激光加工系统以及激光加工方法技术方案

激光加工系统具备：波长可变激光装置，其输出氧吸收光的波长的吸收线和氧的吸光量比吸收线少的波长的非吸收线各自的激光；光学系统，其向被加工物照射激光；以及激光控制部，其控制波长可变激光装置的激光控制部，在包含氧的气体中对被加工物的表面进行激光加工时，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为非吸收线，而且在包含氧的气体中对被加工物的表面进行臭氧洗涤时，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为吸收线。

Laser Machining System and Laser Machining Method

Laser processing system includes: a variable wavelength laser device, whose output wavelength of oxygen absorption light is absorbed by the absorption line and the non-absorption line whose absorbance of oxygen is less than that of the absorption line; an optical system, which irradiates the laser to the processed object; and a laser control unit, which controls the laser control unit of a variable wavelength laser device to feed the surface of the processed object in the gas containing oxygen. In laser processing, the wavelength of the laser output from the variable wavelength laser device is set as a non-absorption line, and the wavelength of the laser output from the variable wavelength laser device is set as an absorption line when the surface of the processed product is washed by ozone in the gas containing oxygen.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光加工系统以及激光加工方法
本专利技术涉及激光加工系统以及激光加工方法。
技术介绍
随着半导体集成电路的微型化以及高集成化，在半导体曝光装置中，要求提高分辨力。下面，将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。为此，正在推进从曝光用光源输出的光的短波长化。作为曝光用光源采用气体激光装置，以此来代替现有的汞灯。目前，作为曝光用的气体激光装置，采用输出248nm波长的紫外线的KrF准分子激光装置及输出193nm波长的紫外线的ArF准分子激光装置。作为现有的曝光技术，实现了液浸曝光的实际使用，即在曝光装置侧的投影透镜与晶片之间的间隙填充液体，改变该间隙的折射率，从而缩短曝光用光源的目击波长。当将作为曝光用光源使用ArF准分子激光装置进行液浸曝光的情况下，向晶片照射水中的波长为134nm的紫外光。将该技术称为ArF液浸曝光。ArF液浸曝光还被称为ArF液浸光刻。KrF、ArF准分子激光装置的自由振荡中的频谱线宽宽，约为350～400pm，所以由于曝光装置侧的投影透镜出现缩小投影在晶片上的激光(紫外线光)的色像差，降低分辨力。为此，需要将从气体激光装置输出的激光的频谱线宽的窄带化到能够忽略色像差的程度。频谱线宽还被称为频谱宽度。因此，气体激光装置的激光谐振器内设置有具有窄带化元件的窄带化部(LineNarrowModule)，通过该窄带化部实现频谱宽度的窄带化。需要说明的是，窄带化元件还可以是校准器或光栅等。将这样将频谱宽度窄带化的激光装置称为窄带化激光装置。并且，准分子激光的脉冲宽度约为几10ns，波长较短，分别是248.4nm和193.4nm。利用这样的特性，除了曝光用途之外，准分子激光还用于高分子材料或玻璃材料等直接加工。对于高分子材料，利用具有比结合能量高的光能量的准分子激光，切断高分子材料的结合。因此，如众所周知，可以实现非加热加工，加工形状利落。并且，如众所周知，玻璃或陶瓷等对准分子激光的吸收率较高，所以也可以实现利用可见光以及红外线激光难以加工的材料的加工。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-284792号公报专利文献2：日本特开平11-224839号公报专利文献3：日本专利3799060号公报专利文献4：日本特开平3-157917号公报专利文献5：日本特开2000-031574号公报
