照明光学系统和激光加工装置的制作方法

本发明涉及用于向光掩模照射线状的激光的照明光学系统以及具有照明光学系统的激光加工装置。

背景技术：

1、已知有如下的技术：通过透过光掩模后的激光对树脂、硅等非金属材料的被加工物(工件，例如印刷板的树脂层)进行扫描，从而将被加工物烧蚀加工(ablation：基于熔化、蒸发的去除加工)成光掩模的图案的形状(例如过孔)。在需要精密加工的情况下，使用准分子激光(krf激光，波长为248nm)进行基于烧蚀的加工。

2、利用准分子激光的烧蚀加工需要向被加工对象物照射非常高的能量的光，高通量的光束通过照明光学系统。因此，透镜等光学元件的玻璃材料和涂膜等因热而受到损伤成为问题。此外，当为了光学元件不成为高温而采用不使会聚点形成在光学元件上的配置时，会避开会聚点来配置光学元件，存在光路长度变长即装置大型化这样的课题。

3、例如专利文献1所记载的照明光学系统是沿着光轴依次排列有全息元件12、柱面透镜阵列13a以及柱面透镜阵列13b的结构。

4、在专利文献2中记载了能够使照射区域长条化并且细线化的光束均化器。在专利文献2的结构中，采用了将柱面透镜阵列1a、2b、1b沿着光轴依次排列的结构，在柱面透镜阵列1b之后具有会聚部。

5、专利文献1：日本特开2003-090959号公报

6、专利文献2：日本特开平10-153746号公报

7、在专利文献1的照明光学系统中，由于在柱面透镜阵列13b的透镜面附近存在会聚部，因此存在柱面透镜阵列13b发热的问题。并且，在专利文献2的结构中，虽然在光学元件上没有会聚部，但光学元件的配置受限，光路变长，装置大型化。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于，提供在光学元件上不存在会聚部并且能够防止光路变长的照明光学系统和激光加工装置。

2、本发明是一种照明光学系统，其将激光向照射面引导，其中，所述照明光学系统具有光量均匀化部，该光量均匀化部使激光均匀化，光量均匀化部具有沿着光轴依次排列的第1透镜阵列、第2透镜阵列以及第3透镜阵列，在比第1透镜阵列的焦点靠后的位置设置有第2透镜阵列，使得在第2透镜阵列之后，在到照射面之间的光路上不存在会聚点，第1透镜阵列和第3透镜阵列具有正光焦度，第2透镜阵列具有负光焦度。

3、并且，本发明是一种照明光学系统，其将激光向照射面引导，其中，所述照明光学系统具有光量均匀化部，该光量均匀化部使激光均匀化，将z轴设为光轴方向，将与z轴和y轴垂直的方向设为x轴，将与z轴和x轴垂直的方向设为y轴，光量均匀化部为沿着z轴依次排列有第1透镜阵列部和第2透镜阵列部的结构，该第1透镜阵列部在x轴方向和y轴方向中的一个方向上具有透镜作用，该第2透镜阵列部在x轴方向和y轴方向中的另一个方向上具有透镜作用，第1透镜阵列部具有沿着光轴依次排列的第1柱面透镜阵列、第2柱面透镜阵列以及第3柱面透镜阵列，在比第1柱面透镜阵列的焦点靠后的位置设置有第2柱面透镜阵列，使得在第2柱面透镜阵列之后，在到照射面之间的光路上不存在会聚点，第1柱面透镜阵列和第3柱面透镜阵列具有正光焦度，第2柱面透镜阵列具有负光焦度。

4、而且，本发明是一种激光加工装置，其具有：光源，其射出激光；照明光学系统，其使激光成为截面呈线状的激光而向光掩模照射，并且借助扫描机构对光掩模进行扫描；投影光学系统，其将经过光掩模后的激光照射于被加工物；以及被加工物载置工作台，其载置被加工物，并且使被加工物在x-y方向上移动，照明光学系统的光量均匀化部为上述的结构。

5、根据至少一个实施方式，本发明能够防止光学元件成为高温，并且能够防止光学长度变长、装置大型化。另外，这里记载的效果不必须是限定的，可以是本说明书中记载的任意效果或与它们不同的效果。

技术特征：

1.一种照明光学系统，其将激光向照射面引导，其中，

2.根据权利要求1所述的照明光学系统，其中，

3.一种照明光学系统，其将激光向照射面引导，其中，

4.根据权利要求3所述的照明光学系统，其中，

5.根据权利要求3或4所述的照明光学系统，其中，

6.一种激光加工装置，其具有：

技术总结
本发明提供照明光学系统和激光加工装置。能够防止光学元件成为高温，并且能够防止光路长度变长、装置大型化。一种照明光学系统，其将激光向照射面引导，其中，所述照明光学系统具有光量均匀化部，该光量均匀化部使激光均匀，光量均匀化部具有沿着光轴依次排列的第1透镜阵列、第2透镜阵列以及第3透镜阵列，在比第1透镜阵列的焦点靠后的位置设置有第2透镜阵列，使得在第2透镜阵列之后，在到照射面之间的光路上不存在会聚点，第1透镜阵列和第3透镜阵列具有正光焦度，第2透镜阵列具有负光焦度。

技术研发人员：山贺胜,鹫山裕之
受保护的技术使用者：株式会社ORC制作所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12