FR2657803A1 - Machine a micro-faisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces, tels que des circuits integres. - Google Patents

Machine a micro-faisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces, tels que des circuits integres. Download PDF

Info

Publication number
FR2657803A1
FR2657803A1 FR9001226A FR9001226A FR2657803A1 FR 2657803 A1 FR2657803 A1 FR 2657803A1 FR 9001226 A FR9001226 A FR 9001226A FR 9001226 A FR9001226 A FR 9001226A FR 2657803 A1 FR2657803 A1 FR 2657803A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
laser
machine according
approximately
machine
micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9001226A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2657803B1 (fr
Inventor
Girard Jean-Jacques
Pelous Gerard
Tonneau Didier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bertin Technologies SAS
Original Assignee
Bertin et Cie SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bertin et Cie SA filed Critical Bertin et Cie SA
Priority to FR9001226A priority Critical patent/FR2657803A1/fr
Priority to PCT/FR1991/000061 priority patent/WO1991011288A1/fr
Publication of FR2657803A1 publication Critical patent/FR2657803A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2657803B1 publication Critical patent/FR2657803B1/fr
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/027—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed by irradiation, e.g. by photons, alpha or beta particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/485—Adaptation of interconnections, e.g. engineering charges, repair techniques
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
    • B23K2103/166—Multilayered materials
    • B23K2103/172—Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Machine à micro-faisceau laser d'intervention sur des objets (18) à couches minces, comprenant un laser (10) couplé à un microscope (14), caractérisée en ce que le laser (10) est un laser pulsé à impulsions très brèves, et ayant une puissance moyenne faible. L'invention s'applique notamment à la découpe de couches thermiquement conductrices sur des circuits électroniques intégrés.

