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JP2541440B2 - Laser process equipment - Google Patents
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JP2541440B2 - Laser process equipment - Google Patents

Laser process equipment

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JP2541440B2
JP2541440B2 JP5056652A JP5665293A JP2541440B2 JP 2541440 B2 JP2541440 B2 JP 2541440B2 JP 5056652 A JP5056652 A JP 5056652A JP 5665293 A JP5665293 A JP 5665293A JP 2541440 B2 JP2541440 B2 JP 2541440B2
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optical system
laser
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incident
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザプロセス装置に関
し、特にレーザ光によって半導体素子やその実装基板な
どを微細加工するレーザプロセス装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly to a laser processing apparatus for finely processing a semiconductor element, a mounting substrate for the semiconductor element or the like by laser light.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板などの加工対象物を観察するための
顕微光学系の対物レンズを通し、加工用レーザビームを
加工対象物に照射して微細な加工を行う従来のレーザプ
ロセス装置の一例が特開平1−210186号公報に光
照射装置として開示されている。
2. Description of the Related Art An example of a conventional laser process apparatus for irradiating a processing object with a processing laser beam through an objective lens of a microscopic optical system for observing a processing object such as a substrate for fine processing is known. It is disclosed as a light irradiation device in JP-A-1-210186.

【0003】図3に示すように、この光照射装置20
は、光照射光学系21及び観察用光学系22を有する。
この光照射光学系21では、照明光源25から射出した
加工用レーザ光の照射光源光LA11がレンズ26、ダ
イクロイックミラー27を順次透過して走査ミラー28
に入射し、その反射光は対物レンズ29を通って照射光
束LA12として光照射対象30の被照射面30Aに照
射される。また、観察用光学系22では例えば白熱灯の
観察用照明光源31から射出した照明光源光LA21が
レンズ32を通ってハーフミラー27に入射し、このハ
ーフミラー33において折り返えされてダイクロイック
ミラー27に導かれる。
As shown in FIG. 3, this light irradiation device 20
Has a light irradiation optical system 21 and an observation optical system 22.
In the light irradiation optical system 21, the irradiation light source light LA11 of the processing laser light emitted from the illumination light source 25 is sequentially transmitted through the lens 26 and the dichroic mirror 27, and the scanning mirror 28.
The reflected light is incident on the irradiated surface 30A of the light irradiation target 30 as the irradiation light beam LA12 through the objective lens 29. Further, in the observation optical system 22, for example, the illumination light source light LA21 emitted from the observation illumination light source 31 of an incandescent lamp passes through the lens 32 and enters the half mirror 27, and is reflected by the half mirror 33 to be folded back and dichroic mirror 27. Be led to.

【0004】ダイクロイックミラー27は照明光源光L
A21を反射するのに対して照射光源光LA11を透過
させる。これにより、照明光源光LA21がダイクロイ
ックミラー27を透過する照射光源光LA11の主光線
とほぼ同じ光路を通って走査ミラー28に入射し、走査
ミラー28において反射されて対物レンズ29を通り、
光照射対象30の被照射面30Aに照明光束LA22と
して入射する。
The dichroic mirror 27 is an illumination light source light L.
The reflected light A21 is reflected, while the irradiation light source light LA11 is transmitted. As a result, the illumination light source light LA21 enters the scanning mirror 28 through almost the same optical path as the principal ray of the irradiation light source light LA11 passing through the dichroic mirror 27, is reflected by the scanning mirror 28, and passes through the objective lens 29.
The illumination light beam LA22 is incident on the irradiation target surface 30A of the light irradiation target 30.

【0005】ここで、走査ミラー28は対物レンズ29
の瞳位置(又は瞳と共役の位置)に配置され、対物レン
ズ29はテレセントリックに構成されている。したがっ
て照射光源光LA11及び照明光源光LA21に基づい
て走査ミラー28から反射されて被照射面30A上に入
射する照射光束LA12及び照明光束LA22は、走査
ミラー28が矢印bの方向に回動することにより照射面
30A上を走査した場合にも、常に被照射面30Aに対
してほぼ垂直に入射する。
Here, the scanning mirror 28 is an objective lens 29.
The objective lens 29 is telecentric. Therefore, the irradiation light beam LA12 and the illumination light beam LA22 reflected by the scanning mirror 28 and incident on the irradiated surface 30A based on the irradiation light source light LA11 and the illumination light source light LA21 are such that the scanning mirror 28 rotates in the direction of the arrow b. Thus, even when the irradiation surface 30A is scanned, the light always enters almost perpendicularly to the irradiation surface 30A.

