幅の変化量との関係を予め導き、これに従って行った。 As shown in detail in FIG. 11B, the edge width at the falling edge is 0.004 mm. And when this edge width is less than 0.008 mm is set as the allowable range (upper limit), and when the edge width deviates from this range during processing (when the upper limit value is exceeded), The focus position was readjusted before moving to the next workpiece 41. The readjustment was performed in accordance with the relationship between the amount of movement of the Z-axis stage and the amount of change in edge width.
また、一の被加工対象物41の加工の最中において、例えば、その厚み分布異常に起因して上記の許容範囲を逸脱した場合、進行中の加工プロセスを一旦中止し、焦点位置の調整を行うようプログラミングすることも可能である。 Further, during the processing of one workpiece 41, for example, when the above allowable range is deviated due to the abnormal thickness distribution, the ongoing processing process is temporarily stopped and the focal position is adjusted. It is also possible to program to do.
前述の実施例1においては、被加工対象物41に縮小投影されるレーザビーム形状のリアルタイムによるモニターのために、レーザビームにより加工され粗面化する前の段階の被照射面からの反射光を、すなわち被照射面へ照射される最初のショットによる照射光をモニターした。 In the first embodiment described above, in order to monitor the shape of the laser beam that is reduced and projected onto the workpiece 41 in real time, the reflected light from the irradiated surface at the stage before being processed and roughened by the laser beam is used. That is, the irradiation light by the first shot irradiated to the irradiated surface was monitored.
これと異なる実施態様として、本実施例においては、実施例1において便宜上「1」としたマスク1を透過したレーザビームのパルスエネルギーを、その1/4である0.25とし、縮小投影されるそのレーザビームにより被加工対象物41が加工されない状況を作り出した。 As an embodiment different from this, in this embodiment, the pulse energy of the laser beam that has passed through the mask 1 which is “1” for convenience in the embodiment 1 is set to 0.25 which is a quarter of the pulse energy, and is reduced and projected. A situation was created in which the workpiece 41 was not processed by the laser beam.
具体的には、被加工対象物41にポリイミドを用いた本実施例においては、その被照射面における実際のエネルギー密度を50mJ/cm2とし、ショット数に拘わらず被照射面がレーザビームによって加工されない条件設定とした。このようなエネルギー密度による照射にすることで、実際には加工できない疑似的な加工状態ではあるものの、被加工対象物41に照射されるレーザショット数に拘わらず実際の加工に近い環境下にて、縮小投影されるレーザビーム形状をリアルタイムにモニターすることができる。 Specifically, in this embodiment using polyimide for the workpiece 41, the actual energy density on the irradiated surface is 50 mJ / cm 2, and the irradiated surface is processed by a laser beam regardless of the number of shots. The condition setting was not set. Irradiation with such an energy density is a pseudo processing state that cannot be actually processed, but in an environment close to actual processing regardless of the number of laser shots irradiated to the workpiece 41. The shape of the laser beam projected in a reduced scale can be monitored in real time.
但し、この場合、各種光学部材がレーザビームを吸収し、これを蓄熱することで生じる光学特性の変化については、レーザビームのパルスエネルギーが低く蓄熱量が少ないため、現実の加工の際とは異なるモニター結果となる点に留意する。 However, in this case, various optical members absorb the laser beam and change the optical characteristics caused by storing the laser beam is different from the actual processing because the pulse energy of the laser beam is low and the heat storage amount is small. Note that the monitoring result is obtained.
縮小結像光学系を搭載した高分解能レーザ加工装置に利用することができる。 It can be used for a high-resolution laser processing apparatus equipped with a reduction imaging optical system.
1 マスク
11 加工用マスクパターン
12 調整用十字パターン
13 第一反射光の像
14 第二反射光の像
2 非全反射ミラー
21 非全反射ミラーの法線
3 対物レンズ
41 非加工対象物
42 調整用光学部材
5 加工ステージ
61 撮像機器
62 解析装置
71 共焦点位置補正板
711 共焦点位置補正板の法線
72 バンドパスフィルタ
8 エキシマレーザ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mask 11 Processing mask pattern 12 Adjustment cross pattern 13 First reflected light image 14 Second reflected light image 2 Non-total reflection mirror 21 Non-total reflection mirror normal 3 Objective lens 41 Non-processing object 42 For adjustment Optical member 5 Processing stage 61 Imaging device 62 Analysis device 71 Confocal position correction plate 711 Normal line of confocal position correction plate 72 Band pass filter 8 Excimer laser
Claims (8)
前記ミラーは、レーザビームの一部を透過する非全反射ミラーであり、
前記撮像機器は、前記マスク上に描画されたパターンが前記対物レンズにより縮小投影され結像する位置と共益な位置に撮像面を持ち、
当該撮像面は、前記非全反射ミラーを透過した前記被加工対象物からの反射光を受光する、
ことを特徴とするビームプロファイラー。 At least a reduction imaging optical system including a mask, a mirror, and an objective lens in this order, and a laser processing apparatus including a stage on which an object to be processed is mounted. A beam profiler comprising an imaging device that monitors the transverse mode distribution and its imaging state, and an analysis device that analyzes the captured image data,
The mirror is a non-total reflection mirror that transmits a part of the laser beam,
The imaging device has an imaging surface at a position where the pattern drawn on the mask is projected and reduced by the objective lens and is beneficial.
The imaging surface receives reflected light from the workpiece that has passed through the non-total reflection mirror,
A beam profiler characterized by that.
当該調整用光学部材は、前記レーザビームの一部を反射し、その他を透過する材質であり、且つ
当該調整用光学部材の前記レーザビームによる被照射面の高さは、前記被加工対象物の被照射面と同一の高さである、請求項1乃至3のいずれかに記載のビームプロファイラー。 The beam profiler further juxtaposes an adjustment optical member that can be switched to a workpiece on the stage,
The adjustment optical member is a material that reflects a part of the laser beam and transmits the other, and the height of the surface irradiated by the laser beam of the adjustment optical member is the height of the workpiece. The beam profiler according to any one of claims 1 to 3, wherein the beam profiler has the same height as the irradiated surface.
前記調整用光学部材は平行平面板であり、
当該平行平面板の表裏各面からの2つの反射光は共に前記撮像機器にて撮像され、
前記解析装置は、撮像された当該2つの反射光の画像を解析することにより前記テレセントリック光学系の像側におけるテレセントリシティーを確認することができる請求項1乃至4のいずれかに記載されたビームプロファイラー。 The reduced imaging optical system is an image side or both side telecentric optical system,
The adjusting optical member is a plane parallel plate,
Two reflected lights from the front and back surfaces of the parallel plane plate are both imaged by the imaging device,
The beam according to any one of claims 1 to 4, wherein the analysis device can confirm the telecentricity on the image side of the telecentric optical system by analyzing the captured images of the two reflected lights. Profiler.
当該共焦点位置補正板は、被加工対象物からの反射光が前記非全反射ミラーと同一の材質且つ厚みを有し、さらにその法線は当該非全反射ミラーの法線と光軸周りに90°回転した状態である請求項1乃至6のいずれかに記載されたビームプロファイラー。 A confocal position correction plate between the non-total reflection mirror and the imaging surface;
In the confocal position correction plate, the reflected light from the workpiece has the same material and thickness as the non-total reflection mirror, and the normal line is around the normal line and the optical axis of the non-total reflection mirror. The beam profiler according to any one of claims 1 to 6, which is in a state rotated by 90 °.
The beam profiler according to any one of claims 1 to 7, further comprising a band-pass filter that transmits only a wavelength of laser light between the imaging surface and the non-total reflection mirror.
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