JP2001156372A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多層構造のＩＣの薄膜を選択的に除去するのに
適したレーザ加工装置を提供することである。 【解決手段】レーザ加工装置２の制御部５２により、電
動レボルバ３６により縮小投影レンズを切り換えた後
に、シャッタ２８を閉じセンサ２０により検出された電
動可変アッテネータ１８から出力されるレーザ光のエネ
ルギ密度及び切り換えられた縮小投影レンズの条件に基
づいて、ＩＣ３８の加工部に対して照射されるレーザ光
が所定のエネルギ密度となるのように電動可変アッテネ
ータ１８の出力を制御し、制御終了後シャッタ２８を開
く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多層構造のＩＣ
の薄膜をレーザ光のエネルギ密度とレーザショット数を
変更することにより選択的に除去するレーザ加工装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アッテネータと露光装置との間
に、アッテネータから出力されたパルス光のパルスエネ
ルギを検出するためのビームスプリッタ、パルスエネル
ギ検出回路及びシャッタ等を設け、パルスエネルギ検出
回路により検出されたパルスエネルギに基づいて、この
パルスエネルギが適正値となるように補正を加えるパル
スレーザ装置が存在する（特開平８−２７４３９９号公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
レーザパルス装置は、各レーザパルス相互間のパルスエ
ネルギのばらつきを補正する装置であることから、多層
構造のＩＣの薄膜を選択的に除去する装置としては十分
な機能を備えていない。即ち多層構造のＩＣの薄膜を選
択的に除去する場合には、薄膜の種類、薄膜を除去する
範囲等を変更するときに投影レンズの切り換えが行われ
るが、投影レンズを切り換えた場合には、レンズの透過
率及び倍率等が異なることから加工対象物（加工サンプ
ル）に照射されるエネルギ密度が変化する。この投影レ
ンズの切り換えによるエネルギ密度の変化は、レーザ発
振器自体の出力変動に基づくエネルギ密度の変化に比較
して相当大きいものである。そこで投影レンズの切り換
えを行う毎に適正なエネルギ密度となるように加工対象
物を加工台から外し代わりにエネルギ調整用サンプルを
載せて、このエネルギ調整用サンプルにレーザを照射し
ながらエネルギ密度の調整を行っていた。

【０００４】従って、ＩＣの上層の薄膜を除去した後に
下層の薄膜を順次除去するような場合には、加工対象物
を加工台から外し代わりにエネルギ調整用サンプルを載
せエネルギ密度の調整を行う作業を繰り返し行う必要が
あり多大な労力を要していた。

【０００５】この発明の課題は、多層構造のＩＣの薄膜
を選択的に除去するのに適したレーザ加工装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のレーザ加
工装置は、レーザ光を出力するレーザ発振部と、前記レ
ーザ発振部により出力されたレーザ光のエネルギ密度を
可変するエネルギ密度可変手段と、前記エネルギ密度可
変手段から出力されるレーザ光のエネルギ密度を検出す
るセンサと、倍率の異なる複数の投影レンズと、前記投
影レンズを切り換える切換手段と、前記投影レンズと前
記エネルギ密度可変手段との間の光路上に配置され、レ
ーザ光の前記投影レンズへの入射を制御するシャッタ
と、前記切換手段により前記投影レンズを切り換えた後
に、前記シャッタを閉じ前記センサにより検出された前
記エネルギ密度可変手段から出力されるレーザ光のエネ
ルギ密度及び前記切換手段により切り換えられた前記投
影レンズの条件に基づいて、加工部に対して照射される
レーザ光が所定のエネルギ密度となるように前記エネル
ギ密度可変手段の出力を制御し、制御終了後前記前記シ
ャッタを開く制御部とを備えることを特徴とする。

【０００７】また、請求項２記載のレーザ加工装置は、
請求項１記載のレーザ加工装置の前記エネルギ密度可変
手段が可変アッテネータにより構成されることを特徴と
する。

【０００８】また、請求項３記載のレーザ加工装置は、
請求項１記載のレーザ加工装置の前記切換手段が電動投
影レンズ切換装置により構成されることを特徴とする。

【０００９】この請求項１〜請求項３記載のレーザ加工
装置によれば、制御部が切換手段により投影レンズを切
り換えた後に、シャッタを閉じセンサにより検出された
エネルギ密度可変手段から出力されるレーザ光のエネル
ギ密度及び切換手段により切り換えられた投影レンズの
条件、例えばレンズの透過率、倍率等の条件に基づい
て、加工部に対して照射されるレーザ光が所定のエネル
ギ密度となるのように可変アッテネータ等のエネルギ密
度可変手段の出力を制御し、制御終了後シャッタを開く
ことから、加工対象物に損傷を与えることなくレーザ光
のエネルギ密度を切り換えられた投影レンズに適したも
のに調整することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態に係るレーザ加工装置について説明する。
図１は、実施の形態に係るレーザ加工装置２のシステム
構成図である。