【0006】被照射面30Aによって反射された照明光
束LA22の像は、対物レンズ29、走査ミラー28を
順次経てダイクロイックミラー27に戻り、このダイク
ロイックミラー27によって折り曲げられて観察光束L
A23としてハーフミラー33に戻される。その結果、
ハーフミラー33を透過した観察光束LA23はレンズ
34を通って観察用撮像素子35に入射し、観察用撮像
素子35に被照射面30Aの像が結像される。
The image of the illumination light beam LA22 reflected by the illuminated surface 30A returns to the dichroic mirror 27 through the objective lens 29 and the scanning mirror 28 in sequence, is bent by the dichroic mirror 27, and is observed light beam L.
It is returned to the half mirror 33 as A23. as a result,
The observation light beam LA23 transmitted through the half mirror 33 enters the observation image sensor 35 through the lens 34, and an image of the illuminated surface 30A is formed on the observation image sensor 35.

【0007】以上の構成において、照射光束LA22
は、走査ミラー28が矢印bの方向に回動することによ
り、被照射面30A上の所定の加工位置に順次移動走査
される。
In the above structure, the irradiation light beam LA22
When the scanning mirror 28 rotates in the direction of arrow b, the scanning mirror 28 is sequentially moved and scanned to a predetermined processing position on the irradiated surface 30A.

【0008】ここで照明光源光LA21は、ダイクロイ
ックミラー27から走査ミラー28に折り返される際に
照明光源光LA11の主光線と同一の光路を通るように
設定されていることにより、走査ミラー28が回動する
ことにより照射光束LA12が移動すればこれと一緒に
同じ方向及び同じ量だけ移動することになる。
Since the illumination light source light LA21 is set so as to pass through the same optical path as the principal ray of the illumination light source light LA11 when it is returned from the dichroic mirror 27 to the scanning mirror 28, the scanning mirror 28 is rotated. If the irradiation light beam LA12 moves due to the movement, the irradiation light beam LA12 also moves in the same direction and with the same amount.

【0009】この場合、加工精度は、対物レンズ29の
倍率を高く取ることによって、レーザ光の集光サイズを
小さくする手法が取られていた。この手法によれば、対
物レンズ29に開口数0.5程度の高倍率レンズを用い
ることにより、1μm程度の微細な集光スポットを得る
ことができる。
In this case, as for the processing accuracy, a method of reducing the condensing size of the laser light by increasing the magnification of the objective lens 29 has been adopted. According to this method, by using a high-magnification lens having a numerical aperture of about 0.5 as the objective lens 29, a fine condensed spot of about 1 μm can be obtained.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この従来のレーザプロ
セス装置は、1μmオーダの微細加工を行う場合、レー
ザ光の集光サイズを小さくするために対物レンズに開口
数0.5程度の高倍率レンズを用いることが不可欠とな
り、その結果、対物レンズと加工対象物との距離である
作動距離が1mm程度以下とごく短くなるために、ま
た、対物レンズと加工対象物との接触を避けるために、
凹凸の大きな加工対象物の加工が困難となり、加工可能
な加工対象物の形状の制限が大きいという問題点があ
る。
In the conventional laser processing apparatus, when performing microfabrication on the order of 1 μm, a high-magnification lens with a numerical aperture of about 0.5 is used as an objective lens in order to reduce the size of the condensed laser light. It becomes indispensable to use, and as a result, the working distance, which is the distance between the objective lens and the object to be processed, becomes very short, about 1 mm or less, and in order to avoid contact between the objective lens and the object to be processed,
There is a problem in that it becomes difficult to process an object to be processed having large irregularities, and the shape of the object to be processed is largely restricted.

