[发明专利]一种具有长焦深的激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光装置，特别是一种具有长焦深的激光装置。

背景技术

随着半导体技术与加工技术的进步，各式电子元件及光学元件日趋小型化。半导体技术中的微影制程(Lithography)，或是加工技术中的激光加工，都开始采用短波长的紫外光激光装置(UV Laser)以使电子元件或光学元件的特征尺寸(Feature size)及解析度(Resolution)达到要求。由于解析度R反比于λ/NA(λ为激光波长，NA为数值孔径)，焦深DOF(Depth of Focus)正比于λ/NA²，在此可理解为激光作用的有效深度正比于λ/NA²，因此若解析度(用激光光斑大小进行评估)提高，则焦深就会下降。焦深的下降将会影响被加工物件的表面品质，例如锐利度(Sharpness)降低、粗糙度增加。因此，如何提供一种能够使电子元件或光学元件具有较高解析度，且具有长焦深的紫外光激光装置便成为值得研发的课题。

现有技术中采用色差透镜(Lens with chromatic aberration)将宽频(wide band)激光或多波长激光的焦点群集成一线段(不同频段的光束被聚焦在不同的焦平面上)，以延长焦深。但是，此技术需要宽频激光或多波长激光，致使成本提高。另外，还可利用光学绕射元件(Diffractive Optical Element，DOE)来延长焦深，但这种技术仍需要宽频激光或多波长激光，且存在光束的高阶绕射使得光利用效率降低。有鉴于此，提供一种成本较低、光利用效率较高且具有长焦深的激光装置实为必要。

发明内容

以下将以实施例说明一种成本较低、光利用效率较高且具有长焦深的激光装置。

一种具有长焦深的激光装置，包括：一个激光源，其用于发射单波长紫外光；一个光学模组，其包括一个与设置在该单波长紫外光光路上的第一光学元件，该第一光学元件具有一个邻近该激光源的第一表面及一个与该第一表面相对的第二表面，该第一表面与该第二表面中至少一者为非球面以用于使所述单波长紫外光会聚于一点；一个第一反射元件及一个第二反射元件，该第一反射元件与该第二反射元件设置在该激光源与该第一光学元件之间，该第一反射元件的焦距f₁与该第二反射元件的焦距f₂，满足以下的条件式：|f₁|+|f₂|＝d，|f₂|/|f₁|＝2fw/(BG_DOF)，其中，d表示该第一反射元件与该第二反射元件的顶点间距，f表示该第一光学元件的焦距，w表示该激光源发射出的单波长紫外光经由该光学模组出射后所形成的光斑的直径，B表示该激光源发射出的单波长紫外光的光束直径，G_DOF表示该激光装置的几何焦深。

相对于现有技术，所述激光装置包括一个第一光学元件，该第一光学元件所包括的第一表面与第二表面中至少一者为非球面，该非球面能够将所述激光源发出的单波长紫外光会聚于一点，并延长该激光装置的焦深。同时，该非球面不会产生绕射作用，能够较大限度的会聚所述激光源发出的单波长紫外光，使得该激光装置的光利用效率较高。由于该激光装置只包括一个具有非球面的第一光学元件，因此该激光装置的结构简单，制造成本较低。

附图说明

图1是本发明第一实施例激光装置的光路示意图。

图2是本发明第二实施例激光装置的光路示意图。

图3是本发明第三实施例激光装置的光路示意图。

图4是本发明第四实施例激光装置的光路示意图。

图5是图4所示激光装置的部分光路放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

请参见图1，本发明第一实施例提供的激光装置10，其包括激光源11及光学模组12。

激光源11用于发射单波长紫外光101。

光学模组12为一个透镜，其设置在单波长紫外光101的光路上。光学模组12具有一个邻近激光源11的第一表面121，及一个与第一表面121相对的第二表面122。第一表面121为由圆锥常数(conic constant)或非球面系数(aspheric coefficients)定义的非球面(aspherical surface)。第二表面122为平面。激光源11发出的单波长紫外光101经由光学模组12的第一表面121透射后被会聚到像平面13上并形成一光斑131。