Description

Machine à micro-faisceau laser d'intervention sur des objets à couches minces, tels que des circuits intégrés.
L'invention concerne une machine à microfaisceau laser d'intervention sur des objets à couches minces, tels par exemple que des circuits électroniques intégrés, en particulier pour la découpe de couches minces d'un matériau thermiquement conducteur.
On connaît déjà, par le Brevet Français 2 608 484, une machine de ce type, qui comprend un laser continu couplé à un microscope permettant de focaliser le faisceau laser en un point particulier de l'objet et d'observer le point dtimpact du faisceau laser sur l'objet. Des moyens sont prévus pour déplacer le faisceau laser à la surface de l'objet, à la vitesse de coupe souhaitée.
Avec cette machine connue, il peut se poser un problème de localisation et de contrôle de la coupe réalisée par le faisceau laser, lorsque celui-ci passe sur une piste de matériau thermiquement bon conducteur, par exemple une piste d'aluminium très étroite, car il peut alors se produire une fusion quasi instantanée de la piste d'aluminium avec une diffusion de chaleur très importante dans les zones avoisinantes qui risquent d'être endommagées.
La présente invention a notamment pour but d'éviter cet inconvénient, et de perfectionner cette machine de façon à permettre une coupe très fine et très précise de couches minces réalisées en particulier en matières bonnes conductrices de la chaleur.
L'invention propose, à cet effet, une machine à micro-faisceau laser du type précité, comprenant un laser couplé à un microscope permettant de focaliser le point d'impact du faisceau laser sur un objet à couches minces, tel qu'un circuit électronique intégré par exemple, caractérisée en ce que le laser est un laser pulsé à impulsions de courte durée et de puissance moyenne faible.
Avantageusement, la durée des impulsions est comprise entre quelques nanosecondes et quelques centaines de nanosecondes environ, leur fréquence de répétition est comprise entre 100 Hz et quelques kHz environ, l'énergie du faisceau laser est d'environ 20 à 100 micro-joules par impulsion, tandis que la puissance moyenne du laser est d'environ 20 à 100 mW.
Grâce à la durée très brève des impulsions émises par le laser, la chaleur reste confinée dans une zone localisée au point d'impact du faisceau laser sur une couche mince, de sorte que l'on peut réaliser une coupe très rapide et précise de cette couche mince, sans risque d'endommager les zones avoisinantes, et qu'en outre l'énergie dépensée pour réaliser cette coupe est très inférieure à l'énergie correspondante nécessaire dans le cas de l'utilisation d'un laser continu. Par exemple, le laser continu utilisé dans la machine décrite dans le brevet français 2 608 484 a une puissance de l'ordre du Watt, tandis que le laser pulsé utilisé dans le cadre de la présente invention a une puissance moyenne de l'ordre de 40 à 50 mW, soit vingt fois plus faible environ.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le laser est à composants à état solide, du type YAG ou YLF, et est pompé par une lampe à éclair ou une diode laser.
Un laser de ce type est fiable, a une durée de vie très élevée, et des servitudes réduites.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le laser est associé à un doubleur de fréquence, de façon à émettre un faisceau de longueur d'onde de 530 nm environ, ce qui permet, d'une part, une bonne absorption par le silicium et, d'autre part, de réduire le diamètre du point d'impact du faisceau laser sur l'objet, et donc d'obtenir une meilleure finesse de coupe.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, qui représente schématiquement une machine selon l'invention.
Cette machine est par exemple du type décrit dans le Brevet Français 2 608 484 et comprend alors essentiellement un laser 10 à la sortie duquel est prévu un système optique 12 menant à un microscope 14 dont un objectif 16 est orienté vers un objet 18 à couches minces. Des moyens d'éclairage 20 sont reliés de façon appropriée au microscope 14, qui est lui-même relié à des moyens 22 de visualisation permettant d'observer l'action du micro-faisceau laser sur l'objet 18. Des moyens 24 de commande du laser 10 et du déplacement du micro-faisceau laser sur la surface de l'objet 18, sont également prévus.
Dans le Brevet Français précité, la voie de transmission du faisceau laser, comprenant le système optique 12 et le microscope 14, la voie d'éclairage reliant le microscope 14 aux moyens d'éclairage 20, et la voie de visualisation, reliant le microscope 14 aux moyens de visualisation 22, sont portés par une même platine rigide et indéformable, montée sur un bâti fixe.
Selon la présente invention, le générateur laser utilisé est du type à impulsions, tel par exemple qu'un laser à barreaux Nd3+ YAG ou YLF, pompé par une lampe à éclair ou une diode laser, et ayant une puissance moyenne de l'ordre de 40 mW, avec une énergie de 40 p J par impulsion, la fréquence de répétition des impulsions étant de l'ordre de 1 kHz.
Les lasers de ce type ont un faible encombrement, des servitudes réduites, et une durée de vie très élevée, du fait de leur réalisation avec des composants à l'état solide.
Ils peuvent être équipés d'un doubleur de fréquence (désigné ici par la référence 26) qui est un cristal non linéaire placé dans la cavité laser, ce qui permet d'émettre un faisceau ayant une longueur d'onde d'environ 530 nm pour une meilleure absorption par le silicium (dans le cas du traitement de circuits intégrés) et une focalisation plus fine du micro-faisceau laser sur la surface de l'objet 18 (le diamètre du point d'impact du micro-faisceau laser sur l'objet 18 étant inférieur au micromètre).
On peut également prévoir dans la cavité laser un modulateur acousto-optique 28 (communément appelé Q
SWITCH) permettant d'obtenir des impulsions très brèves.
La machine selon l'invention permet des coupes précises et fines de matériaux très conducteurs tels que l'or ou l'aluminium. On a pu par exemple découper des lignes d'aluminium ayant de très petites dimensions (un micromètre environ) posées sur un substrat thermiquement isolant (du quartz) ainsi que des feuilles d'or ayant une épaisseur supérieure à 10 micromètres, en utilisant un laser à impulsions du type précité. L'échauffement des parties avoisinantes de la surface de l'objet 18, qui est lié à la puissance moyenne déposée, est très réduit, par rapport au cas de l'utilisation d'un laser continu.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Machine à micro-faisceau laser d'intervention sur des objets (18) à couches minces, tels par exemple que des circuits électroniques intégrés, en particulier pour la découpe de couches minces de matériaux thermiquement conducteurs, comprenant un laser (10) couplé à un microscope (14) permettant de focaliser le point d'impact du faisceau laser sur un objet précité, caractérisée en ce que le laser (10) est un laser pulsé à impulsions de courte durée et de puissance moyenne faible.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la durée des impulsions est comprise entre quelques nanosecondes et quelques centaines de nanosecondes environ.
3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la fréquence de répétition des impulsions est comprise entre 100 Hz et quelques kHz environ.
4. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'énergie du faisceau laser est d'environ 20 à 100 micro-joules par impulsion.
5. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la puissance moyenne du laser est d'environ 20 à 100 milliwatts.
6. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le laser (10) est un laser à composants à état solide du type YAG ou YLF, pompé par une lampe à éclair ou une diode laser.
7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le laser est associé à un doubleur de fréquence (26) pour émettre un faisceau de longueur d'onde d'environ 530 nanomètres environ.
8. Machine selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le laser (10) comprend un modulateur acousto-optique (28), permettant d'obtenir des impulsions très brèves.
FR9001226A 1990-02-02 1990-02-02 Machine a micro-faisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces, tels que des circuits integres. Granted FR2657803A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9001226A FR2657803A1 (fr) 1990-02-02 1990-02-02 Machine a micro-faisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces, tels que des circuits integres.
PCT/FR1991/000061 WO1991011288A1 (fr) 1990-02-02 1991-01-31 Machine a micro-faisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces, tels que des circuits integres

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9001226A FR2657803A1 (fr) 1990-02-02 1990-02-02 Machine a micro-faisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces, tels que des circuits integres.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2657803A1 true FR2657803A1 (fr) 1991-08-09
FR2657803B1 FR2657803B1 (fr) 1994-11-25

Family

ID=9393337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9001226A Granted FR2657803A1 (fr) 1990-02-02 1990-02-02 Machine a micro-faisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces, tels que des circuits integres.