【0011】また、開口数0.5程度の高倍率レンズを
対物レンズに用いることにより、対物レンズを加工対象
物との作動距離が1mm程度以下で、且つ、対物レンズ
の焦点深度が1μm程度と極端に浅くなるために、集光
スポットの焦点位置を高い精度で制御する必要があるの
で装置が高価になるという問題点がある。
Further, by using a high-magnification lens having a numerical aperture of about 0.5 for the objective lens, the working distance of the objective lens from the object to be processed is about 1 mm or less, and the depth of focus of the objective lens is about 1 μm. Since the depth becomes extremely shallow, it is necessary to control the focal position of the focused spot with high accuracy, which causes a problem that the device becomes expensive.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】加工対象物を二次元方向
に粗移動するための第1の移動手段と、この第1の移動
手段の上に配置された前記加工対象物を対物レンズを介
して観察する観察光学系と、この観察光学系の前記対物
レンズの光軸と異なる方向に光軸を有し前記加工対象物
に対する入射レーザ光をベッセルビームとして射出する
ベッセルビーム光学系と、このベッセルビーム光学系を
その光軸に対して垂直方向に移動させる第2の移動手段
とを備え、前記ベッセルビーム光学系はその入射側に前
記加工対象物を加工するための第1のレーザ光を前記入
射レーザ光として供給する第1のレーザ光源と、前記加
工対象物の加工位置を指示するための第2のレーザ光を
前記入射レーザ光として供給する第2のレーザ光源と、
前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とを合成する
ダイクロイックミラーと、このダイクロイックミラーで
合成された合成光をベッセルビームに構成して前記加工
対象物に射出するレンズとを有することを特徴とするレ
ーザプロセス装置。
[Means for Solving the Problems] Two-dimensional orientation of a workpiece
First moving means for roughly moving to
The object to be processed placed on the means is passed through an objective lens.
And an objective of the observation optical system
The object to be processed having an optical axis in a direction different from the optical axis of the lens
Emitting incident laser light as a Bessel beam
Bessel beam optical system and this Bessel beam optical system
Second moving means for moving in a direction perpendicular to the optical axis
And the Bessel beam optics is
The first laser beam for processing the object to be processed
A first laser light source for supplying laser light and
A second laser beam for instructing the processing position of the workpiece
A second laser light source for supplying the incident laser light;
Combining the first laser light and the second laser light
With the dichroic mirror and this dichroic mirror
Processing by combining the combined light into a Bessel beam
A lens for projecting onto an object.
User process equipment.

【0013】加工対象物を二次元方向に粗移動するため
の第1の移動手段と、この第1の移動手段の上に配置さ
れた前記加工対象物を対物レンズを介して観察する観察
光学系と、この製察光学系の前記対物レンズの光軸と異
なる方向に光軸を有し前記加工対象物に対する入射レー
ザ光をベッセルビームとして射出するベッセルビーム光
学系と、このベッセルビーム光学系をその光軸に対して
垂直方向に移動させる第2の移動手段とを備え、前記ベ
ッセルビーム光学系は前記加工対象物を加工するための
第1のレーザ光を前記入射レーザ光として供給する第1
のレーザ光源と、前記加工対象物の加工位置を指示する
ための第2のレーザ光を前記入射レーザ光として供給す
る第2のレーザ光源と、前記第1のレーザ光と前記第2
のレーザ光とを合成するダイクロイックミラーと、この
ダイクロイックミラーで合成された合成光をベッセルビ
ームに構成して前記加工対象物に射出する円錐レンズと
を有し、前記第2の移動手段は前記ベッセルビームの光
軸に対して垂直な仮想平面で互いに直交する第1,第2
のピエゾアクチュエータを有して前記ベッセルビームの
光軸を二次元的に移動させることを特徴とするレーザプ
ロセス装置。
To roughly move a workpiece in a two-dimensional direction
Of the first moving means of and arranged on the first moving means of
Observation of observing the processed object through the objective lens
The optical system differs from the optical axis of the objective lens of this manufacturing optical system.
Has an optical axis in the direction
Bessel beam light that emits the light as a Bessel beam
Science system and this Bessel beam optical system with respect to its optical axis
Second moving means for moving in the vertical direction,
The Russell beam optical system is for processing the workpiece.
A first laser beam is supplied as the incident laser beam.
The laser light source and the processing position of the object to be processed
A second laser beam for supplying the incident laser beam as the incident laser beam.
A second laser light source, the first laser light and the second laser light source,
And a dichroic mirror that combines the laser light of
The combined light combined by the dichroic mirror is
And a conical lens that is formed into a frame and is emitted to the object to be processed.
And the second moving means has the light of the Bessel beam.
First and second orthogonal to each other on a virtual plane perpendicular to the axis
Of the Bessel beam with a piezo actuator
A laser printer characterized by moving the optical axis two-dimensionally.
Process equipment.

【0014】[0014]

【作用】本発明のレーザプロセス装置では、観察光学系
の光軸とは別の光軸を有するベッセルビーム光学系を通
して、加工用レーザ光と加工位置指示用のレーザ光とを
基板などの加工対象物に照射する点が従来の装置と異な
っている。ベッセルビームは、平面波の一種で、光軸中
心部の光強度が周辺部に比べ10倍程度強いビーム上の
強度分布を有しながら、光学軸に沿って回折を起こさな
い、つまり、強度分布が光軸方向に大きく変化しない特
徴がある。
In the laser processing apparatus of the present invention, the processing laser light and the processing position indicating laser light are processed through the Bessel beam optical system having an optical axis different from the optical axis of the observation optical system. The point that the object is irradiated is different from the conventional device. The Bessel beam is a kind of plane wave and has a beam intensity distribution in which the light intensity at the center of the optical axis is about 10 times stronger than that at the peripheral portion, but does not cause diffraction along the optical axis, that is, the intensity distribution is It has the feature that it does not change significantly in the optical axis direction.

【0015】このビームの性質については、1987年
のジャーナル オブ オプティカルソサイエティ オブ
アメリカ(JOURNAL OF OPTICAL
SOCIETY OF AMERICA),第4巻,4
号,651ページから654ページに詳しい記述があ
る。特にベッセルビームによれば、従来のガウスビーム
に比べ、同じビームサイズでの焦点距離をはるかに長く
取れる特徴があることがこの文献に記述されている。
The nature of this beam is described in the 1987 Journal of Optical Society of
America (JOURNAL OF OPTICAL
SOCIETY OF AMERICA ), Volume 4, 4
No., pages 651 to 654, there is detailed description. In particular, it is described in this document that the Bessel beam has a feature that the focal length can be made much longer with the same beam size than the conventional Gaussian beam.

【0016】また、本発明のレーザプロセス装置では、
このベッセルビームの特徴を利用して、観察光学系と別
に、加工用にベッセルビーム光学系を設けたことが特徴
である。その結果、加工における焦点距離と作動距離と
を従来の装置に比べてはるかに大きく取ることが可能と
なり、凹凸の大きな基板にも1μmサイズの微細加工を
行なうことが可能である。
In the laser processing apparatus of the present invention,
Utilizing the characteristics of this Bessel beam, a Bessel beam optical system for processing is provided separately from the observation optical system. As a result, it is possible to make the focal length and working distance in processing much larger than those in the conventional apparatus, and it is possible to perform fine processing of 1 μm size even on a substrate having large unevenness.

【0017】さらに、本発明では、観察光学系及び加工
対象物の位置を固定した状態で、加工用レーザ光源及び
加工位置指示用レーザ光源をベッセルビームの光軸に対
し垂直方向に移動させることで、加工位置を観察光学系
の視野内で見ながら走査することができるので、従来と
異なって加工経過をリアルタイムに観察することができ
る。
Further, in the present invention, the processing laser light source and the processing position indicating laser light source are moved in the direction perpendicular to the optical axis of the Bessel beam while the positions of the observation optical system and the processing object are fixed. Since the processing position can be scanned while viewing the processing position within the field of view of the observation optical system, the processing progress can be observed in real time, unlike the conventional case.

【0018】[0018]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の一実施例を示す構成図、図
2は本実施例におけるベッセルビーム光学系及びアクチ
ュエータの構造の一例を示す模式図である。本実施例は
多層配線基板上のポリイミド膜におよそ1μm径のビア
ホールを紫外パルス光によるアプレーション加工によ
り、多数形成する場合に適用した例である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing an example of the structure of a Bessel beam optical system and an actuator in this embodiment. This embodiment is an example applied to the case where a large number of via holes having a diameter of about 1 μm are formed in a polyimide film on a multilayer wiring substrate by an application process using ultraviolet pulsed light.

【0020】図1において、本実施例は、加工対象物の
基板14を二次元方向に粗移動するためのX−Yステー
ジ15と、このX−Yステージ15の上に配置された基
板14を観察する観察光学系13と、この観察光学系1
3の対物レンズ9の光軸と異なる方向に光軸を有し基板
14に対する入射レーザ光をベッセルビームとして射出
するベッセルビーム光学系12と、このベッセルビーム
光学系12をその光軸に対して垂直方向に移動させるア
クチュエータ6とを備えている。
Referring to FIG. 1, in the present embodiment, an XY stage 15 for roughly moving a substrate 14 of an object to be processed in a two-dimensional direction and a substrate 14 placed on the XY stage 15 are provided. Observation optical system 13 for observation and this observation optical system 1
Bessel beam optical system 12 which has an optical axis in a direction different from the optical axis of the objective lens 9 of 3 and emits incident laser light to the substrate 14 as a Bessel beam, and this Bessel beam optical system 12 is perpendicular to the optical axis. And an actuator 6 for moving in the direction.

【0021】ベッセルビーム光学系12はその入射側に
基板14を加工するためのNd:YAG固体レーザの第
4高調波源からのレーザ光を入射レーザ光として供給す
る第1のレーザ光源4と、基板14の加工位置を指示す
るためのHe−Neレーザ光を入射レーザ光として供給
する第2のレーザ光源5とを有し、出射側に第1のレー
ザ光と第2のレーザ光とを合成するダイクロイックミラ
ー2と、このダイクロイックミラー2で合成された合成
光をベッセルビームに構成して基板14に射出する円錐
レンズ1と円錐レンズ1,ダイクロイックミラー2及び
第1,第2のレーザ光源4,5が組込まれた収容部3
と、収容部3をアクチュエータ6を介して微調移動させ
る支持体31とを有して構成している。
The Bessel beam optical system 12 has a first laser light source 4 for supplying incident laser light from a fourth harmonic source of an Nd: YAG solid-state laser for processing the substrate 14 on the incident side thereof, and the substrate. The second laser light source 5 supplies He-Ne laser light as an incident laser light for instructing the processing position of No. 14, and synthesizes the first laser light and the second laser light on the emission side. The dichroic mirror 2 and the conical lens 1 and the conical lens 1 that compose the combined light combined by the dichroic mirror 2 into a Bessel beam and emit it to the substrate 14, the dichroic mirror 2, and the first and second laser light sources 4, 5 Housing 3 with built-in
And a support body 31 for finely moving the accommodating portion 3 via the actuator 6.

【0022】観察光学系13は、基板14を照明するた
めの照明8と、基板14を撮像するカメラ10と、基板
14からおよそ10mm離れた位置の対物レンズ9と、
照明8から基板14への照明光と基板14からカメラ1
0への入射光の光路を合成するハーフミラー7と、カメ
ラ10からの観察像を映し出すモニタテレビ(TV)1
1とから構成している。
The observation optical system 13 includes an illumination 8 for illuminating the substrate 14, a camera 10 for picking up an image of the substrate 14, an objective lens 9 located at a distance of about 10 mm from the substrate 14,
Illumination light from the illumination 8 to the substrate 14 and the substrate 14 to the camera 1
Half mirror 7 that synthesizes the optical path of the incident light to 0, and monitor TV (TV) 1 that displays an observation image from camera 10.
It is composed of 1.

【0023】図2において、アクチュエータ6はベッセ
ルビーム光学系12からのベッセルビームの光軸に対し
て垂直な仮想平面で互いに直交する積層型のピエゾアク
チュエータ61,62を有して構成し、ベッセルビーム
光学系12は、ベッセルビーム光軸をz軸としz軸に対
して垂直な仮想平面の互いに直交する二軸をx軸,y軸
とすると、ピエゾアクチュエータ61,62に所定の電
圧を印加することによって、収容部3及び支持体31の
移動を介してベッセルビーム光軸をx軸,y軸共に20
0μm移動させることができる構成となっている。
In FIG. 2, the actuator 6 is constituted by stacking type piezoelectric actuators 61 and 62 which are orthogonal to each other on an imaginary plane perpendicular to the optical axis of the Bessel beam optical system 12. The optical system 12 applies a predetermined voltage to the piezo actuators 61 and 62, where the optical axis of the Bessel beam is the z-axis and two axes of a virtual plane perpendicular to the z-axis are orthogonal to each other. Thus, the optical axes of the Bessel beam can be adjusted to 20 for both the x-axis and the y-axis by moving the housing 3 and the support 31.
It is configured so that it can be moved by 0 μm.

【0024】次に、本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0025】先ず最初に、モニタTV11の画面上に視
野全体が基板14の面上のポリイミド膜の部分(図示省
略)になるようにX−Yステージ15を移動させて停止
する。
First, the XY stage 15 is moved and stopped so that the entire field of view on the screen of the monitor TV 11 is the polyimide film portion (not shown) on the surface of the substrate 14.

【0026】次に、加工位置指示用の第2のレーザ光源
5からのHe−Neレーザ光の基板14面上の集光スポ
ットが、モニタTV12の画面上で右端中央になるよう
に、アクチュエータ6に所要の電圧を印加させて、位置
合わせを行う。
Next, the actuator 6 is arranged so that the focused spot of the He-Ne laser light from the second laser light source 5 for instructing the processing position on the surface of the substrate 14 is at the right end center on the screen of the monitor TV 12. Positioning is performed by applying a required voltage to.

【0027】このとき、アクチュエータ6によるHe−
Neレーザ光の移動方向は円錐レンズ1と基板14面上
のベッセルビーム照射点との間隔が変化する方向に動か
す。
At this time, He-
The moving direction of the Ne laser light is moved in the direction in which the distance between the conical lens 1 and the Bessel beam irradiation point on the surface of the substrate 14 changes.

【0028】次に、第1のレーザ光源4からのレーザ光
による光パルスを基板14面上のポリイミド膜にショッ
ト照射させてビアホールを形成し、光パルスの照射を停
止する。
Next, the polyimide film on the surface of the substrate 14 is shot and irradiated with an optical pulse of the laser light from the first laser light source 4 to form a via hole, and the irradiation of the optical pulse is stopped.

【0029】本実施例においては基板14の凹凸に対し
ては、基板14と対物レンズ9及び円錐レンズ1との距
離が4mmであり、基板14の面上に4mm未満までの
段差があっても、対物レンズ9及び円錐レンズ1にぶつ
かるおそれはなく基板14を容易に移動させることが可
能である。
In this embodiment, with respect to the unevenness of the substrate 14, the distance between the substrate 14 and the objective lens 9 and the conical lens 1 is 4 mm, and even if there is a step of less than 4 mm on the surface of the substrate 14. The substrate 14 can be easily moved without the risk of hitting the objective lens 9 and the conical lens 1.

【0030】また、本実施例では、基板14の面の高さ
が1mm上下しても、1.2μmの加工ビーム径が安定
して得られた事が確められ、また、X−Yステージ15
を基板14の粗移動に、また、アクチュエータ6を加工
位置の微調整に用いているので、0.2μmの高い位置
決め精度で毎分60個の高いスループットでビアホール
が形成されたことが確められている。
Further, in this embodiment, it was confirmed that the processing beam diameter of 1.2 μm was stably obtained even when the height of the surface of the substrate 14 went up and down by 1 mm, and the XY stage was used. 15
Is used for the coarse movement of the substrate 14 and the actuator 6 is used for the fine adjustment of the processing position, it is confirmed that the via holes are formed with a high positioning accuracy of 0.2 μm and a high throughput of 60 holes per minute. ing.

【0031】更に、本実施例では、X−Yステージ15
を停止した状態で、アクチュエータ6によってベッセル
ビームを移動させることができるので、モニタTV11
の画面上の同一視野内に順次、加工が行われ、同時に目
視による加工のチェックを行うことができる。
Further, in this embodiment, the XY stage 15 is used.
Since the Bessel beam can be moved by the actuator 6 in the state where the monitor TV 11 is stopped,
Processing is sequentially performed within the same field of view on the screen, and at the same time, it is possible to visually check the processing.

【0032】以上述べた本発明の一実施例では、ベッセ
ルビーム光学系に円錐レンズ1を用いた場合に付いて述
べたが、円錐レンズ1の代わりに、ホログラムレンズを
用いることもできる。その場合、光学系の重量を軽減で
き、コストも低く抑えられる利点がある。
In the above-described embodiment of the present invention, the case where the conical lens 1 is used in the Bessel beam optical system has been described, but a hologram lens may be used instead of the conical lens 1. In that case, there are advantages that the weight of the optical system can be reduced and the cost can be kept low.

【0033】以上本発明の一実施例について説明した
が、次のような実施形態も可能である。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the following embodiment is also possible.

【0034】まず、基板14をレーザ光導入及び観察用
の窓のあるCVD(化学蒸着装置)のチェンバ中に置
き、このチェンバ内に有機金属ガスを導入した状態で、
加工用レーザ光を照射し、同時にアクチュエータ6を移
動させることにより、レーザCVDにより、細い金属配
線を描画することができる。この用途では、従来、窓の
厚み等によりレンズと基板との作動距離を高く取れない
ために、微小な加工を行なうことが非常に困難であった
が、従来に比べ作動距離を長く取れる利点を生かして、
1μm幅の微細な金属線を描画することが著しく容易に
なる。
First, the substrate 14 is placed in a chamber of a CVD (chemical vapor deposition device) having a window for introducing and observing a laser beam, and an organometallic gas is introduced into the chamber.
By irradiating the laser beam for processing and moving the actuator 6 at the same time, a thin metal wiring can be drawn by laser CVD. In this application, it has been very difficult to perform minute processing because the working distance between the lens and the substrate cannot be kept high due to the thickness of the window, etc. Alive,
It becomes extremely easy to draw a fine metal line having a width of 1 μm.

【0035】また、複数のベッセルビーム光学系12
を、観察光学系13の周囲に配置し、基板14上の傾斜
に応じて、適当な方向のベッセルビーム光学系12を通
して加工すれば、一方向からは影となる部分へも、加工
が可能となる利点や、同時に複数箇所の加工を行うこと
が可能となる利点がある。
Further, a plurality of Bessel beam optical systems 12
Is arranged around the observation optical system 13 and is processed through the Bessel beam optical system 12 in an appropriate direction according to the inclination on the substrate 14, it is possible to process even a shadowed part from one direction. And the advantage that it is possible to perform processing at a plurality of locations at the same time.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、加工対象
物を二次元方向に粗移動するための第1の移動手段と、
この第1の移動手段の上に配置された加工対象物を対物
レンズを介して観察する観察光学系と、この観察光学系
の対物レンズの光軸と異なる方向に光軸を有し加工対象
物に対する入射レーザ光をベッセルビームとして射出す
るベッセルビーム光学系と、このベッセルビーム光学系
をその光軸に対して垂直方向に移動させる第2の移動手
段とを備えることにより、凹凸の激しい加工対象物で
も、それとの接触による光学系の損傷を起こすおそれが
なく、ミリメートルオーダの深い焦点深度でミクロンオ
ーダの微小なレーザ加工を可能にする。
As described above, according to the present invention, the first moving means for roughly moving the workpiece in the two-dimensional direction,
An observation optical system for observing an object to be processed arranged on the first moving means via an objective lens, and an object to be processed having an optical axis in a direction different from the optical axis of the objective lens of the observation optical system. By providing a Bessel beam optical system that emits an incident laser beam with respect to the Bessel beam as a Bessel beam and a second moving unit that moves the Bessel beam optical system in a direction perpendicular to the optical axis thereof, an object to be processed having a large unevenness is formed. However, there is no risk of damaging the optical system due to contact with it, and microscopic laser processing on the order of microns is possible with a deep focal depth on the order of millimeters.

【0037】また、加工と同時に観察光学系の視野内で
加工点の不良の有無を目視によって容易に判定すること
ができる。
Further, at the same time as the processing, it is possible to easily visually determine whether or not there is a defect in the processing point in the visual field of the observation optical system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例におけるベッセルビーム光学系及びア
クチュエータの構造の一例を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of structures of a Bessel beam optical system and an actuator in this embodiment.

【図3】従来のレーザプロセス装置の一例を示す構成図
である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a conventional laser process apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 円錐レンズ 2 ダイクロイックミラー 3 収容部 4 第1のレーザ光源 5 第2のレーザ光源 6 アクチュエータ 7 ハーフミラー 8 照明 9 対物レンズ 10 カメラ 11 モニタテレビ(TV) 12 ベッセルビーム光学系 13 観察光学系 14 基板 15 X−Yステージ 31 支持体 61,62 ピエゾアクチュエータ 1 Conical Lens 2 Dichroic Mirror 3 Housing 4 First Laser Light Source 5 Second Laser Light Source 6 Actuator 7 Half Mirror 8 Illumination 9 Objective Lens 10 Camera 11 Monitor TV (TV) 12 Bessel Beam Optical System 13 Observation Optical System 14 Substrate 15 XY stage 31 Support 61, 62 Piezo actuator

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 加工対象物を二次元方向に粗移動するた
めの第1の移動手段と、この第1の移動手段の上に配置
された前記加工対象物を対物レンズを介して観察する観
察光学系と、この観察光学系の前記対物レンズの光軸と
異なる方向に光軸を有し前記加工対象物に対する入射レ
ーザ光をベッセルビームとして射出するベッセルビーム
光学系と、このベッセルビーム光学系をその光軸に対し
て垂直方向に移動させる第2の移動手段とを備え、前記
ベッセルビーム光学系はその入射側に前記加工対象物を
加工するための第1のレーザ光を前記入射レーザ光とし
て供給する第1のレーザ光源と、前記加工対象物の加工
位置を指示するための第2のレーザ光を前記入射レーザ
光として供給する第2のレーザ光源と、前記第1のレー
ザ光と前記第2のレーザ光とを合成するダイクロイック
ミラーと、このダイクロイックミラーで合成された合成
光をベッセルビームに構成して前記加工対象物に射出す
るレンズとを有することを特徴とするレーザプロセス装
置。
1. An object to be roughly moved in a two-dimensional direction
A first moving means for arranging and arranged on the first moving means
Of observing the processed object through an objective lens
Observation optical system and the optical axis of the objective lens of the observation optical system
The incident laser beam has different optical axes in different directions and is incident on the workpiece.
Bessel beam that emits laser light as a Bessel beam
Optical system and this Bessel beam optical system with respect to its optical axis
And second moving means for vertically moving the
The Bessel beam optical system has the object to be processed on its incident side.
The first laser light for processing is the incident laser light
And a first laser light source to be supplied by
A second laser beam for indicating a position is used as the incident laser beam.
A second laser light source for supplying light, and the first laser light source.
Dichroic for combining the light and the second laser light
Mirror and composite created with this dichroic mirror
Light is formed into a Bessel beam and emitted to the workpiece.
Laser process equipment characterized by having a lens
Place.
【請求項2】 加工対象物を二次元方向に粗移動するた
めの第1の移動手段と、この第1の移動手段の上に配置
された前記加工対象物を対物レンズを介して観察する観
察光学系と、この観察光学系の前記対物レンズの光軸と
異なる方向に光軸を有し前記加工対象物に対する入射レ
ーザ光をベッセルビームとして射出するベッセルビーム
光学系と、このベッセルビーム光学系をその光軸に対し
て垂直方向に移動させる第2の移動手段とを備え、前記
ベッセルビーム光学系は前記加工対象物を加工するため
の第1のレーザ光を前記入射レーザ光として供給する第
1のレーザ光源と、前記加工対象物の加工位置を指示す
るための第2のレーザ光を前記入射レーザ光として供給
する第2のレーザ光源と、前記第1のレーザ光と前記第
2のレーザ光とを合成するダイクロイックミラーと、こ
のダイクロイックミラーで合成された合成光をベッセル
ビームに構成して前記加工対象物に射出する円錐レンズ
とを有し、前記第2の移動手段は前記ベッセルビームの
光軸に対して垂直な仮想平面で互いに直交する第1,第
2のピエゾアクチュエータを有して前記ベッセルビーム
の光軸を二次元的に移動させることを特徴とするレーザ
プロセス装置。
2. An object to be machined is roughly moved in a two-dimensional direction.
A first moving means for arranging and arranged on the first moving means
Of observing the processed object through an objective lens
Observation optical system and the optical axis of the objective lens of the observation optical system
The incident laser beam has different optical axes in different directions and is incident on the workpiece.
Bessel beam that emits laser light as a Bessel beam
Optical system and this Bessel beam optical system with respect to its optical axis
And second moving means for vertically moving the
The Bessel beam optical system is for processing the object to be processed.
For supplying the first laser light as the incident laser light
1 laser light source and indicates the processing position of the processing object
Supply a second laser beam for the incident laser beam
A second laser light source, the first laser light and the first laser light
A dichroic mirror that combines the laser light of 2
Vessels the combined light combined by the dichroic mirror of
A conical lens that is formed into a beam and is emitted to the object to be processed
And the second moving means of the Bessel beam
The first and the first that are orthogonal to each other on a virtual plane perpendicular to the optical axis
The Bessel beam having two piezo actuators
Characterized by two-dimensionally moving the optical axis of the laser
Process equipment.
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