JP5193677B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
上記各々の修正手段に用いられるレーザ光の波長は異なる場合が多いため、上記2つの欠陥を修正する場合、異なるレーザ波長のレーザ光を出射するレーザ発振器、及びそのレーザ発振器を備えた別体のレーザ加工装置が用いられてきた。
さらに、第1及び第2のレーザ光出射手段により出射された波長の異なるレーザ光が、それぞれ同一の対物レンズの異なる位置を通過するので、対物レンズは、それぞれのレーザ光が通過する位置に、それぞれの波長に適合する高透過率特性を備える薄膜を用いて形成されたものでなくてはならない、という特殊性が要求されるため、対物レンズの作成コストも懸念される。
レーザ光を試料に照射して加工するレーザ加工装置において、
互いに異なるレーザ波長を有する、第1レーザ光と第2レーザ光とを各々出射する第1レーザ発振器及び第2レーザ発振器と、
前記第1レーザ光又は第2レーザ光の何れかが出射されるように前記第1レーザ発振器又は第2レーザ発振器を切換える切換え手段と、
前記切換え手段によって切換えられた前記第1レーザ発振器又は第2レーザ発振器から出射される、前記第1レーザ光又は第2レーザ光の何れかを試料に導く光路内に設けられ、前記加工する加工範囲を調節するために、開口部の開口の大きさを調整することができるスリットと、
前記第1レーザ発振器及び第2レーザ発振器より出射された前記第1レーザ光及び第2レーザ光が、前記スリットを通るよう配置された光路形成部材と、
前記スリットに、そのスリットを透過するレーザ光の光軸と一致させて光を照射するスリット照明用光源と、
前記スリットと前記試料の間の前記光路に配置される対物レンズを、前記第1レーザ光又は第2レーザ光のレーザ波長に対応して異なる倍率のレンズに切換える対物レンズ切換え手段と、
前記スリット照明用光源から照射され、前記スリットを透過した光の試料面からの反射光を観察する観察部と、
を備えることを特徴とする。
前記第1レーザ光の光路内に位置して前記第1レーザ光を反射させるとともに、前記第1レーザ光の光路から離れた位置に退避可能な第1光学素子と、
前記第2レーザ光の光路内に位置して前記第2レーザ光を反射させるとともに、前記第2レーザ光の光路から離れた位置に退避可能な第2光学素子と、
を備え、
前記切換え手段によって切換えられた前記第1レーザ発振器又は第2レーザ発振器より出射されるレーザ光の種類に応じて、前記光路内に配置された前記第1光学素子又は前記第2光学素子により反射された、前記第1レーザ光又は前記第2レーザ光の反射光を取得する反射光取得手段と、
前記反射光取得手段により取得した反射光に基づいて、前記第1レーザ発振器又は第2レーザ発振器の出力状態を検査する出力状態検査手段と、
を備えることを特徴とする。
したがって、本発明は、レーザ光の光路内に特殊な光学系を要さずに、一台のレーザ加工装置を用いて異なるレーザ加工を実行可能とし、かつ、当該レーザ加工装置をコンパクト化するとともに安価に提供できるといえる。
なお、以下の説明では、レーザ加工装置1の左右方向をX軸方向として、その前後方向をY軸方向とし、上下方向をZ軸方向とする。
ミラー11aは、レーザCVD用レーザ発振器11より出射されたY軸(前)方向のレーザCVD用レーザ光をZ軸(下)方向に反射させる。
ミラー12aは、レーザ欠陥修正用レーザ発振器12より出射されたY軸(前)方向のレーザ欠陥修正用レーザ光をZ軸(下)方向に反射させる。
なお、可動部24は、手動によりY軸方向位置を調整出来るものであってもよい。
レーザCVD用反射部21は、図2(C)に示すようにレーザ光を反射するミラー21a、21bからなる第1光学素子を備えており、可動部24のY軸方向位置が調整されて、レーザCVD用反射部21が光路内に配置されると、レーザCVD用レーザ発振器11よりZ軸(下)方向に出射されるレーザ光が、ミラー21aによりミラー21bに向けてX軸(右)方向に反射し、その反射光がミラー21bによりZ軸(上)方向に反射して計測器25に入射するように、ミラー21a及びミラー21bの位置及び角度が設定されている。
そして、計測器25で計測されたレーザパワーの出力測定結果は、レーザCVD用レーザ発振器11又はレーザ欠陥修正用レーザ発振器12にフィードバックされ、所望するレーザパワーとなるように自動調整されるようになっている。
ミラー31は、レーザCVD用レーザ発振器11より出射されたZ軸(下)方向のレーザCVD用のレーザ光をX軸(右)方向に反射させる。
ハーフミラー32は、ミラー31により反射されたレーザCVD用のレーザ光をZ軸(下)方向に反射させるとともに、レーザ欠陥修正用レーザ発振器12より出射されたレーザ欠陥修正用レーザ光を透過させる。
したがって、この光路形成部30により、レーザ発振部10より出射される何れのレーザ光も、スリット40に到達する前に同一光路を辿るように光路形成されるため、同一のスリット40を用いて異なるレーザ加工を行うことが可能となる。
また、スリット部材40A、40Bは、スリット部材40A、40Bが形成するX軸方向のスリット幅を調整可能な可変スリットであり、ユーザはスリット幅を所定の大きさに調整することにより、試料の加工範囲を調整することが出来る。
なお、スリット40は、スリット部材40A、40Bを固定位置にあるスリットとし、スリット部材40C、40Dを可変スリットとして、スリット部材40C、40Dが形成するY軸方向のスリット幅を所定の大きさに調整出来るものであっても当然良いし、スリット部材40A及び40Bと、スリット部材40C及び40Dの、Z軸方向の高さを調整出来、スリット部材40A〜40Dを全て可変スリットとし、X軸方向及びY軸方向のスリット幅の両方を調整出来るものであっても良い。
なお、対物レンズ切換え部61は、倍率の異なる複数の対物レンズを搭載し、手動によりその複数の対物レンズを切換えるものであってもよい。
落射照明用光源73は、光路と交差する方向(例えば、X軸(左)方向)に照明光を発し、光路上に設けられたハーフミラー73aによって光路方向に反射し、対物レンズ部60を介して試料に照射される。
つまり、試料から反射された落射照明用光源73又はスリット照明用光源72の照明光は、対物レンズ部60の対物レンズ62を通過して平行光となり、ハーフミラー74aで光路と交差する方向(X軸(右)方向)に反射する。そして、当該反射光は、上記平行光をチューブレンズ74bで中間結像し、ミラー74cにて光路と平行な方向(Z軸(上)方向)に反射し、ビームスプリッタ74dによって直線透過する光と、光路と交差する方向に反射する光に分離され、それぞれ、観察用CCDカメラ74とオートフォーカス用CCDカメラ76にて受光される。
そのため、スリット照明用光源72及び落射照明用光源73より試料に照射された照明光の反射光を受光することで、ユーザは、オートフォーカス用CCDカメラ76によりフォーカシングされた状態で、観察用CCDカメラ74を介して試料及び試料上のレーザ加工を行う範囲を精確に観察できるようになっている。
したがって、観察用CCDカメラ74で視認しながら、事前にスリット40によりレーザ加工を行う範囲(スリット幅)を調整することができるため、精確な白欠陥や黒欠陥修正を行うことが可能となる。
CPU501は、ROM510に格納されている各種処理プログラムの実行や、処理データのRAM505への格納を行う。
RAM505は、CPU501により実行された処理プログラム等を展開するプログラム格納領域と、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等のデータを格納するデータ格納領域とを備える。
ROM510は、例えば、レーザ発振器切換えプログラム510Aと、対物レンズ切換えプログラム510Bと、可動部位置制御プログラム510Cと、等のCPU501により実行される各種処理プログラムを格納している。
つまり、ユーザが入力操作部100の切換えボタンを押下すると、CPU501がレーザ発振器切換えプログラム510Aを実行し、レーザCVD用レーザ発振器11又はレーザ欠陥修正用レーザ発振器12の何れかに切換えるための出力信号をレーザ発振部10に対して出力し、レーザ発振部10にて出射状態にあるレーザ発振器が切換えられるので、ユーザの加工内容に応じて試料に対して照射するレーザ光を切換えることができる。
つまり、ユーザが入力操作部100の切換えボタンを押下すると、CPU501がレーザ発振器切換えプログラム510Aを実行し、レーザCVD用レーザ発振器11又はレーザ欠陥修正用レーザ発振器12の何れかに切換えられ、さらに、CPU501が対物レンズ切換えプログラム510Bを実行することで、その切換えられたレーザ発振器より出射されるレーザ光のレーザ波長に応じて、対物レンズ切換え部61を駆動させ、所定の倍率の対物レンズに切換えることができるので、何れのレーザ光がレーザ発振部10より出射されても、試料に対して適切に照射することが出来る。
つまり、ユーザが入力操作部100の切換えボタンを押下すると、CPU501が可動部位置制御プログラム510Cを実行し、軸部24aを所定量駆動させ、レーザCVD用反射部21及びレーザ欠陥修正用反射部22が光路内に配置されないように可動部24のY軸方向位置が調整されて、レーザ発振部10の何れの発振器からレーザ光が出射されても、そのレーザ光を透過させ、試料に照射されるように制御する。一方で、ユーザが入力操作部100の計測ボタンを押下すると、CPU501が可動部位置制御プログラム510Cを実行し、軸部24aを所定量駆動させ、レーザ発振部10より出射されるレーザ光の種類に応じて、レーザCVD用反射部21又はレーザ欠陥修正用反射部22の何れかを光路内に配置し、計測器25にて反射光を検出できるように構成されている。
次いで、この状態で、入力操作部100の計測ボタンが押下されると、CPU501は可動部位置制御プログラム510Cを実行し、軸部24aを所定量駆動させ、レーザ発振部10より出射されるレーザ光の種類に応じて、レーザCVD用反射部21又はレーザ欠陥修正用反射部22の何れかが光路内に配置されるように可動部24のY軸方向位置が調整され、計測器25にてその反射光を検出し、レーザパワーの出力状態を検査することが出来る。
したがって、レーザCVD法によるレーザ加工と、レーザ欠陥修正法によるレーザ加工を同一のレーザ加工装置1にて実行できるので、例えば、同一の試料に白欠陥と黒欠陥の両方が生じたような場合に、白欠陥修正用のレーザ加工装置と黒欠陥修正用のレーザ加工装置に試料を載置し直す必要が無いので、作業効率が向上し、さらに、使用するレーザ加工用装置を1台削減することが出来るため、欠陥修正に要するコストを大幅に縮小することが出来る。
したがって、レーザCVD用レーザ発振器11又はレーザ欠陥修正用レーザ発振器12より出力されているレーザ光のレーザパワーの出力状態を容易に検査することが出来るため、レーザ加工装置1の故障時、或いは保守/点検時の作業効率が向上する。
したがって、ユーザは試料のレーザ加工される範囲を事前に観察し、スリット40のスリット幅を所定量に調整することにより、精確なレーザ加工を行うことが可能になっている。
また、本発明に係る第1及び第2レーザ発振器は、レーザCVD用及びレーザ欠陥修正用レーザ発振器に限定されるものでは無く、他のレーザ加工用のレーザ光を出射する発振器であってもよい。
10 レーザ発振部(切換え手段)
11 レーザCVD用レーザ発振器(第1レーザ発振器)
12 レーザ欠陥修正用レーザ発振器(第2レーザ発振器)
20 計測部
21a、21b 第1光学素子
22a、22b 第2光学素子
24 可動部(反射光取得手段)
25 計測器(出力状態検査手段)
30 光路形成部
31 ミラー(光路形成部材)
32 ハーフミラー(光路形成部財)
40 スリット
60 対物レンズ部
61 対物レンズ切換え部(対物レンズ切換え手段)
62 対物レンズ
70 観察部
72 スリット照明(光源)
500 制御部
501 CPU(切換え手段、対物レンズ切換え手段、反射光取得手段)
510 ROM
510A レーザ発振器切換えプログラム(切換え手段)
510B 対物レンズ切換えプログラム(対物レンズ切換え手段)
510C 可動部位置制御プログラム(反射光取得手段)
Claims (4)
- レーザ光を試料に照射して加工するレーザ加工装置において、
互いに異なるレーザ波長を有する、第1レーザ光と第2レーザ光とを各々出射する第1レーザ発振器及び第2レーザ発振器と、
前記第1レーザ光又は第2レーザ光の何れかが出射されるように前記第1レーザ発振器又は第2レーザ発振器を切換える切換え手段と、
前記切換え手段によって切換えられた前記第1レーザ発振器又は第2レーザ発振器から出射される、前記第1レーザ光又は第2レーザ光の何れかを試料に導く光路内に設けられ、前記加工する加工範囲を調節するために、開口部の開口の大きさを調整することができるスリットと、
前記第1レーザ発振器及び第2レーザ発振器より出射された前記第1レーザ光及び第2レーザ光が、前記スリットを通るよう配置された光路形成部材と、
前記スリットに、そのスリットを透過するレーザ光の光軸と一致させて光を照射するスリット照明用光源と、
前記スリットと前記試料の間の前記光路に配置される対物レンズを、前記第1レーザ光又は第2レーザ光のレーザ波長に対応して異なる倍率のレンズに切換える対物レンズ切換え手段と、
前記スリット照明用光源から照射され、前記スリットを透過した光の試料面からの反射光を観察する観察部と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記対物レンズに、その対物レンズに入射するレーザ光の光軸と一致させて光を照射する落射照明用光源を備えることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 前記第1レーザ光は、レーザCVD用のレーザ光であり、
前記第2レーザ光は、レーザ欠陥修正用のレーザ光であることを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。 - 前記第1レーザ光の光路内に位置して前記第1レーザ光を反射させるとともに、前記第1レーザ光の光路から離れた位置に退避可能な第1光学素子と、
前記第2レーザ光の光路内に位置して前記第2レーザ光を反射させるとともに、前記第2レーザ光の光路から離れた位置に退避可能な第2光学素子と、
を備え、
前記切換え手段によって切換えられた前記第1レーザ発振器又は第2レーザ発振器より出射されるレーザ光の種類に応じて、前記光路内に配置された前記第1光学素子又は前記第2光学素子により反射された、前記第1レーザ光又は前記第2レーザ光の反射光を取得する反射光取得手段と、
前記反射光取得手段により取得した反射光に基づいて、前記第1レーザ発振器又は第2レーザ発振器の出力状態を検査する出力状態検査手段と、
を備えることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
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