技术实现思路
根据本专利技术的一观点的激光加工系统是向被加工物照射激光来进行激光加工的激光加工系统，具备波长可变激光装置、光学系统以及激光控制部。波长可变激光装置输出氧吸收光的波长的吸收线和氧的吸光量比吸收线少的波长的非吸收线各自的激光。光学系统向被加工物照射激光。激光控制部是控制波长可变激光装置的激光控制部，在包含氧的气体中对被加工物的表面进行激光加工时，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为非吸收线，且在包含氧的气体中对被加工物的表面进行臭氧洗涤时，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为吸收线。根据本专利技术的一观点的激光加工方法是向被加工物照射激光来进行激光加工的激光加工方法，具备非吸收线设定步骤、激光加工步骤、第一吸收线设定步骤以及碎片洗涤步骤。在非吸收线设定步骤中，波长可变激光装置输出的激光的波长设定为非吸收线，非吸收线的吸光量比氧吸收光的波长的吸收线少。在激光加工步骤中，在包含氧的气体中，向被加工物照射非吸收线的激光，从而进行激光加工。在第一吸收线设定步骤中，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为吸收线。在碎片洗涤步骤中，在包含氧的气体中，向被加工物照射吸收线的激光，从而臭氧洗涤被加工物表面的碎片。根据本专利技术的一观点的激光加工系统是向被加工物照射激光来进行激光加工的激光加工系统，具备：波长可变激光装置、光学系统、激光控制部以及最佳波长选择部。波长可变激光装置可以在氧吸收光的波长的吸收线与氧的吸光量比吸收线少的波长的非吸收线之间改变激光的波长后输出。光学系统向被加工物照射激光。激光控制部在进行对于被加工物的激光加工的本加工之前的前加工中，一边在吸收线与非吸收线之间改变激光的波长，一边控制波长可变激光装置，以便向被加工物的表面以多个波长照射激光。最佳波长选择部基于以多个波长进行的前加工的加工状态，选择本加工中使用的激光的最佳波长。根据本专利技术的一观点的激光加工方法是向被加工物照射激光来进行激光加工的激光加工方法，具备前加工步骤以及波长选择步骤。在前加工步骤中，利用可以在氧吸收光的波长的吸收线与氧的吸光量比吸收线少的波长的非吸收线之间改变激光的波长后输出的波长可变激光装置，在吸收线与非吸收线之间，一边改变波长可变激光装置输出的激光的波长，一边向被加工物的表面以多个波长照射激光，从而在进行对于被加工物的激光加工的本加工之前进行前加工。在波长选择步骤，基于以多个波长进行的前加工的加工状态，选择本加工中使用的激光的波长。附图说明下面，仅仅作为例子，参照附图说明本专利技术的几个实施方式。图1示意地示出根据对比例的激光加工系统的构成。图2是示出对比例的激光加工次序的流程图。图3是示出对比例的激光加工的处理次序的流程图。图4是示出自由振荡时的激光的频谱波形和氧的光吸收的曲线图。图5示意地示出第一实施方式的激光加工系统的构成。图6是示出氧的吸光特性的曲线图。图7是示出第一实施方式的进行激光加工和臭氧洗涤两个步骤时的激光加工次序的流程图。图8是示出第一实施方式的表面洗涤的处理次序的流程图。图9是示出第一实施方式的激光加工的处理次序的流程图。图10是示出第一实施方式的碎片洗涤的处理次序的流程图。图11示出了第一实施方式中的进行激光加工和臭氧洗涤时的被加工物的状态转移。图11A示出了表面洗涤前的状态。图11B示出了表面洗涤时的状态。图11C示出了刚刚开始激光加工时的状态。图11D示出了激光加工后的状态。图11E示出了碎片洗涤时的状态。图11F示出了碎片洗涤后的状态。图12是示出第一实施方式的表面洗涤的变形例的流程图。图13是示出第一实施方式的碎片洗涤的变形例的流程图。图14示意地示出第二实施方式的激光加工系统的构成。图15是示出第二实施方式的表面洗涤的处理次序的流程图。图16是示出第二实施方式的碎片洗涤的处理次序的流程图。图17示出了第二实施方式中的进行激光加工和臭氧洗涤时的被加工物以及聚光透镜的状态转移。图17A示出了表面洗涤前的状态。图17B示出了表面洗涤时的状态。图17C示出了刚刚开始激光加工时的状态。图17D示出了激光加工后的状态。图17E示出了碎片洗涤时的状态。图17F示出了碎片洗涤后的状态。图18示意地示出第三实施方式的激光加工系统的构成。图19是最佳波长的搜索的说明图。图20是示出第三实施方式的激光加工次序的流程图。图21是示出最佳波长的搜索的处理次序的流程图的前半部分。