JP5726463B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
このレーザ加工装置は、観察光学系を介して取得した試料表面の画像情報に基づいて、加工光学系を介して試料表面に各種波長のレーザを照射し、試料の欠陥を修正するものである。
一般に、レーザ加工装置では、観察光学系として明視野照明(落射照明)と呼ばれる構成を用いて試料表面の観察が行われる。一方、明視野照明では観察できない微細なキズ、ゴミ、凹凸などの検出や、反射率の低い試料の欠陥の検出を行う場合には、照明角度が対物レンズへの最大入射角より大きい照明光を対物レンズの外側から試料へ照射し、試料面での散乱や回折による光だけを検出する、暗視野照明(斜方照明)と呼ばれる構成が用いられている。
請求項1に記載の発明は、
レーザ加工装置において、
観察光を出射する照明光源と、
加工用のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記観察光と前記レーザ光とを環状とする環状開口部、及び前記観察光と前記レーザ光とを所定寸法の円形状とする円状開口部の形成された遮蔽部材と、
対象物と対向する対物レンズと、
前記対物レンズの外側において、前記対物レンズを囲うように配されたリングレンズと、
対象物からの光を結像するCCDカメラと、
を備え、
前記遮蔽部材の前記環状開口部と前記円状開口部とは、切り替え可能に構成され、
前記環状開口部を通過した前記観察光は、前記リングレンズを介して対象物に照射されて当該対象物からの散乱光が前記CCDカメラに照射され、前記環状開口部を通過した前記レーザ光は、前記リングレンズを介して対象物に照射されて当該対象物を補修し、
前記円状開口部を通過した前記観察光は、前記対物レンズを介して対象物に照射されて当該対象物からの反射光が前記CCDカメラに照射され、前記円状開口部を通過した前記レーザ光は、前記対物レンズを介して対象物に照射されて当該対象物を補修することを特徴とする。
前記レーザ光源は、紫外領域のレーザ光を出射し、
前記リングレンズは、前記対物レンズより紫外線透過率の高い部材からなることを特徴とする。
前記リングレンズは、上下動可能に構成されることを特徴とする。
よって、レーザ光を、観察光と同一の光路を用いて、対物レンズの外側からリングレンズを介して対象物に照射して、対象物の加工を行うことができるため、装置の小型化を実現することができる。
なお、以下の説明において、図1における左右方向をX方向とし、前後方向をY方向とし、上下方向をZ方向とする。
レーザ加工装置100は、XYステージ12に載置された試料(対象物)S上の欠陥部分を、レーザ光によって修正する装置である。
なお、試料Sは、例えば、薄板ガラス上にフォトリソグラフィ技術などによって回路パターンが形成されたLCD(Liquid Crystal Display)基板、LCD基板以外のFPD(Flat Panel Display)基板、半導体ウエハ、プリント配線基板などである。
また、レーザ発振機9、レーザ加工用マスク10、第3レンズ11、第1ビームスプリッタ3、光路切替部材4、第2ビームスプリッタ5、及び対物レンズ部6により、加工光学系が構成されている。
つまり、観察光学系と加工光学系とは、第1ビームスプリッタ3、光路切替部材4、第2ビームスプリッタ5、及び対物レンズ部6が重複している。
照明光源1から出射された観察光は、当該照明光源1のX方向左側に位置する第1レンズ2に向かって照射される。
なお、第1ビームスプリッタ3は、第3レンズ11(詳細は後述する)からの加工用のレーザ光を、光路切替部材4に向かって反射させるものでもある。
光路切替部材4は、第1ビームスプリッタ3からの観察光の光路を、リング状光路(図1参照)と円状光路(図2参照)とに切り替える。
具体的に、第1ビームスプリッタ3からの観察光が、リング状開口部41を通過するように光路切替部材4を配した場合、図1に示すように、当該観察光はリング状に変換されて、X方向左側の第2ビームスプリッタ5に向かう。
一方、第1ビームスプリッタ3からの観察光が、円状開口部42を通過するように光路切替部材4を配した場合、図2に示すように、当該観察光は所定の大きさの円形状となって、X方向左側の第2ビームスプリッタ5に向かう。
一方、円状開口部42は、対物レンズ部6の対物レンズ61(後述)とほぼ同一かそれ以下の大きさとなるよう形成されている。従って、円状光路(円状開口部42)を通過した観察光は、対物レンズ部6において対物レンズ61を透過して試料Sに達することとなる。
なお、光路切替部材4は、制御部(図示省略)による自動制御又は作業者の手動操作によってY方向にスライドし、第1ビームスプリッタ3からの光が照射される位置が、リング状開口部41又は円状開口部42のどちらかになるように切り替え可能に構成されている。
ここで、第2ビームスプリッタ5は、観察光がリング状であればリング状の光を対物レンズ部6に向けて反射させ、観察光が円状であれば円状の光を対物レンズ部6に向けて反射させる。
リングレンズ62は、例えば、石英などの、対物レンズ61よりも紫外線透過率の高い材質によって形成される円環状のレンズである。また、リングレンズ62は、上下動可能に構成されている。
凸レンズ63は、例えば、ガラスやプラスチックなどからなる透明部材によって形成され、その直径が対物レンズ61とほぼ同一の上面視円形状のレンズである。凸レンズ63は、対物レンズ61と同一の光軸となるように設定されている。
一方、観察光が円状であった場合、この観察光は、対物レンズ61を介して試料Sに上方から照射される。このように試料Sに対して上方から(対物レンズ61を介して)照射される観察光は、一般に「明視野照明」と呼ばれ、表面の凹凸がきれいな(フラットな)試料に適している。そして、試料Sの表面にて上方に反射した観察光は、対物レンズ61及び凸レンズ63を通過してほぼ平行光となり、第2ビームスプリッタ5を通過して、第2レンズ7に照射される。
レーザ発振機9から出射したレーザ光は、当該レーザ発振機9のZ方向下方に位置するレーザ加工用マスク10に照射される。
レーザ光は、レーザ加工用マスク10を通過する際にその余剰部位がカットされ、当該レーザ加工用マスク10のZ方向下方に位置する第3レンズ11に照射される。
なお、レーザ加工用マスク10の開口部は、例えば、正方形や長方形などの円形以外の形状にすることもできる。
光路切替部材4の円状開口部42の使用時に、レーザ加工用マスク10の開口部の形状が試料Sに転写するような加工が可能となるため、レーザ加工用マスク10の開口部を所定の形状とすることで、試料Sに所望の加工を行うことができる。
即ち、レーザ光は、第1ビームスプリッタ3を通過した後は観察光と同一光路を進むようになっている。
そして、レーザ光がリング状であった場合、このレーザ光は、リングレンズ62を介して試料Sに対して斜めに照射され、試料Sの表面上の補修を行うこととなる。
このとき、リングレンズ62は、上下動可能に構成されているため、リングレンズ62の上下方向の位置を調整して、リング状の加工又はスポット状の加工を行うことが可能である。
一方、レーザ光が円状であった場合、この観察光は、対物レンズ61を介して試料Sに上方から照射され、試料Sの表面上の補修を行うこととなる。
先ず、リング状光路を用いた場合の補修処理について説明する。
照明光源1から出射した観察光は、リング状光路の場合の観察光学系により試料Sに対して斜めに照射される。即ち、観察光は、対物レンズ61を通過することなく試料Sに照射される。そして、この観察光が試料Sの表面に当たって生じる散乱光は、対物レンズ部6(対物レンズ61及び凸レンズ63)を通過してほぼ平行光となり、第2ビームスプリッタ5を通過して、第2レンズ7で集光されて、CCDカメラ8の光電変換面に結像する。試料Sの表面画像は、モニタ(図示省略)に表示され、作業者は試料Sの表面の観察を行うことができる。このとき、観察光の散乱光は、対物レンズ部6の透明部材(対物レンズ61、凸レンズ63)を介してCCDカメラ8まで到達するため、色むらができず、カラーでの観察が可能である。
また、レーザ発振機9から出射したレーザ光も、リング状光路の場合の加工光学系により試料Sに対して斜めに照射される。即ち、レーザ光も、対物レンズ61を通過することなく試料Sに照射される。このとき、リングレンズ62が紫外線透過率の高い材質となっているため、紫外領域のレーザ光であっても、紫外線加工用の部材等を用いることなしに
試料Sの表面を好適に加工することができる。また、リングレンズ62を上下動して調整することで、試料S表面の加工形状を、リング状又はスポット状にすることができる。
即ち、レーザ加工装置100では、リング状光路を用いた場合、カラーで観察した後、同一の装置構成のまま紫外領域のレーザ光にて加工できるようになっている。
照明光源1から出射した観察光は、円状光路の場合の照明光学系により対物レンズ61を通過して試料Sに照射される。そして、試料Sの表面にて上方に反射した観察光は、対物レンズ部6(対物レンズ61及び凸レンズ63)を通過してほぼ平行光となり、第2ビームスプリッタ5を通過して、第2レンズ7で集光されて、CCDカメラ8の光電変換面に結像する。試料Sの表面画像は、モニタ(図示省略)に表示され、作業者は試料Sの表面の観察を行うことができる。
また、レーザ発振機9から出射したレーザ光も、円状光路の場合の加工光学系により対物レンズ61を通過して試料Sに照射される。そして、試料Sの表面を加工する。
よって、レーザ光を、観察光と同一の光路を用いて、対物レンズ61の外側からリングレンズ62を介して試料Sに照射して、試料Sの加工を行うことができるため、装置の小型化を実現することができる。
このため、対物レンズ61を用いて色むらがでないようにカラーで観察ができる一方、リングレンズ62を用いて紫外光で精密な補修処理をすることができる。
このため、試料に応じて、観察時及び加工時において作業者がリング状光路と円状光路とを選択することができ、加工の幅が広がる。
このため、リング状光路を通ったレーザ光をリング状又はスポット状に切り替えることができる。
1 照明光源
2 第1レンズ
3 第1ビームスプリッタ
4 光路切替部材(遮蔽部材)
41 リング状開口部(環状開口部)
42 円状開口部
5 第2ビームスプリッタ
6 対物レンズ部
61 対物レンズ
62 リングレンズ
63 凸レンズ
7 第2レンズ
8 CCDカメラ
9 レーザ発振機(レーザ光源)
10 レーザ加工用マスク
11 第3レンズ
12 XYステージ
S 試料
Claims (3)
- 観察光を出射する照明光源と、
加工用のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記観察光と前記レーザ光とを環状とする環状開口部、及び前記観察光と前記レーザ光とを所定寸法の円形状とする円状開口部の形成された遮蔽部材と、
対象物と対向する対物レンズと、
前記対物レンズの外側において、前記対物レンズを囲うように配されたリングレンズと、
対象物からの光を結像するCCDカメラと、
を備え、
前記遮蔽部材の前記環状開口部と前記円状開口部とは、切り替え可能に構成され、
前記環状開口部を通過した前記観察光は、前記リングレンズを介して対象物に照射されて当該対象物からの散乱光が前記CCDカメラに照射され、前記環状開口部を通過した前記レーザ光は、前記リングレンズを介して対象物に照射されて当該対象物を補修し、
前記円状開口部を通過した前記観察光は、前記対物レンズを介して対象物に照射されて当該対象物からの反射光が前記CCDカメラに照射され、前記円状開口部を通過した前記レーザ光は、前記対物レンズを介して対象物に照射されて当該対象物を補修することを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記レーザ光源は、紫外領域のレーザ光を出射し、
前記リングレンズは、前記対物レンズより紫外線透過率の高い部材からなることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 前記リングレンズは、上下動可能に構成され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。
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