【００１１】このレーザ加工装置２は、主に、ＩＣの薄
膜を除去するために用いられるものでありＩＣの薄膜除
去を行う加工部４と、この加工部４を支える役割を有す
る電源部６とにより構成されている。

【００１２】加工部４の底部には、基台として機能する
金属製の除振台１０が設けられており、この除振台１０
上には、レーザ発振部１２が設けられている。このレー
ザ発振部１２から出力されるレーザ光の光路Ａ上には、
この光路Ａを上方へ９０°曲げて光路Ｂとする第１のミ
ラー１４が配置されている。また、この第１のミラー１
４の上方の光路Ｂ上には、レーザ光の径を広げるビーム
整形光学系１６、レーザ光の強度を落とす電動可変アッ
テネイタ１８及びレーザ光をセンサ２０に導くハーフミ
ラー２２が配置されている。

【００１３】また、光路Ｂに対して４５°の傾きを有
し、光路Ｂを光路Ｃとする第２のミラー２４が設けられ
ている。この第２のミラー２４の側方には、ＩＣ上のど
こにレーザ光が照射されるかを目視するためのマスク照
明２６が配置されている。なお、このマスク照明２６に
は、マスク照明用電源２７により電源供給が行われる。

【００１４】光路Ｃ上には、シャッタ２８及びレーザ加
工サイズを所望の形に設定する電動可変スリット３０が
配置されている。また、光路Ｃに対して４５°の傾きを
有し、光路Ｃをステージ部３２に向かう光路Ｄとする第
３のミラー３４が配置されている。

【００１５】光路Ｄ上には、レーザ光のビーム径を縮小
する第１縮小投影レンズ３６ａ、第２縮小投影レンズ３
６ｂ及び被加工体であるＩＣ３８を肉眼で観察するため
に用いられる観察レンズ３６ｃを有する電動レボルバ３
６が配置されている。

【００１６】また、この電動レボルバ３６の下部には、
被加工体であるＩＣ３８を所望の位置に移動させて固定
するステージ部３２が配置されている。このステージ部
３２は、ＸＹステージ３２ａ及びＺステージ３２ｂによ
り構成され、ステージコントローラ３３により制御され
る。

【００１７】また、上述の第３のミラー３４の上方に
は、第４のミラー４０を介してＩＣ３８の表面の状態を
撮像するＣＣＤカメラ４２が設けられており、第４のミ
ラー４０の側方には、ＣＣＤカメラ４２でＩＣ３８を観
察するために第４のミラー４０を照明する観察照明４４
が配置されている。なお、この観察照明４４には、観察
照明用電源４５により電源供給が行われる。

【００１８】また、ＣＣＤカメラ４２にはカメラコント
ローラ４４を介して制御用コンピュータ４８が接続さ
れ、制御用コンピュータ４８に入力されたＩＣ３８の表
面の状態を示す画像がモニタ５０に表示される。なお、
電源部６には、制御用コンピュータ４８から加工部４の
制御部５２に、加工対象、加工深さ、加工サイズ等の加
工データを入力するための制御Ｉ／Ｆ５４が設けられて
いると共に、レーザ発振部１２に電源供給を行うレーザ
電源部５６が設けられている。

【００１９】上述の電動可変アッテネータ１８、シャッ
タ２８、電動可変スリット３０、ステージコントローラ
３３、電動レボルバ３６及びレーザ電源部５６は、制御
部５２からの制御信号に基づき制御される。一方、制御
部５２には、センサ２０により検出されたレーザ光のエ
ネルギ密度の関する検出値が入力される。

【００２０】次に、図２を参照して、このレーザ加工装
置２により行われるＩＣ薄膜除去について説明する。ま
ず、加工対象であるＩＣ３８をステージ部３２にセット
した状態で、加工対象（材質）、加工深さ、加工サイ
ズ、加工位置等の加工データが制御用コンピュータ４８
より、制御部Ｉ／Ｆ５４を介して加工部４の制御部５２
に入力されると（ステップＳ１０）、制御部５２は、入
力された加工データに基づいて使用レンズ、照射エネル
ギ密度、照射ショット数等を決定する（ステップＳ１
１）。