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2657803A1 (fr)
WO (1) WO1991011288A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2727780B1 (fr) * 1994-12-01 1997-01-10 Solaic Sa Procede et installation pour traiter en surface une bande de matiere plastique portant des modules pour cartes electroniques

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2608484A1 (fr) * 1986-12-23 1988-06-24 Bertin & Cie Machine a microfaisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces de materiau
WO1989012525A1 (fr) * 1988-06-17 1989-12-28 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken Procede de micro-usinage de la surface d'une piece a usiner au moyen d'un faisceau laser

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2608484A1 (fr) * 1986-12-23 1988-06-24 Bertin & Cie Machine a microfaisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces de materiau
WO1989012525A1 (fr) * 1988-06-17 1989-12-28 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken Procede de micro-usinage de la surface d'une piece a usiner au moyen d'un faisceau laser

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OPTICAL ENGINEERING vol. 17, no. 3, mai/juin 1978, pages 217-224; M. OAKES: "An Introduction to Thick Film Resistor Trimming by Laser" *
THIRD IEEE/CHMT INTERNATIONLA ELECTRONIC MANUFACTURING TECHNOLOGY SYMPOSIUM 12-14 octobre 1987, pages 137-142, Disneyland Hotel, Anaheim, CA, US; D. OLSON et al.: "Manufacturing Technology - Competitive Advantage" *

Also Published As

Publication number Publication date
WO1991011288A1 (fr) 1991-08-08
FR2657803B1 (fr) 1994-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2576125B1 (fr) Procédé et installation d'usinage laser pulsé, en particulier pour le soudage, avec variation de l apuissance de chaque impulsion laser
US6054673A (en) Method and apparatus for laser drilling
US7528342B2 (en) Method and apparatus for via drilling and selective material removal using an ultrafast pulse laser
CH640448A5 (fr) Procede d'ebavurage d'une piece mecanique et dispositif de mise en oeuvre du procede.
WO2002085080A1 (fr) Procede et dispositif de generation de lumiere dans l'extreme ultraviolet notamment pour la lithographie
EP0013345A1 (fr) Procédé et dispositif pour fixer des microplaquettes par radiations
WO2005043699B1 (fr) Traitement laser d'une matiere cible localement chauffee
EP1477266B1 (fr) Procédé et dispositif de soudage par points au laser pour contrôler efficacement la qualité de la soudure obtenue
JP2009146979A (ja) 光電変換装置
FR2977513A1 (fr) Procede de coupage laser a fibre ou disque avec distribution d'intensite du faisceau laser en anneau
FR2909229A1 (fr) Systeme laser a emission d'impulsion picosecondes.
FR2657803A1 (fr) Machine a micro-faisceau laser d'intervention sur des objets a couches minces, tels que des circuits integres.
EP0038297B1 (fr) Procédé d'ébavurage d'un instrument acéré, dispositif de mise en oeuvre du procédé et instrument acéré obtenu par le procédé
FR2814599A1 (fr) Dispositif laser de forte puissance crete et application a la generation de lumiere dans l'extreme ultra violet
FR2736217A1 (fr) Cavite microlaser et microlaser solide impulsionnel a declenchement actif par micromodulateur
EP0298817B1 (fr) Procédé et dispositif de production d'électrons utilisant un couplage de champ et l'effet photoélectrique
FR2661371A1 (fr) Procede et dispositif de restauration d'óoeuvre d'art.
FR2888409A1 (fr) Source laser multi-longeurs d'onde dans l'infrarouge
FR2786938A1 (fr) Dispositif de generation d'un faisceau laser de puissance, de haute qualite
EP3752823B1 (fr) Oscillateur paramétrique phononique
WO2007125269A1 (fr) Oscillateur laser pulsé a durée d'impulsion variable
FR2671430A1 (fr) Procede de gravure d'un film, notamment en oxyde supraconducteur, et film en resultant.
EP1564852B1 (fr) Tête de pompage pour amplificateur optique à effet laser
WO1991006389A1 (fr) Procede et appareil de brasage au laser
EP1317033B1 (fr) Amplificateur d'un faisceau laser par pompage d'un matériau non linéaire et dispositif d'émission laser comportant un tel amplificateur

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse