JP2003170289A - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 レーザを利用した加工に際し、加工噴出物の
再付着を抑制し、加工速度の向上や、加工形状の改善、
高アスペクト加工を実現する。 【解決手段】 少なくともレーザ発生装置１００により
発生させたレーザ光１１０によって被加工物を加工する
レーザ加工装置１２０であって、加工時に前記被加工物
１０４の帯電状態を制御する帯電状態制御手段を具備し
ているものであるレーザ加工装置１２０。および被加工
物にレーザ光を照射して被加工物の加工を行うレーザ加
工方法において、加工時に前記被加工物の帯電状態を制
御しつつ被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工装置およ
びレーザ加工方法に係る。より詳細には、加工に伴う被
加工物や加工周辺部への加工噴出物の付着を防止し、加
工形状や加工速度を改善することが可能なレーザ加工装
置およびレーザ加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高ピークパワーレーザや短波長の
エキシマレーザなどの登場により、光化学反応をベース
とする高精度レーザ加工が活用されている。ところが一
般的なレーザ加工においては、高いアスペクト加工が困
難であるという欠点がある。これは、レーザ光の広がり
角の問題など様々な要因に起因するものであるが、その
主な原因の一つとして、加工に伴い噴出した材料である
加工噴出物が加工面に再付着することがあげられる。す
なわち、このようなレーザによる加工方法では、レーザ
加工により発生した原子状物質（加工噴出物）が加工面
等に再付着して、加工面の平坦性が得られず加工形状が
劣化したり、加工速度が低下するといった問題があっ
た。

【０００３】これに対し、先に提案された特願２０００
−２１０１９２号においては、加工部周辺に、加工に伴
う加工噴出物に対し、反応性の高い気体分子やラジカル
を供給して安定化させ、加工面への吸着を抑制するとい
う技術が用いられている。しかしながら、この方式で
は、アスペクト比が高く、かつ高速の加工を行った場
合、反応させるラジカル等の供給が律速して十分な効果
が得られない場合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたものであり、レーザを利用し
た加工に際し、レーザによる化学反応もしくは熱反応・
アブレーション・熱電子放出などの現象を伴い噴出した
原子・分子・ラジカル・クラスタ等の加工噴出物の加工
面への再付着を抑制し、加工速度の向上や加工形状の改
善、高アスペクト加工を実現することを主たる目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、少なくともレーザ発生装置により発生させ
たレーザ光によって被加工物を加工するレーザ加工装置
であって、加工時に前記被加工物の帯電状態を制御する
帯電状態制御手段を具備しているものであることを特徴
とするレーザ加工装置である（請求項１）。

【０００６】このように、本発明のレーザ加工装置は加
工時に被加工物の帯電状態を制御する帯電状態制御手段
を有する。これは、例えば加工に際して生じる電荷を除
去する機構であり、これにより被加工物や加工レーザ経
路等への加工噴出物の再付着を防止する。加工面から噴
出した原子・分子・クラスタ等の粒子は高いエネルギ状
態にあり、その多くは帯電（イオン化）している。また
同時に発生しているラジカルも、周辺に反応しうる分子
やクラスタがある場合には反応を繰り返しながら、荷電
粒子を形成する。一方、同時に噴出する電子の多くは質
量が軽いために加工壁へ急速に吸収され、結果的に被加
工物を負に帯電させる。この結果、正に帯電した粒子は
クーロン力により被加工物表面へ静電吸着され、再付着
を起こしてしまう。これに対し、本発明では被加工物の
帯電状態を制御する帯電状態制御手段を設け、例えば被
加工物に生じる電荷を外部に排出して被加工物の帯電を
防止することにより、加工噴出物の再付着が抑制され
る。このような装置であれば、前述のラジカル等を供給
して加工噴出物を安定化するような装置と異なり、ラジ
カル等の供給速度や反応速度には関係なく加工噴出物の
再付着を防止できるため、加工形状の改善、高アスペク
ト比、高速度の加工が可能なものとなる。

【０００７】この場合、前記帯電状態制御手段は、前記
被加工物の電位を制御する電位制御手段を具備している
ものとすることができる（請求項２）。このように本発
明における一形態として、帯電状態制御手段は被加工物
の電位を制御する電位制御手段を具備しているものであ
る。このような電位制御手段により被加工物の電位を制
御すれば、容易に被加工物の帯電状態を制御でき、例え
ば被加工物に生じる電荷を外部に排出して除去したり、
あるいは所望の極性に帯電させることにより、加工噴出
物の再付着を防止することができるものとなる。

【０００８】この場合、前記電位制御手段は、前記被加
工物をアースに接続するものとすることができる（請求
項３）。このように電位制御手段が被加工物をアースに
接続するものであれば、電圧源等を特に設けなくとも、
被加工物を容易に地電位として電荷を除去することがで
きる。再付着を防止したい加工噴出物の粒子が正負両方
のイオンを同程度含む場合、もしくは電圧源等での消費
電力を低減したい場合は、このように電位制御手段が被
加工物をアースに接続するものであることが望ましい。

【０００９】また、この場合、前記電位制御手段は、前
記被加工物が加工噴出物と同極性に帯電するように被加
工物にバイアスをかけるものとすることができる（請求
項４）。このように電位制御手段が被加工物が加工噴出
物と同極性に帯電するように被加工物にバイアスをかけ
るものであれば、加工噴出物と被加工物間の静電斥力に
より、加工噴出物の再付着を効果的に防止することがで
きる。具体的には、再付着を防止したい粒子のうち多数
が正の電荷を帯びている場合は正の電圧、負の電荷を帯
びている場合は負の電圧を印加することが望ましい。な
おこの場合、帯電状態の保存のみを目的とする場合は定
電圧源を用いることができる。また、加工深さに対して
電圧を制御することにより深さ方向の加工形状を改善す
ることができる。

【００１０】また、前記帯電状態制御手段は、前記被加
工物付近にプラズマを発生させるプラズマ発生手段を具
備しているものとすることができる（請求項５）。この
ように本発明における一形態として、帯電状態制御手段
は、被加工物付近にプラズマを発生させるプラズマ発生
手段を具備しているものとし、例えばレーザ加工時に被
加工物から加工に際して生じる電荷を、プラズマを介し
て除去するようにしても良い。このプラズマは別のプラ
ズマ源を用いて発生させてもよいが、高エネルギレーザ
を用い、レーザ光照射により副次的に発生したプラズマ
を用いてもよい。また、被加工物を電極としてプラズマ
を形成してもよい。

【００１１】また本発明の装置は、加工噴出物を偏向誘
導する偏向誘導手段および／または加工噴出物を捕集す
る捕集手段を具備しているものとすることができる（請
求項６）。このように、加工時に発生した加工噴出物を
偏向誘導する偏向誘導手段と、加工噴出物を捕集する捕
集手段を設けることにより、加工装置内に噴出した加工
噴出物が被加工物やレーザ光取りこみ窓等の加工装置機
器に付着することを効果的に防止することができる。

【００１２】この場合、前記レーザ発生装置は、ＶＵＶ
レーザ光を発生するものとすることが好ましい（請求項
７）。このように本発明における一形態として、前記レ
ーザはＶＵＶ（真空紫外：Ｖａｃｕｕｍ Ｕｌｔｒａｖ
ｉｏｌｅｔ）レーザである。より具体的には、ＸｅＣｌ
・ＫｒＦ・ＡｒＦ・Ｆ_２等の波長４０ｎｍから４００ｎ
ｍを有するレーザを差す。この波長域においては電磁波
と物質の干渉が大きく（吸収係数が大きい）、例えばシ
リコンの場合１０^６／ｃｍ程度の吸収係数をとる。ま
た、エネルギ的にも単体の光子で３１から３．１ｅＶと
いう、あらゆる物質の原子間結合エネルギやイオン化エ
ネルギと同レベルのエネルギを持ち、原子間結合切断時
のエネルギ効率的にも有利である。

【００１３】この場合、前記被加工物の加工の終了した
領域に反射体を挿入する手段を具備しているものである
ことが好ましい（請求項８）。レーザ加工において、被
加工物の加工の終了した方向へ反射された反射光は切断
に使用されず、加工効率が高くならない。そこで、加工
の終了した領域に例えば高反射率のシート材等から成る
反射体を挿入する手段を具備していることにより、反射
光をレーザ加工に再利用でき、加工効率を向上させるこ
とができる。

【００１４】この場合、被加工物がシリコンであるもの
とすることができる（請求項９）。このように本発明に
おける一形態として、前記被加工物はシリコンとするこ
とができる。シリコンは単結晶がよく使用されている
が、通常の機械加工では劈開しやすくレーザ加工が最適
なアプリケーションの一つである。劈開が発生しないレ
ーザ加工を用いて高いアスペクト加工が可能となる本発
明による産業上のメリットは大きい。なお、その他の化
合物等の半導体や酸化物、単結晶などでも同様な効果が
得られるが、金属などに関しても変質の少ない精密加工
が可能となることはいうまでもない。

【００１５】また本発明は、被加工物にレーザ光を照射
して被加工物の加工を行うレーザ加工方法において、加
工時に前記被加工物の帯電状態を制御しつつ被加工物の
レーザ加工を行うことを特徴とするレーザ加工方法であ
る（請求項１０）。

【００１６】このように被加工物の帯電状態を制御しつ
つ被加工物の加工を行うことにより、加工時に発生する
加工噴出物が被加工物に付着することを防止することが
できる。このような方法であれば、前述した特願２００
０−２１０１９２号のような噴出物に対し反応性の高い
気体分子やラジカルを供給して安定化させるような方法
と異なり、ラジカル等の供給速度により影響されるとい
うことがないので、効果的に加工噴出物の再付着を防止
し、アスペクト比が高く高速の加工を行うことができ
る。

【００１７】また、この場合の被加工物の帯電状態の制
御は、前記被加工物の電位を制御することにより行うこ
とができる（請求項１１）。このように被加工物の電位
を制御することにより、被加工物の帯電状態を容易に制
御し、被加工物の帯電した電荷を除去したり、所望の極
性に帯電させたりして、加工噴出物の再付着を防止する
ことができる。

【００１８】この場合、前記被加工物の電位の制御は、
被加工物をアースに接続することにより行うことができ
る（請求項１２）。具体的に被加工物の電位の制御を行
うには、被加工物をアースに接続することによって被加
工物の電位を地電位とし、被加工物の電荷を取り除くこ
とができる。このようにすれば、再付着を防止したい加
工噴出物の粒子が正負両方のイオンを同程度含む場合
に、被加工物が常に電荷を帯びない状態となるため、簡
単に加工噴出物の再付着を防止することができる。さら
に、この方法では、別途電圧源等を使用する必要もない
ため、消費電力が増加することもない。

【００１９】あるいは、被加工物の電位の制御は、被加
工物が加工噴出物と同極性に帯電するように被加工物に
バイアスをかけることにより行うことができる（請求項
１３）。このようにして、加工時に生じた帯電した加工
噴出物と同極性に被加工物を帯電させることにより、加
工噴出物の大部分の極性が正負のいずれかである場合に
は、静電斥力を利用し、効果的に加工噴出物の再付着を
防止することができる。

【００２０】また、被加工物の帯電状態の制御は、前記
被加工物付近にプラズマを発生させることにより行うこ
とができる（請求項１４）。このように被加工物付近に
プラズマを発生させることにより、被加工物の帯電状態
を制御することができる。具体的には、別個のプラズマ
源を被加工物に近接させ、被加工物の帯電状態を制御す
ることができる。また加工に用いるレーザ照射により生
じたプラズマを利用できる場合もある。これは発生した
電荷を中性化させる能力のあるプラズマが発生する高エ
ネルギレーザを用いる。例えばＡｒＦレーザを狭面積に
集光した場合などである。あるいは、被加工物を電極と
してプラズマを発生させることもできる。

【００２１】この場合、加工時に生じる加工噴出物を偏
向誘導および／または捕集することが好ましい（請求項
１５）。このように加工時に生じる加工噴出物を偏向誘
導し捕集するようにすれば、さらに効果的に加工噴出物
の被加工物への再付着や周辺の機器への付着を防止する
ことができる。具体的には、例えば、帯電した加工噴出
物に対しては電界を設けて、加工噴出物が飛散する方向
を偏向誘導し、帯電させた捕集手段により捕集すること
により、加工噴出物の偏向誘導・捕集を行うことができ
る。

【００２２】この場合、前記被加工物にＶＵＶレーザ光
を照射することが好ましい（請求項１６）。このように
被加工物に、物質との相互作用が効果的に発生し、かつ
高エネルギであるＶＵＶレーザ光を照射することによ
り、アスペクト比が高く、かつ高速の加工を効率良く行
うことができる。

【００２３】この場合、前記被加工物の加工が終了した
領域に反射体を挿入しつつ被加工物のレーザ加工を行う
ことが好ましい（請求項１７）。このように、前記被加
工物の加工が終了した領域に反射体を挿入しつつ被加工
物のレーザ加工を行うことにより、加工が終了した領域
に反射した反射光を再利用して、加工効率を向上させる
ことができる。

【００２４】また、前記被加工物をシリコンとすること
ができる（請求項１８）。本発明の加工方法は、機械加
工では劈開しやすいシリコンを従来のレーザ加工方法よ
りも高いアスペクト比でより高速で加工ができるため、
半導体シリコンを加工する方法として最適なものとな
る。

【００２５】以下、本発明について更に詳細に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。レーザ
加工においては、一般的にはレーザ光と物質の相互作用
による熱反応（光熱反応）さらには化学反応（光化学反
応）により物質が加工されていく。例えば炭酸ガスレー
ザなどは熱反応によるアブレーションや蒸発が加工の主
要因であるが、このような場合は局所的に高温となるた
め、被加工物周辺に熱によるプラズマが形成される。結
果的に、熱プラズマの発生→電子の被加工物への吸収→
被加工物の帯電→正の電荷を帯びた加工噴出物の粒子の
吸着が発生し、加工噴出物の被加工物への再付着の問題
が発生する。

【００２６】また、短波長レーザや軟Ｘ線・Ｘ線加工に
おいては、光子のエネルギが数ｅＶ〜数十ｅＶとなり、
１光子で原子間の結合を完全に切断できるエネルギを持
つ。さらに、高エネルギピーク超短パルスレーザ等を用
いると、非線形現象の多光子吸収が発生し、さらに反応
時間が短い場合は熱へのエネルギ遷移が禁止されるた
め、同様に熱を介すことなく原子間結合を切断すること
が可能となる。しかし、これらの場合も、レーザ光の照
射による加工噴出物の多くは帯電しており、かつ同時に
大量の電子も放出されプラズマを形成する。そのため電
子が被加工物へ吸収され被加工物が帯電し、この場合も
前記の炭酸ガスレーザと同様に加工噴出物の再付着の問
題が発生する。

【００２７】これに対し、本発明では加工時に被加工物
の帯電状態を制御することにより、加工噴出物の再付着
を防止するようにする。具体的には、被加工物の電位を
制御することにより、実現することができる。例えば、
被加工物をアースに接続するか、所定電圧の電圧源に接
続することにより、被加工物に蓄積される電荷を外部に
除去する機構を設け、被加工物の帯電を防止し、噴出物
の静電吸着による再付着を防止することが可能となる。
また、加工噴出物の帯電の状態により被加工物にバイア
ス電圧を印加し、加工噴出物と同極性に帯電させること
により、クーロン斥力を利用した積極的な再付着防止を
図ることも可能となる。

【００２８】一例として、ＶＵＶレーザであるＡｒＦエ
キシマレーザを用いてＳｉインゴットからウエーハを切
断するプロセスについて検討する。口径３００ｍｍのイ
ンゴットから切断厚み（切りしろ）１０μｍで切り出す
場合、光子により噴出するＳｉの原子数は３．５×１０
^２２個である。ＡｒＦの光子エネルギは６．４ｅＶであ
り、価電子帯にある電子（Ｓｉ結合に寄与する電子）を
単光子で真空準位まで励起可能であることから、結合に
寄与していた電子がＳｉインゴットに流れ込む（実際は
一部の電子は浮遊粒子と再結合するためより少なくな
る）と仮定し、仮に５分間でインゴットを切断すると、
平均電流は７５Ａにも達する。このような場合、電荷を
逃がすパスを確保しなければ、インゴットは急速にチャ
ージアップし、加工噴出物の再付着の原因となる。この
ことからも、前述したような電荷を除去する機構の重要
性が分かる。

【００２９】このような加工中の被加工物の帯電状態
は、前述のような被加工物の電位を制御する他に、被加
工物付近にプラズマを発生させ、そのプラズマを介して
被加工物の電荷を除去することもできる。この場合のプ
ラズマの発生は、別途、プラズマ発生装置を配置しても
良いし、加工用のレーザ発生装置により発生したプラズ
マを利用することも可能である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面等を用いて本発明の実
施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。図１は、本発明のレーザ加工装置の
一例を示した概要図である。レーザ発生装置１００から
放出されたレーザ光１１０は、被加工物１０４の加工面
１１２に照射され、被加工物１０４を薄円板状にスライ
ス加工を行ってゆく。このレーザ加工装置１２０では加
工噴出物の再付着を防止するため、帯電状態制御手段と
して、電位制御手段でありプラズマ発生手段としても用
いることができる接地された電圧源１０３とプラズマ発
生手段である外部プラズマ発生装置１０１を具備してい
る。

【００３１】スライス加工のように被加工物１０４の切
断および分離を伴う加工の場合は、被加工物１０４が分
離した後も被加工物１０４の帯電状態を制御して加工噴
出物の付着を防止することを考慮し、図示のように電圧
源１０３から複数箇所に電気的な接続を取ることが必要
とされるが、穴あけ加工等切断・分離を伴わない加工の
場合は必ずしも複数の接点を取る必要はない。なお、ア
ルミニウム等により被加工物１０４を支持すれば簡単に
電気的な接続を取ることができる。また、被加工物への
接点の確保が困難な場合は、電解液などの導電性を持つ
液体、もしくはプラズマを介して接地すればよい。

【００３２】被加工物１０４は電圧源１０３を介して接
地されるが、電圧源１０３を介さず、直接アースに接地
されることもある。加工に伴う被加工物１０４の帯電電
位の変動を抑制する場合は、電圧源として定電圧源が用
いられる。また、電圧源１０３により被加工物１０４表
面にプラズマを形成し、被加工物の中性化を計る場合
は、帯電電位変動抑制のためのバイアス電圧とプラズマ
励起のための高周波電圧を同時に印加する。なお、単に
定電圧源を用いる場合でも、電圧や対向電極を適宜選択
することにより、被加工物１０４表面にプラズマを形成
することができる。定電圧源を用いる場合の電圧の極性
や大きさは、本来加工噴出物の荷電状態により、被加工
物が加工噴出物と同極性に帯電するようにして決定され
るが、実用上は複数の電圧を用いて加工を行い、最も加
工速度が早い電圧か、加工形状が良好な電圧を選択すれ
ばよい。

【００３３】加工面１１２から噴出した噴出物はすでに
加工された加工側面１１１を通過し、チャンバ１０２内
空間へ放出される。その間に加工側面１１１が噴出物と
逆極性に帯電している場合には静電吸着し、再付着が生
じやすい。これに対し、前述したような帯電状態制御手
段により加工側面１１１が帯電していない場合は静電吸
着は発生しない。さらに、加工噴出物と同極性に帯電し
ている場合はクーロン斥力により、被加工物１０４表面
への付着が抑制される。この効果により、加工噴出物の
再付着が防止され、加工速度の向上や加工形状の改善が
計れる。さらに加工側面１１１への再付着が防止される
ため、より高アスペクト比の加工が可能となる。なお、
本効果が顕著に現れるのは加工側面１１１であるが、被
加工物１０４のチャンバ１０２内雰囲気へのあらゆる暴
露面に対しても同様の効果があることは言うまでもな
い。

【００３４】本発明では、電気的に中性の加工噴出物、
すなわち原子・分子・ラジカル・クラスタ等の吸着を抑
制するために、チャンバ１０２内にこれら中性でかつ活
性の噴出物を化学的に安定化させる、もしくは反応生成
物がより物理吸着しにくい化合物となるような分子やラ
ジカル、プリカーサを導入しておくことにより、より効
果的に再付着を抑制することができる。

【００３５】本発明の装置においては、さらに外部プラ
ズマ発生装置１０１によりプラズマを形成し、被加工物
１０４の中性化を行う。本装置においては、外部プラズ
マ発生装置１０１近辺でプラズマを形成し加工面へ供給
するリモートプラズマ型や、対向電極を被加工物１０４
とし被加工物１０４との間で放電を行う対向電極型等を
用いることができる。なお、高エネルギレーザのように
加工に使用するレーザ光１１０そのものが導波路に存在
する分子を励起し、充分な密度のプラズマを形成する場
合は、外部プラズマ発生装置１０１そのものを設置しな
くてもよい場合がある。このように被加工物１０４付近
にプラズマを励起することで加工噴出物の被加工物１０
４への再付着をさらに抑制することができる。

【００３６】次に、図２を用いて本発明の別の実施形態
について説明する。本実施形態においては、シリコンを
ＶＵＶレーザである波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザを用
いて切断する例を示す。また本実施形態では、図１で示
した装置に、電極による加工噴出物を偏向誘導する偏向
誘導手段および噴出物の捕集手段を設けており、被加工
物および加工レーザ経路への付着防止機構を付与してい
る。被加工物１０４はアルミニウム等の支持部材１０５
で支持している。なお、図１に示されている項目と共通
する部位については基本的に説明・図示ともに省略す
る。

【００３７】図２は本発明におけるレーザ加工装置の別
の一例を示した概要図であり、加工部周辺の詳細図であ
る。このレーザ加工装置２２０では、取り込み窓２００
から集光されたレーザ光１１０が、被加工物１０４に照
射されスライス加工を行う。加工部から噴出した加工噴
出物である荷電粒子ビーム２１０は、誘導手段であるイ
オン化物誘導電極２０２に印加された電界によって軌跡
を曲げられ、捕集手段であるイオン化物捕集機構２０１
に衝突し、電荷を失い吸着する。イオン化物補集機構２
０１は例えばイオンを吸着しやすい導電性部材をアース
に接地したものである。

【００３８】シリコンの波長１９３ｎｍにおける屈折率
は実部が０．８６、虚部が２．６９である。このように
損失が大きい場合、Ｐ偏光光の反射の最も少なくなる角
度は擬ブリュースタ角（第１ブリュースタ角）で与えら
れ、この場合、６８．８度となる。なお、垂直入射の場
合の反射率は６７．８％であるが、擬ブリュースタ角で
入射したＰ偏光光の反射率は５０．１％と低減される。
なお、一般に全ての入射角でＳ偏光の方が反射率が高く
なるため、切断等の加工を行う際は、加工方向に垂直な
方向に偏光した光を用いることにより、切断方向に垂直
な方向の加工速度が低減し、より少ない切りしろで加工
を行うことができる。なお、このとき例えば回転系を用
いることにより、加工面に対し常に擬ブリュースタ角の
角度で入射するようにして加工を行うことで、より加工
効率を向上することができる。

【００３９】なお、一方向に切断を行うような加工を行
う場合、切断が終了した方向へ反射された反射光は切断
に使用されず、加工効率が高くならない。このような場
合、反射光による加工効率の低減を防止する手段とし
て、図３に示すように、被加工物１０４の加工の終了し
た領域に、高反射率の材料をシート状に加工した反射体
２０３を挿入するという手段をとることができる（図３
は、紙面に対して上からレーザ光を照射し、被加工物１
０４を右手側から左に向けて切断した所を現してい
る。）。この場合、反射体２０３表面に多層膜などの反
射膜を形成し、反射効率を向上しても良い。もし、反射
体２０３がレーザ光１１０により損傷を受け汚染源とな
る場合は、被加工物１０４と同じ材質（例えば被加工物
１０４がシリコンの場合、シリコン板）を選べばよい。

【００４０】レーザ光１１０により、高アスペクトの加
工が行われると、加工部よりレーザ光照射方向に荷電粒
子ビーム２１０が噴出してくる。この荷電粒子ビーム２
１０は取り込み窓２００に衝突し、窓２００を帯電させ
る。このような状態では、窓２００の帯電状態により荷
電粒子ビーム２１０の挙動が変わり、窓２００にシリコ
ンが付着することによりレーザ光１１０の照射強度が弱
まるなど、加工特性に経時変化が発生してしまう。これ
に対し、イオン化物誘導電極２０２に、例えば被加工物
１０４に印加される電圧から対称にバイアスすると、荷
電粒子ビーム２１０の軌跡を加減速することなく任意の
方向に曲げられる。さらに荷電粒子ビーム２１０を曲げ
た方向にイオン化物捕集機構２０１を設置しておくこと
で、荷電粒子ビーム２１０中のシリコンを効果的に回収
することができ、取り込み窓２００への付着を防止でき
る。

【００４１】上記イオン化物誘導電極２０２は平行平板
型の電極を用いても良いが、ビームを十分曲られる場合
は、図示のような対向電極型の電極が用いられる。この
ような場合、電極間に形成される電界分布は双曲線分布
に近いものが好ましい。具体的には双曲線状電極や図示
のような電極先端にＲ加工を施した電極等が好ましい。

【００４２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００４３】

【発明の効果】本発明により従来困難であったレーザに
よる高アスペクト加工が可能となり、かつ加工効率が高
く、加工形状が良好な加工が可能となる。これにより、
従来不可能であった厚膜の切断や微細な高アスペクト比
の穴あけ加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるレーザ加工装置の一例を示した
概要図である。

【図２】本発明におけるレーザ加工装置の別の一例を示
した概要図である。

【図３】本発明において加工の終了した領域に反射体を
挿入する方法を示した図である。

【符号の説明】

１００…レーザ発生装置、 １０１…外部プラズマ発生
装置、１０２…チャンバ、 １０３…電圧源、 １０４
…被加工物、１０５…支持部材、 １１０…レーザ光、
１１１…加工側面、１１２…加工面、 １２０…レー
ザ加工装置、２００…取り込み窓、 ２０１…イオン化
物捕集機構、２０２…イオン化物誘導電極、 ２０３…
挿入する反射体、２１０…加工噴出物の荷電粒子ビー
ム、 ２２０…レーザ加工装置。

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 辰夫 東京都千代田区丸の内１丁目４番２号 信 越半導体株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 CG04 DB01

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともレーザ発生装置により発生さ
   せたレーザ光によって被加工物を加工するレーザ加工装
   置であって、加工時に前記被加工物の帯電状態を制御す
   る帯電状態制御手段を具備しているものであることを特
   徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 前記帯電状態制御手段は、前記被加工物
   の電位を制御する電位制御手段を具備しているものであ
   ることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 前記電位制御手段は、前記被加工物をア
   ースに接続するものであることを特徴とする請求項２に
   記載のレーザ加工装置。
4. 【請求項４】 前記電位制御手段は、前記被加工物が加
   工噴出物と同極性に帯電するように被加工物にバイアス
   をかけるものであることを特徴とする請求項２に記載の
   レーザ加工装置。
5. 【請求項５】 前記帯電状態制御手段は、前記被加工物
   付近にプラズマを発生させるプラズマ発生手段を具備し
   ているものであることを特徴とする請求項１ないし請求
   項４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
   に記載のレーザ加工装置であって、加工噴出物を偏向誘
   導する偏向誘導手段および／または加工噴出物を捕集す
   る捕集手段を具備しているものであることを特徴とする
   レーザ加工装置。
7. 【請求項７】 前記レーザ発生装置は、ＶＵＶレーザ光
   を発生するものであることを特徴とする請求項１ないし
   請求項６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
   に記載のレーザ加工装置であって、前記被加工物の加工
   の終了した領域に反射体を挿入する手段を具備している
   ものであることを特徴とするレーザ加工装置。
9. 【請求項９】 前記被加工物がシリコンであることを特
   徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載
   のレーザ加工装置。
10. 【請求項１０】 被加工物にレーザ光を照射して被加工
    物の加工を行うレーザ加工方法において、加工時に前記
    被加工物の帯電状態を制御しつつ被加工物のレーザ加工
    を行うことを特徴とするレーザ加工方法。
11. 【請求項１１】 前記被加工物の帯電状態の制御は、前
    記被加工物の電位を制御することにより行うことを特徴
    とする請求項１０に記載のレーザ加工方法。
12. 【請求項１２】 前記被加工物の電位の制御は、被加工
    物をアースに接続することにより行うことを特徴とする
    請求項１１に記載のレーザ加工方法。
13. 【請求項１３】 前記被加工物の電位の制御は、被加工
    物が加工噴出物と同極性に帯電するように被加工物にバ
    イアスをかけることにより行うことを特徴とする請求項
    １１に記載のレーザ加工方法。
14. 【請求項１４】 前記被加工物の帯電状態の制御は、前
    記被加工物付近にプラズマを発生させることにより行う
    ことを特徴とする請求項１０ないし請求項１３のいずれ
    か１項に記載のレーザ加工方法。
15. 【請求項１５】 請求項１０ないし請求項１４のいずれ
    か１項に記載のレーザ加工方法であって、加工時に生じ
    る加工噴出物を偏向誘導および／または捕集することを
    特徴とするレーザ加工方法。
16. 【請求項１６】 請求項１０ないし請求項１５のいずれ
    か１項に記載のレーザ加工方法であって、前記被加工物
    にＶＵＶレーザ光を照射することを特徴とするレーザ加
    工方法。
17. 【請求項１７】 請求項１０ないし請求項１６のいずれ
    か１項に記載のレーザ加工方法であって、前記被加工物
    の加工が終了した領域に反射体を挿入しつつ被加工物の
    レーザ加工を行うことを特徴とするレーザ加工方法。
18. 【請求項１８】 前記被加工物をシリコンとすることを
    特徴とする請求項１０ないし請求項１７のいずれか１項
    に記載のレーザ加工方法。