【００２１】次に、電動レボルバ３６を制御して、決定
された使用レンズ、即ち第１縮小投影レンズ３６ａ又は
第２縮小投影レンズ３６ｂの何れかを選択し（ステップ
Ｓ１２）、入力された加工位置、加工サイズ等に基づい
てステージコントローラ３３に制御信号を出力し、ステ
ージ部３２を移動させてＩＣ３８の位置を調整する（ス
テップＳ１３）。

【００２２】次に、シャッタ２８に対して制御信号を出
力して、シャッタ２８を閉じ（ステップＳ１４）、レー
ザ電源部５６に対して制御信号を出力して、レーザ発振
部１２に対して電源の供給を開始する。これによりレー
ザ発振部１２からレーザ光の照射を開始され（ステップ
Ｓ１５）、レーザ発振部１２から出射されたレーザ光
は、第１のミラー１４により９０°上方へ曲げられて、
光路Ｂ上を進む。そして、レーザ光は、ビーム整形光学
系１６で径を広げられ、可変アッテネイタ１８により強
度を落とされて第２のミラー２４に到達する。またハー
フミラー２２を介してセンサ２０に到達する。第２のミ
ラー２４に到達したレーザ光は、９０°曲げられて、光
路Ｃ上を進むがシャッタ２８によりその進行が妨げられ
る。

【００２３】制御部５２は、センサ２０により検出され
た値Ｓ１及び選択された投影レンズ毎に定められている
係数Ｌに基づいて、ＩＣ３８の加工部におけるエネルギ
密度Ｓを演算し（Ｓ＝Ｓ１／Ｌ）、加工部におけるエネ
ルギ密度Ｓと加工に適したエネルギ密度Ｅとの比較を行
う（ステップＳ１６）。

【００２４】ここでＳ＜Ｅと判断された場合には、電動
可変アッテネータ１８によりレーザ密度を上げる（ステ
ップＳ１７）。一方Ｓ＞Ｅと判断された場合には、電動
可変アッテネータ１８によりレーザ密度を下げる（ステ
ップＳ１８）。

【００２５】ステップＳ１６においてＳ＝Ｅと判断され
た場合には、レーザ電源部５６に対して制御信号を出力
して、レーザ発振部１２に対して電源の供給を停止して
レーザ光の照射を終了し（ステップＳ１９）、シャッタ
２８に対して制御信号を出力して、シャッタ２８を開く
（ステップＳ２０）。

【００２６】次に、レーザ電源部５６に対して制御信号
を出力してレーザ発振部１２により、決定された照射数
だけレーザ光を照射する。即ち、レーザ発振部１２によ
り照射されたレーザ光は、第１のミラー１４により９０
°上方へ曲げられて、光路Ｂ上を進む。そして、レーザ
光は、ビーム整形光学系１６で径を広げられ、電動可変
アッテネイタ１８により強度を落とされて第２のミラー
２４に到達する。第２のミラー２４に到達したレーザ光
は、９０°曲げられて、光路Ｃ上を進み、シャッタ２８
を通過し電動可変スリット３０で所望の形に細く形成さ
れて、第３のミラー３４に到達する。第３のミラー３４
に到達したレーザ光は、９０°曲げられて、光路Ｄ上を
進む。そして、縮小投影レンズ３６ａ又は３６ｂによ
り、電動可変スリット３０で形成された形を維持したま
ま縮小されてＩＣ３８に到達し、ＩＣ３８の薄膜を除去
する。ＩＣ３８の表面の状態は、ＣＣＤカメラ４２で撮
像され、撮像結果は、モニタ５０に表示される。また、
観察レンズ３６ｃによりＩＣ３８を観察することもでき
る。

【００２７】レーザー光を決定された照射数、照射して
ＩＣ３８の加工が終了した後に、制御用コンピュータ４
８によりＩＣ３８の下層の加工が指示されている場合に
は、ステップＳ１０処理に戻る（ステップＳ２２）。ま
た、制御用コンピュータ４８によりＩＣ３８の他の位置
の加工が指示されているか否かの判断を行い、指示され
ている場合には、ステップＳ１０処理に戻る。

【００２８】この実施の形態に係るレーザ加工装置２に
よれば、加工対象であるＩＣ３８をステージ部３２にセ
ットした状態で、制御部５２が電動レボルバ３６により
投影レンズを切り換えた後に、シャッタ２８を閉じセン
サ２０により検出された電動可変アッテネータ１８から
出力されるレーザ光のエネルギ密度及び切り換えられた
投影レンズの条件、例えばレンズの透過率、倍率等の条
件に基づいて、ＩＣ３８の加工部に対して照射されるレ
ーザ光が所定のエネルギ密度となるのように可変アッテ
ネータ１８の出力を制御し、制御終了後シャッタ２８を
開くことから、加工対象物であるＩＣ３８のセット、取
り外し等の手間を省くことができ、加工対象物に損傷を
与えることなくレーザ光のエネルギ密度を切り換えられ
た投影レンズに適したものに調整することができる。ま
た、電動可変アッテネータ１８を通過したレーザ光をセ
ンサ２０によりモニタしていることから、レーザ発振部
１２で出力変動が起きた場合においても常に一定のエネ
ルギ密度で加工を行うことができる。

【００２９】なお、上述の実施の形態においては、投影
レンズの選択に電動レボルバ３６を用いているが、これ
に限らず手動レボルバを用いてもよい。このように手動
レボルバを用いる場合には、制御用コンピュータ等の入
力手段を用いて投影レンズの種類等を入力する必要があ
る。

【００３０】また、上述の実施の形態においては、電動
可変アッテネータをエネルギ密度可変手段として用いて
いるが、レーザ電源部５６からレーザ発振部１２へ供給
される電源の大きさを制御することによりレーザ光のエ
ネルギ密度を変化させるようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、制御部が切換手段に
より投影レンズを切り換えた後に、シャッタを閉じセン
サにより検出されたエネルギ密度可変手段から出力され
るレーザ光のエネルギ密度及び切換手段により切り換え
られた投影レンズの条件に基づいて、加工部に対して照
射されるレーザ光が所定のエネルギ密度となるのように
エネルギ密度可変手段の出力を制御し、制御終了後シャ
ッタを開くことから、加工対象物に損傷を与えることな
くレーザ光のエネルギ密度を切り換えられた投影レンズ
に適したものに調整することができる。従って、加工対
象物に最適のエネルギー密度に調整することができるの
で、多層構造のＩＣの薄膜の選択的除去を適切に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の
システム構成図である。

【図２】この発明の実施の形態に係るレーザ加工装置に
おけるＩＣの薄膜除去作業を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

２…レーザ加工装置、４…加工部、６…電源部、１０…
除振台、１２…レーザ発振信、１６…ビーム整形光学
系、１８…電動可変アッテネータ、２０…センサ、２８
…シャッタ、３０…電動可変スリット、３６…電動レボ
ルバ、３８…ＩＣ、４２…ＣＣＤカメラ、４８…制御用
コンピュータ、５０…モニタ、５２…制御部、５６…レ
ーザ電源部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠 昌好 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 CA02 CD05 CD08 CD13 5F004 BA20 BB03 BB31 CA05 CA08 CB09 5F072 HH02 HH07 HH09 KK15 KK30 MM01 MM05 MM08 MM09 MM17 SS06 YY08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を出力するレーザ発振部と、前
   記レーザ発振部により出力されたレーザ光のエネルギ密
   度を可変するエネルギ密度可変手段と、前記エネルギ密
   度可変手段から出力されるレーザ光のエネルギ密度を検
   出するセンサと、倍率の異なる複数の投影レンズと、前
   記投影レンズを切り換える切換手段と、前記投影レンズ
   と前記エネルギ密度可変手段との間の光路上に配置さ
   れ、レーザ光の前記投影レンズへの入射を制御するシャ
   ッタと、前記切換手段により前記投影レンズを切り換え
   た後に、前記シャッタを閉じ前記センサにより検出され
   た前記エネルギ密度可変手段から出力されるレーザ光の
   エネルギ密度及び前記切換手段により切り換えられた前
   記投影レンズの条件に基づいて、加工部に対して照射さ
   れるレーザ光が所定のエネルギ密度となるように前記エ
   ネルギ密度可変手段の出力を制御し、制御終了後前記前
   記シャッタを開く制御手段とを備えることを特徴とする
   レーザ加工装置。
2. 【請求項２】 前記エネルギ密度可変手段は、可変アッ
   テネータにより構成されることを特徴とする請求項１記
   載のレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 前記切換手段は、電動投影レンズ切換装
   置により構成されることを特徴とする請求項１記載のレ
   ーザ加工装置。