图22是示出最佳波长的搜索的处理次序的流程图的后半部分。图23是示出最佳波长的搜索中改变波长的样子的说明图。图23A中使用了λ1，图23B中使用了λ2，图23C中使用了λ3，图23D中使用了λ4。图24是评价值表的说明图。图25是示出评价值的算出方法的一例的说明图。图26是示出以最佳波长进行激光加工时的处理次序的流程图。图27是示出评价值的算出方法的其它例子的说明图。图28是激光加工装置的变形例1的说明图。图29是激光加工装置的变形例2的说明图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工系统，其向被加工物照射激光来进行激光加工，所述激光加工系统具备：A、波长可变激光装置，其输出吸收线和非吸收线各自的激光，其中，该吸收线是氧吸收光的波长，该非吸收线是氧的吸光量比所述吸收线少的波长；B、光学系统，其向所述被加工物照射激光；以及C、激光控制部，其控制所述波长可变激光装置，并且在含氧的气体中对所述被加工物的表面进行激光加工时，该激光控制部将所述波长可变激光装置输出的所述激光的波长设定为所述非吸收线，且在含氧的气体中对所述被加工物的表面进行臭氧洗涤时，该激光控制部将所述波长可变激光装置输出的所述激光的波长设定为所述吸收线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光加工系统，其向被加工物照射激光来进行激光加工，所述激光加工系统具备：A、波长可变激光装置，其输出吸收线和非吸收线各自的激光，其中，该吸收线是氧吸收光的波长，该非吸收线是氧的吸光量比所述吸收线少的波长；B、光学系统，其向所述被加工物照射激光；以及C、激光控制部，其控制所述波长可变激光装置，并且在含氧的气体中对所述被加工物的表面进行激光加工时，该激光控制部将所述波长可变激光装置输出的所述激光的波长设定为所述非吸收线，且在含氧的气体中对所述被加工物的表面进行臭氧洗涤时，该激光控制部将所述波长可变激光装置输出的所述激光的波长设定为所述吸收线。2.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，所述臭氧洗涤包括碎片洗涤，该碎片洗涤用于在进行所述激光加工之后从所述被加工物的表面去除碎片。3.根据权利要求2所述的激光加工系统，其中，所述臭氧洗涤还包括表面洗涤，该表面洗涤用于在进行所述激光加工之前去除附着在所述被加工物的表面的附着物。4.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，所述激光是ArF准分子激光。5.根据权利要求1所述的激光加工系统，该激光加工系统还具备：D：照射面积可变机构，其在所述被加工物的表面中，改变所述光学系统照射的所述激光的照射面积；以及E：激光加工控制部，其控制所述照射面积可变机构，使进行所述臭氧洗涤时的所述照射面积大于进行所述激光加工时的所述照射面积。6.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，所述波长可变激光装置包括主振荡器以及放大器，该放大器对主振荡器输出的所述激光进行放大。7.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，所述激光控制部在进行所述激光加工时和进行所述臭氧洗涤时，变更所述激光的能量。8.根据权利要求1所述的激光加工系统，该激光加工系统具备：F：衰减器，其改变所述波长可变激光装置输出的所述激光的透过率，从而改变所述激光的能量。9.根据权利要求1所述的激光加工系统，该激光加工系统还具备：G：屏蔽体，其包围所述被加工物；以及H：供气口，其向所述屏蔽体内供给含所述氧的气体。10.根据权利要求9所述的激光加工系统，该激光加工系统还具备：I：排气装置，其通过吸引来排出所述屏蔽体内的气体。11.一种激光加工方法，向被加工物照射激光来进行激光加工，所述激光加工方法具备如下步骤：A、非吸收线设定步骤，将波长可变激光装置输出的所述激光的波长设定为非吸收线，该非吸收线的氧的吸光量比吸收线少，该吸收线是氧吸收光的波长；B、激光加工步骤，在含所述氧的气体中，向所述被加工物照射所述非吸收线的所述激光来进行所述激光加工；C、第一吸收线设定步骤，将波长可变激光装置输出的所述激光的波长设定为所述吸收线；以及D、碎片洗涤步骤，在含所述氧的气体中，向所述被加工物照射所述吸收线的所述激光，从而臭氧洗涤被加工物表面的碎片。12.根据权利要求11所述的激光加工方法，其中，E、第二吸收线设定步骤，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：柿崎弘司，若林理，
申请(专利权)人：极光先进雷射株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP