JP2599439B2

JP2599439B2 - レーザトリミング装置およびトリミング方法

Info

Publication number: JP2599439B2
Application number: JP63211010A
Authority: JP
Inventors: 博司高原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1988-08-25
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPH0259187A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は薄膜の加工・微細配線のトリミングをおこな
うレーザトリミング装置およびトリミング方法に関する
ものである。

従来の技術近年、液晶表示装置に用いるアクティブマトリックス
アレイ・ICメモリなどを冗長構成にし、不良部分を切断
あるいは加工により製造歩留まりを向上させる方法が用
いられつつある。前記切断あるいは加工にはレーザ光を
用いるのが有効であり、したがって微細かつ良好に加工
できるレーザトリミング装置およびトリミング方法がも
とめられている。

以下図面を参照しながら、従来のレーザトリミング装
置について説明する。第６図は従来のレーザトリミング
装置の機能ブロック図を示したものである。ただし、説
明に不用な箇所は省略してある。

第６図において、１はICウエハ・アクティブマトリッ
クスアレイ・ICマスクなどのトリミング対象物、２は前
記トリミング対象物１を位置決めするために用いるXYス
テージなどの位置決め手段、５はYAGロットなどを有し
レーザ光を発生させるためのレーザ光発生手段、４はレ
ーザ光を所定のフィルタを挿入あるいは取りかえること
により所定のパワーに減衰させるための減光手段、３は
前記減光手段を通過したレーザ光を集光させ、トリミン
グ対象物１に照射するためのレーザ光集光手段、６はレ
ーザ光の励起ランプなどを有し前記励起ランプによりレ
ーザ光発生手段５を制御し、レーザ光のオンオフさせる
ためのレーザ光照射制御手段、８はトリミング対象物１
のトリミング加工位置データを記憶している位置情報記
憶手段、７は位置情報記憶手段より加工位置データを読
みだし、前記データにより位置決め手段を制御し、かつ
加工位置に位置決め完了時にレーザ光照射制御手段に指
令を送り、レーザ光を加工位置に照射させるためのレー
ザトリマ制御手段である。

次に従来のレーザトリミング装置を用いたトリミング
方法について説明する。まずレーザトリマ制御手段は位
置情報記憶手段に対して加工位置データ要求信号をだ
す。位置情報記憶手段はメモリから加工位置のデータで
あるＸ・Ｙ座標をレーザトリマ制御手段に送る。レーザ
トリマ制御手段は前記加工位置データを位置決め手段に
送る。位置決め手段は前記データにより移動をおこな
い。トリミング対象物の位置決めをおこなう。位置決め
手段は位置決めが完了すると移動終了信号をレーザトリ
マ制御手段に対して送る。レーザトリマ制御手段は移動
終了信号が送られてくると、レーザ光照射制御手段に対
しレーザ光照射指令信号を送る。レーザ光照射制御手段
は前記信号にもとづき、励起ランプなどを励起させレー
ザ光発生手段からレーザパルスを発射させる。レーザパ
ルスの発射が終了するとレーザトリマ制御手段に対しレ
ーザ光照射終了信号をおくる。

一方レーザ光はレーザ光発生手段により発生し、減光
手段によりあらかじめ設定，挿入されたフィルタにより
所定値に減衰させられる。次に前記レーザ光は対物レン
ズなどにより集光させられ、トリミング対象物に照射さ
れる。以上の動作をくりかえすことによりトリミング対
象物１上の加工位置は次々と加工される。

発明が解決しようとする課題従来のトリミング装置およびそれを用いたトリミング
方法の問題点を明確にするため、第６図〜第12図を用い
て説明する。第７図はトリミング対象物１の一部拡大平
面図であり、具体的にはアクティブマトリックス型液晶
表示装置に用いるアクティブマトリックスアレイの薄膜
トランジスタ形成部を示している。第７図においてAA′
線は加工位置、９はソース信号線、10はゲート信号線、
11は絶縁体膜である。第７図ではトリミング対象物１の
構造は説明に不必要のため非常に簡略にかいてあるが、
通常はアモルファスシリコンなどを用い、複雑な構造を
していることは言うまでもない。

従来のレーザトリミング装置でAA′線で示す加工位置
を加工する方法には大きくわけて以下の２つの方法があ
る。まず第１の方法はレーザ光を集光させるレーザ光集
光手段３を調整し、レーザ光の直径が加工対象物の加工
位置で第７図のｄで示す長さ以上になるようにする。な
お、本明細書で加工対象物はAl,Cr,Tiなどの金属である
として説明する。次に位置決め手段２が加工位置に位置
決めをおこなったのち、１つのレーザパルスは発射され
る。第８図は前記方法でトリミング対象物を加工した後
の一部拡大平面図である。第８図において13はレーザ光
照射位置、12は加工飛散物である。第８図で明らかなよ
うに、加工位置の構成物質は周辺部におしのけられ、周
辺部を破壊あるいは影響を与える。また一定のレーザパ
ワーを投入しないとなかなか加工位置の構成物質は溶
解，蒸発せず除去されない。しかしレーザパワーを大き
くしすぎると加工飛散物が発生し、また周辺部を熱的影
響を与え破壊する。前記レーザパワーの調整はトリミン
グ対象物の膜厚のバラツキ，構成物質の膜質などがある
ため個々の最適調整は困難である。したがって、前記第
１の方法において完全切断をおこなうためにはレーザパ
ワーを大きめに設定する必要がある。ゆえに加工面積が
広範囲にわたり、かつ周辺部に悪影響を与える微細加工
には適さないことがわかる。

第２の方法はレーザ光を集光させるレーザ光集光手段
３を調整し、レーザ光の直径が極力小さくなるようにす
る。次にレーザ光を第６図に示すAA′線のＡからＡ′に
向って順次移動させながら加工をおこなう。第９図は前
記方法でトリミング対象物を加工した後の加工対象物の
一部拡大平面図である。第９図において14は未切断部で
ある。前記切断時、ＡからＡ′に向って順に切断してい
くとレーザ光の照射された位置の構成物が溶解しおしの
けられ、最後にはＡ′付近に多く集まる。前述の多く集
まった部位が第９図に示す未切断部14となる。前記未切
断部が生じる理由は徐々にレーザ光により溶解した構成
物質が凝縮し、かつ膜厚も厚くなってＡ′近傍に集まっ
てくるためである。前記部位は通常のレーザパワーでは
加工できないために未切断部が生じる。したがって、未
切断部14が生じないようにトリミングするためにはレー
ザパワーを大きめに設定する必要がある。大きなレーザ
パワーを印加した場合、周辺に熱的影響を与え、トリミ
ング対象物の変質をきたす。したがって、前述の方法で
はトリミング対象物を変質させずに、完全な切断をおこ
なうことは困難であった。

以下のように従来のレーザトリミング装置では良好な
切断をおこなうことが困難であることがわかるが、トリ
ミング対象物が以下の状態であるとき、さらに困難とな
る。

第10図（ａ）はトリミング対象物の一部拡大平面図で
あり、第10図（ｂ）は第10図（ａ）のBB′線での断面図
である。第10図（ａ），（ｂ）において、20はガラスな
どの透明基板、15,16,17,22は幅５〜10μｍ、1000Å〜1
0000Å程度の膜厚を有する金属薄膜リンク、21はSiNxな
どの絶縁体膜、18は1000Å〜10000Å程度の膜厚を金属
薄膜、19は金属薄膜リンクを切断するためのレーザトリ
ミング装置（図示せず）から照射されるレーザ光あるい
はレーザ光の軌跡である。第10図（ａ），（ｂ）で示す
トリミング対象物は透明基板20上に金属薄膜を蒸着し、
エッチングにより金属薄膜リンクを形成する。次に絶縁
体膜21を蒸着する。最後に前記絶縁体膜21上に金属薄膜
18を形成する。なお第10図（ａ），（ｂ）のトリミング
対象物の図は説明を容易にするために簡略している。

第10図（ａ），（ｂ）のトリミング対象物をトリミン
グするためには、レーザ光は透明基板を透過させて照射
する。レーザを照射された金属薄膜リンクは加熱され、
急激に膨張蒸発する。膨張した金属薄膜の構成物質は絶
縁体膜21をやぶり外に放出される。前記絶縁体膜21上に
は他の素子あるいはリンクが構成されるため、前記素子
あるいはリンクの破壊または信頼性を低下させる。した
がって絶縁体膜21がやぶれることは好ましくはない。そ
こで絶縁体膜がやぶれないレーザパワーに調整し、金属
薄膜リンクを切断する。しかしながらトリミング対象物
は第10図（ｂ）に示すように金属薄膜16および22が２層
構造になったものあるいは絶縁体膜21の上層に金属薄膜
18が形成されたものなど一基板上に多数の状態あるいは
構成に形成されている。ゆえに同一のレーザパワーでは
加工することは困難である。そこで従来のレーザトリミ
ング装置では一基板上で所定のレーザパワーを同一構成
のすべての金属薄膜リンクをまず切断し、次にレーザパ
ワーを別の閾値に手動操作により調整したのち、前記レ
ーザパワーで他の構成の金属薄膜を切断するという方法
がとられていた。しかし、個々の金属薄膜リンクは同一
構成であっても、構成物質の状態あるいは膜厚などが異
なる。ゆえに同一構成であっても同一レーザパワーで切
断できず、レーザパワーが大きすぎるために絶縁体膜が
やぶれるあるいはレーザパワーが小さすぎるために金属
薄膜リンクの未切断が発生していた。

また第11図は第10図（ａ）の金属薄膜リンク17のトリ
ミングを説明するための説明図であるが、第11図のトリ
ミング対象物の金属薄膜リンク17を加工する際には従来
のトリミング装置およびトリミング方法では困難であ
る。前記理由は投入レーザパワーが小さいと金属薄膜リ
ンク17は切断されず、完全に切断するために投入レーザ
パワーを大きくすると、第12図に示すように金属薄膜リ
ンク17の急激な熱ぼう張などにより金属薄膜18との短絡
部24が生じてしまうためである。前記短絡部24が生じる
と電気的に上層膜と短絡し不良品となってしまう。

以上のように従来のレーザトリミング装置およびトリ
ミング方法はトリミング対象物の加工に対し、レーザパ
ワーの調整かつ同一箇所に１つのレーザパルスで加工す
ることを基本にしている。したがって、加工位置の構成
あるいは物質状態がすべて同一の場合は良好なトリミン
グがおこなえる可能性が高い。しかし、現実には構成あ
るいは物質状態が同一であることはありえず、まして金
属薄膜リンクが絶縁体膜および透明基板に囲まれた状態
では、構成物質の逃げ道がない。ゆえにトリミング不良
がおきやすく、現実にはトリミング工程を量産工程に導
入することは不可能であった。

本発明は上記問題点を鑑みて、個々のトリミング対象
物を良好にトリミングすることのできるレーザトリミン
グ装置およびトリミング方法を提供するものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するため、本発明のレーザトリミング
装置は、トリミング対象物を位置決めする位置決め手段
と、レーザパルスを発生させるレーザ光発生手段と、前
記レーザ光発生手段から出射されたレーザパルスを所定
レーザパワーに調整する減光手段と、前記調整されたレ
ーザパルスをトリミング対象物のトリミング箇所に集光
させる集光手段と、Ｑスイッチにより前記レーザパルス
の出射と停止を制御するレーザ光制御手段と、前記トリ
ミング箇所からの反射光を測定する反射光検出手段とを
具備し、前記減光手段は、前記反射光検出手段が測定し
た光の強さによりレーザパルスを所定のレーザーパワー
に調整し、かつ、前記調整時間は20m秒以下であり、前
記トリミング対象物に照射されるレーザパルスの半値幅
が30n秒以上300n秒以下であり、第１のレーザパルス
と、前記レーザパルスの次に出射される第２のレーザパ
ルスとの間隔が20m秒以下であることを特徴とするもの
である。

また、本発明のトリミング方法は、トリミング箇所に
複数のレーザパルスを照射することによりトリミングす
るレーザトリミング方法であって、トリミング対象物の
トリミング箇所に、矩形状にレーザ光を照射する第１の
工程と、前記レーザ光を照射した箇所に光を照射し、前
記照射した光の反射率から、次に前記トリミング箇所に
照射するレーザ光のレーザパワーを決定し、前記決定さ
れたレーザ光のレーザパワーを前記トリミング箇所に照
射する第２の工程とを有し、前記トリミング箇所に照射
されるレーザパルスの半値幅が30n秒以上300n秒以下で
あり、第１のレーザパルスと、前記レーザパルスの次に
出射される第２のレーザパルスとの間隔が20m秒以下で
あることを特徴とするものである。

作用本発明のトリミング方法は１レーザパルスあたりのレ
ーザパワーを低く設定し、同一箇所に複数発のレーザパ
ルスを照射することによりトリミング対象物を加工す
る。したがって加工位置の構成物質をほとんど蒸発ある
いは膨張させずにトリミングをおこなうことができる。
またより微妙なレーザ加工をおこなうために、加工位置
にレーザパルスを照射した後、前記加工位置の反射率を
測定する。通常レーザパルスを全く照射しない状態の加
工位置は鏡面状態となっており、反射率は高い。したが
ってレーザ光の吸収率は悪く、高いレーザパワーを投入
してもほとんど加工が進行しない。しかし、レーザパル
スを照射すると、加工位置は荒れ、レーザ光の吸収率は
高くなる。ゆえに第２発目のレーザパルスからのレーザ
パワーを低くしなければ急激な熱を加工位置に印加する
ことになる。本発明ではレーザパルスを照射後、加工位
置の反射率を測定し、次のレーザパルスのレーザパワー
またはレーザ光の照射時間を決定する。前述の方法を用
いることにより、加工位置を精密かつ微妙に加工するこ
とができる。

また本発明のレーザトリミング装置は本発明のトリミ
ング方法を実施するために、光を加工位置に照射し、そ
の反射率を測定し、高速にレーザパワーを所定値に設定
することが可能なように構成されたものである。高速に
レーザパワーを設定し、レーザパルスを照射することに
より、先に照射されたレーザパルスの熱が加工位置に蓄
積される作用などにより、より微小なレーザパワーの投
入で加工をおこなうことができる。したがって、良好な
加工をおこなうことができる。

実施例以下本発明のレーザトリミング装置の一実施例につい
て図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるレーザトリミ
ング装置の機能ブロック図である。第１図において、２
はトリミング対象物１を位置決めするために用いるXYス
テージなどの位置決め手段、27は音響光学素子などを具
備する減衰器（以下、AOアッテネータと呼ぶ）を用いた
減光フィルタを有する減光手段、28は前記減光手段27を
透過したレーザ光を任意の矩形にするためのスリットを
有するスリット制御手段、29は前記スリットを透過した
レーザ光の像をトリミング対象物１の加工位置に結像さ
せるための結像手段、26はYAGロットなどを有しレーザ
光を発生させるためのレーザ光発生手段、25はＱスイッ
チなどを有し、前記Ｑスイッチを制御することにより、
所定の加工箇所でレーザパルスを照射するレーザパルス
制御手段、30は半導体レーザ・YAGレーザなど発光する
要素を有し、加工位置に光を照射する光照射手段であ
り、その光はレーザ光発生手段26が発生するレーザ光と
同一波長のものが望ましい。なお、Ｑスイッチとは、レ
ーザ媒質をポンピングした状態で、共振器のＱを低い状
態から高い状態に急激に変化させることにより、高出力
で幅の狭いレーザ光パルスを得るために機能するスイッ
チである。31はPINホトダイオードなどの受光要素を有
し、加工位置での反射光の強弱・変化を検出するための
反射光検出手段、33はトリミング加工位置データおよび
前記加工位置での照射レーザパルス数などを記憶してい
る記憶手段、32は位置決め手段２、光照射手段30、減光
手段27,記憶手段33およびレーザ光制御示唆25を制御す
る制御手段であり、具体的にはCPUを具備するコンピュ
ータなどが該当する。

次に本発明の第１の実施例のレーザトリミング装置の
動作について説明する。まずスリット制御手段のスリッ
トを調整し、トリミング対象物１の加工位置で結像され
た像が所定の矩形になるように調整する。また制御手段
32は減光手段27を制御し、加工位置でのレーザパワー密
度あるいはレーザパワーが所定値になるように初期設定
をおこなう。次に制御手段32は記憶手段33に対し加工デ
ータ要求信号をだす。記憶手段33はメモリから次の加工
位置のＸ・Ｙ座標データおよび前記加工位置で同一箇所
に照射するレーザパルス数などを制御手段32に送出す
る。制御手段32は加工位置の座標データを位置決め手段
２に送出する。位置決め手段２は前記座標データに基づ
き移動をおこない、トリミング対象物１の位置決めをお
こなう。位置決め手段２は位置決めが完了すると移動終
了信号を制御手段32に対して送出する。位置決め後、必
要があれば結像手段29を調整し、加工位置に光学像が結
像するように調整する。前記調整はオートフォーカス機
能で行ってもよい。制御手段32は位置決め手段２から移
動終了信号がおくられてくると、光照射手段30に対し、
光照射要求信号を送る。光照射手段30は加工位置に微弱
なレーザ光を照射するとともに、反射光検出手段31は前
記加工位置での反射した光の強さを測定する。次に光の
強さをあらかじめ試験的に他のトリミング対象物の加工
位置で測定されている平均的な反射率の強さと比較し、
反射率が平均よりも高い場合は減光手段によりレーザ光
の減衰率を低下させ、低い場合は減衰率を増加する。前
述の減衰率の制御はAOアッテネータを用い、10ミリ秒以
下の時間で高速におこなわれる。次に制御手段32はレー
ザパルス制御手段25に対し、レーザ光照射要求信号を送
る。レーザパルス制御手段25はＱスイッチなどを制御
し、前記スイッチをオンさせ、レーザ光発生手段26から
レーザ光を発射させる。一方レーザ光は減光手段27によ
り設定されたレーザパワーあるいはレーザパワー密度に
減衰させられる。次にレーザ光はスリット制御手段28に
より所定の矩形状になり、前記矩形状の光学像が結像手
段29により加工位置に結像する。レーザ光により加工位
置の構成物質は熱せられ、溶解することにより加工され
る。前述の反射率の測定からレーザ光が加工位置に照射
されるまでの時間は20ミリ秒以下の時間で動作される。
次に制御手段32は光照射手段30を制御し、加工位置に光
を照射させるとともに反射光検出手段31で前記光の反射
光を測定する。通常第１発目のレーザパルスが加工位置
に照射されているため、加工位置の表面は荒れ、反射率
は低くなる。したがってレーザ光の吸収率は向上する。
そこで制御手段32は第２発目のレーザパルスのレーザパ
ワーが第１発目のレーザパルスのレーザパワーと同一あ
るいは近傍になるように減光手段27を制御し、レーザ光
の減光率を設定する。逆に反射率が第１発目のレーザパ
ルス照射前と比較してほとんど変化していない場合、減
光手段27を制御し、レーザ光の減光率を低く設定する。
また前記反射率が変化しない場合は位置決め手段２によ
る位置決め不良あるいはトリミング対象物の異常として
レーザパルスの照射を中断することをあらかじめ設定す
ることができる。次に制御手段32はレーザパルス制御手
段25に対し、レーザ光照射要求信号を送り、レーザ光を
加工位置に照射させる。以上の減光率の設定およびレー
ザ光の照射の動作をあらかじめ記憶手段33から読みださ
れたレーザパルス数回くりかえされることにより、加工
位置は加工される。また１つの加工位置の加工が終了す
ると、制御手段32は次の加工位置のデータを記憶手段33
から読みだし、次の加工位置の加工をおこなう。

なお各レーザパルスのレーザパワーまたはレーザパワ
ー密度はかなり弱く設定され、加工位置を数発以上のレ
ーザパルスを高速に照射することにより加工切断され
る。前述の理由は複数発のレーザパルスを照射する場
合、先に照射されたレーザパルスによる熱が加工位置に
保持され、次のレーザパルスによるエネルギーは前記加
工位置に保持された熱に加算されるように働くため、ご
く弱いレーザパワーで加工位置の金属薄膜リンクを切断
できる。したがって弱いレーザパワーのため金属などの
構成物質をほとんど蒸発させることもなく、周辺部に不
用な熱を印加することが少なく良好なトリミングがおこ
なえる。

以下本発明の第１の実施例のトリミング方法について
図面を参照しながら説明する。本発明の第１の実施例の
トリミング方法は本発明の第１の実施例のレーザトリミ
ング装置によりおこなう。したがってトリミングの手順
としてはレーザトリミング装置の動作と同様の手順でお
こなう。

まず第２図（ａ）はトリミング対象物の一部の金属薄
膜リンクの平面図である。また第２図（ｂ）は第２図
（ａ）のCC′線での断面図、第２図（ｃ）は第２図
（ａ）のDD′線での断面図である。第２図（ａ），
（ｂ），（ｃ）において34はTi・Al・Crなどの金属物質
からなる金属薄膜リンク、36はガラスなどの透明基板、
37はSiNx・SiO₂などの絶縁体膜、38は金属物質からなる
金属薄膜、35はレーザ光がスリットをとおして結像した
レーザ光学像である。第２図に示すトリミング対象物は
透明基板36上に線幅５μｍ・膜厚5000Å程度の金属薄膜
リンク34が形成され、前記リンク上に膜厚5000Å程度の
絶縁体膜37が形成され、さらに前記絶縁体膜37上に1000
0Å程度の金属薄膜38は形成されている。本発明のトリ
ミング方法は透明基板36および絶縁体膜37に囲まれた金
属薄膜リンク34のみを選択的に切断する場合に非常に有
効である。前記金属薄膜リンク34は構成物質が急激に加
熱・膨張すると金属薄膜リンク34と金属薄膜38が電気的
に短絡してしまう。また金属の蒸気により金属薄膜38に
き裂を生じさせてしまう。したがって、加熱の仕方を精
度よく制御する必要がある。

第３図は本発明の第１の実施例のトリミング方法を説
明するための説明図である。第３図において39は加工位
置へレーザ光を照射するためのレーザ光照射ヘッド、40
は反射率を測定するための光を照射する光照射ヘッド、
41は加工位置からの反射光を検出する反射光検出ヘッ
ド、42は加工レーザ光の軌跡であり、前記レーザ光とし
ては3000nmから1.5μｍの波長のものが適当であり、特
に加工位置に吸収率の悪い800nm以上の長波長のものが
微妙な吸収率の設定ができることから望ましく、具体的
には赤外波長のYAGレーザ光を用いる。またレーザ光の
レーザパルスの半値幅は10n秒以上300n秒以下のものを
用いる。なお、レーザパルスの半値幅とは、レーザパル
スの最大振幅値が1/eとなるパルスの幅の半分のことを
意味する。つまりレーザパルス立ち上がりの1/eとなっ
た時から最大振幅値を経て、立ち上がりに1/eとなるま
でに要する時間の半分をレーザパルスの半値幅と呼ぶ。
特に50n秒以上150n秒以下が適当である。前記半値幅が
短いとレーザ光の照射された構成物質が急激に加熱され
蒸発してしまう。また半値幅が長いとレーザ光の照射さ
れた部位の周辺部にも熱的影響を与えてしまう。43は光
の軌跡、44は反射光軌跡であり、前記光はレーザ光の吸
収率を正確に知るためから加工用レーザ光と同一の波長
にすることが望ましい。

トリミング方法としては、まず減光手段を制御し、レ
ーザ光が所定値の減光量となるように設定する。つぎに
光照射ヘッドから、加工位置に光を照射するとともに、
前記光の反射光を反射光検出ヘッド41から入力してその
強さを測定する。次にあらかじめ測定されている加工位
置での標準的な反射光の強さと比較し、前記反射率の比
較により減光手段を制御し、レーザ光の減光量の微調整
をおこなう。減光量の調整は減光手段が具備するAOアッ
テネータなど高速に可変できるものを用い、その変更時
間は20msec以下の望ましく、さらに好ましくは1msec以
下がよい。次にレーザ光照射ヘッドより第２図（ａ）に
示すような矩形のレーザ光学像を透明基板36を透過させ
て、金属薄膜リンク34上に結像させる。前記レーザの光
学像としてはだ円形でもよいが、金属薄膜リンクの構成
物質の除去量を少なくするため、細いスリット状にする
ことが必要である。しかしあまり細くすると一たん切断
されたリンクが再び接続されることがあるため、リンク
の線幅の2/5〜4/5に設定すると良好に切断することがで
きる。レーザ光を照射された金属薄膜リンク34は表面が
加熱され溶解する。しかし、１パルスのレーザパルスの
エネルギーは弱く設定しているため、溶解量は多くな
い。また溶解した構成物質の温度上昇はあまり高くな
く、すぐに固化状態となる。前記固化するさい、構成物
質は凝縮しバルクに近い状態のものなどが発生すること
により、金属薄膜リンク34はみかけ上膜厚が薄くなる。
次に再び加工位置に先を照射し、加工位置の反射率を測
定する。通常、レーザ光を照射された部位は表面が荒
れ、レーザ光の吸収率が向上するため、反射率は低下す
る。したがって複数発照射するレーザパルスにより加工
位置に均一にエネルギーを印加するためには、次のレー
ザパルスのエネルギーを小さくする必要がある。そこで
減光手段を制御し、高速にレーザ光の透過率を低下さ
せ、第２発目のレーザパルスを加工位置に照射する。以
上の反射率測定・減光量の設定・レーザパルスの照射の
一連の作業は高速におこなう方が望ましく、その速度は
20msec以下とするのがよい。さらには10msec以下が望ま
しい。高速で行なう理由は、先に照射されたレーザパル
スによる加工位置での熱の蓄積などの作用を利用するこ
とにより、より微小なレーザパルスのエネルギーで加工
がおこなえ、良好な切断がおこなえるためである。前述
のように反射率の測定→減光量の設定→レーザパルスの
照射の一連の作業をおこなっていくことにより、徐々に
金属薄膜リンクは切断されていく。通常５パルス以上で
切断できるようにレーザパルスのエネルギーを設定する
ことが望ましく、さらには３パルス以上で切断できるよ
うに設定することが望ましい。以上のように本発明のト
リミング方法ではほとんど構成物質を蒸発させることな
しに金属薄膜リンクを溶解・凝縮作用を利用して切断す
ることができる。

以下、本発明の第２の実施例におけるレーザトリミン
グ装置について説明する。第４図は本発明の第２の実施
例におけるレーザトリミング装置の機能ブロック図であ
る。第１の実施例と第２の実施例の差異は、光照射手段
と結像手段などのレーザ光照射系を共用したことにあ
る。したがって特許請求の範囲では光照射手段を記述し
たが、前記手段はレーザ光照射系に含まれると考えてよ
い。その他は第１の実施例と同様である。

次に本発明の第２の実施例のレーザトリミング装置の
動作について説明する。まずスリット制御手段のスリッ
トを調整し、トリミング対象物１の加工位置で結像され
た像が所定の矩形になるように調整する。次に制御手段
32は記憶手段33に対し加工データ要求信号をだす。記憶
手段33はメモリから次の加工位置のＸ・Ｙ座標データお
よび前記加工位置で同一箇所に照射するレーザパルス数
などを制御手段32に送出する。制御手段32は加工位置の
座標データを位置決め手段２に送出する。位置決め手段
２は前記座標データに基づき移動をおこない、トリミン
グ対象物１の位置決めを行う。位置決め手段２は位置決
めが完了すると移動終了信号を制御手段32に対し送出す
る。次に制御手段32はレーザパルス制御手段25に対し、
レーザ光照射要求信号を送出する。レーザパルス制御手
段25はＱスイッチなどを制御し、レーザ光発生手段26か
らレーザ光を発射させる。レーザ光は減光手段27により
減光され、スリット制御手段28をとおり、結像手段29に
より加工位置に結像される。このさい、反射光検出手段
31で加工位置からの反射光を測定する。次に制御手段32
は前記反射光の強さより、加工位置でのレーザ光吸収率
を算出し、減光手段27を制御して、第１の実施例と同様
に各レーザパルスで加工位置で吸収されるエネルギーが
均一になるように減光量を設定する。以下、同様に反射
率の測定・レーザパルスの照射を繰りかえし、加工位置
を加工する。

本発明の第２の実施例のレーザトリミング装置では、
光照射手段が必要ないため、装置コストを低減でき、ま
た制御も簡易になる。

以下本発明の第２の実施例のトリミング方法について
図面を参照しながら説明する。本発明の第２の実施例は
本発明の第２の実施例のレーザトリミング装置によりお
こなう。なお、ほとんどの点が第１の実施例と同様であ
るので極力第１の実施例との差異のみについて説明す
る。

第５図は本発明の第２の実施例のトリミング方法を説
明するための説明図である。第５図において、45は反射
光検出ヘッド、46はミラー、47はハーフミラー、48はレ
ーザ光および反射光の軌跡である。まずレーザ光照射ヘ
ッド39からレーザ光を加工位置に照射する。前記レーザ
光はハーフミラー47を透過し加工位置を加工するととも
に、一部は反射し再びハーフミラー47で反射され、反射
光検出ヘッド45に入射する。次に入射した光の大きさか
ら減光手段によりレーザ光の減光量を設定し、次のレー
ザパルスを加工位置に照射する。以上の動作を規定レー
ザパルス数だけくりかえすことによりトリミングはおこ
なわれる。

なお、本発明のトリミング方法の実施例において、ト
リミング対象物は矩形で加工する方がのぞましいが、こ
れに限定するものではなくだ円形であってもよい。また
スリット像が矩形であっても、後段の光学系の解像度に
より、おのずからだ円形または円形となる場合もある。

また、本発明の実施例において、第１番目のレーザパ
ルスを加工位置に反射する前に、加工位置での反射率を
測定するとしたが、これに限定するものではない。

本発明のトリミング方法では反射率によりレーザパル
スのレーザパワーを補正していくから、第１番目のレー
ザパルスの照射前に反射率を測定して前記レーザパルス
のエネルギーを補正せずとも第１番目のレーザパルスは
所定の閾値に設定して加工位置に照射してもい。

また、何回レーザパルスの反射前に照射率を測定せず
とも数パルス以上のレーザパルスを加工位置に照射する
場合は、最初の２〜３パルスでほぼ反射率は一定値にな
るため、以後は反射率を測定せず、固定のレーザパルス
のエネルギーでトリミングをおこなってもよいことは明
らかである。

また本発明の実施例においてスリット制御手段および
結像手段を用いて加工位置にレーザ光を照射するとした
がこれに限るものではなく、レーザ光が加工位置でのパ
ワー密度分布にある程度の不均一性が許容できる場合は
集光光学系を用いて、直接レーザ光を微小スポットにし
ぼりこみ照射してもよい。またレンズを組みあわせ、レ
ーザ光をだ円形にしてもよい。

また本発明のトリミング方法において、複数のレーザ
パルスのエネルギーを均一にするとしたが、これに限定
するものではない。たとえば構成物質によりレーザ光に
より溶解・凝縮状態によってはレーザ光のレーザパワー
を徐々にあげるように減光率を制御してもよいことは明
らかである。

また本発明のレーザトリミング装置のブロック図にお
いて減光手段とスリット制御手段の位置をいれかえても
よいことは明らかであり、前記構成によっても本発明の
トリミング方法がおこなえることも明らかである。

また加工位置データを記憶手段33から読みだすとした
がこれに限定するものではなく、たとえばオペレータが
加工位置ごとにキーボードより入力してもよいことは明
らかである。

発明の効果以上のように本発明のレーザトリミング装置は反射光
検出手段を具備し、反射光の強弱により、減光手段を制
御して、複数の各レーザパルスが加工位置に与えるエネ
ルギーをほぼ均一にできるものである。したがって本発
明のトリミング方法は前述のレーザトリミング装置を用
い、複数発のレーザパルスにより加工をおこなうもので
あるから、第２図に示すような構成物質の逃げ場がない
内部に形成された金属薄膜リンクであっても表面から削
ずるようにトリミングをおこなえ、外部の金属薄膜およ
び絶縁体膜に影響をおよぼさず、切断することが可能で
ある。また各レーザパルスのエネルギーは小さくするこ
とができるため、加工位置の周辺に熱的影響を与えるこ
とが少なく、加工位置おエッジ形状も満足のいく加工が
おこなえる。

また本発明のレーザトリミング装置はスリットを用い
矩形の光学像をトリミング位置に照射し、かつ同一箇所
に複数発のレーザパルス数を照射してトリミングをおこ
なえるものであるから、第８図に示すように加工飛散物
が周辺部に飛びちり、周辺部に不良を引きおこすことが
ない。また第９図に示すように未切断部が生じることも
なく、非常に良好な加工をおこなうことができる。

以上のことから、本発明のレーザトリミング装置およ
びトリミング方法は従来は２次元的な加工であったのに
対し、第２図のように多層膜の内部を選択的に加工でき
る３次元的な加工ができるものとしてその意義は大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるレーザトリミン
グ装置の機能ブロック図、第２図（ａ），（ｂ），
（ｃ）はトリミング対象物の一部拡大平面図および断面
図、第３図は本発明の第１の実施例におけるトリミング
方法の説明図、第４図は本発明の第２の実施例における
レーザトリミング装置の機能ブロック図、第５図は本発
明の第２の実施例におけるトリミング方法の説明図、第
６図は従来のレーザトリミング装置の機能ブロック図、
第７図〜第９図はトリミング対象物の一分拡大平面図、
第10図（ａ），（ｂ）および第12図はトリミング対象物
の一分拡大平面図および断面図、第11図は従来のトリミ
ング方法を説明するための説明図である。１……トリミング対象物、２……位置決め手段、３……
レーザ光集光手段、４……減光手段、５……レーザ光発
生手段、６……レーザ光照射制御手段、７……レーザト
リマ制御手段、８……位置情報記録手段、９……ソース
信号線、10……ゲート信号線、11……絶縁体膜、12……
加工飛散物、13……レーザ光照射手段、14……未切断
部、15,16,17,22,34……金属薄膜リンク、18,38……金
属薄膜、19……レーザ光、20……透明基板、21……絶縁
体膜、23……レーザ光照射手段、24……短絡部、25……
レーザ光制御手段、26……レーザ光発生手段、27……減
光手段、28……スリット制御手段、29……結像手段、30
……光照射手段、31……反射光検出手段、32……制御手
段、33……記憶手段、35……レーザ光学像、36……透明
基板、37……絶縁基板、39……レーザ光照射ヘッド、40
……光照射ヘッド、41,45……反射光検出ヘッド、42…
…レーザ光軌跡、44……反射光軌跡、46……ミラー、47
……ハーフミラー、48……レーザ光および反射光軌跡。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｑスイッチを有し、かつ、トリミング箇所
に複数のレーザパルスを照射することによりトリミング
するレーザトリミング装置であって、トリミング対象物を位置決めする位置決め手段と、レーザパルスを発生させるレーザ光発生手段と、前記レーザ光発生手段から出射されたレーザパルスを、
所定レーザパワーに調整する減光手段と、前記調整されたレーザパルスをトリミング対象物のトリ
ミング箇所に集光させる集光手段と、Ｑスイッチにより前記レーザパルスの出射と停止を制御
するレーザ光制御手段と、前記トリミング箇所からの反射光を測定する反射光検出
手段とを具備し、前記減光手段は、前記反射光検出手段が検出した光の強
さによりレーザパルスを所定レーザーパワーに調整し、前記反射光検出手段が反射光を測定した時点から、前記
所定レーザーパワーに調整されたレーザパルスが、トリ
ミング箇所に照射されるまでの時間は20m秒以下であ
り、前記トリミング箇所に照射されるレーザパルスの半値幅
が30n秒以上300n秒以下であり、第１のレーザパルスと、前記レーザパルスの次に出射さ
れる第２のレーザパルスとの間隔が20m秒以下であり、一つの前記トリミング箇所に、前記第１と第２のレーザ
パルスが照射されることを特徴とするレーザトリミング
装置。
【請求項２】トリミング箇所に複数のレーザパルスを照
射することによりトリミングするレーザトリミング方法
であって、トリミング対象物のトリミング箇所に光を照射する第１
の工程と、前記照射した光の反射率から前記トリミング箇所に照射
するレーザ光のレーザパワーを決定し、前記決定された
レーザ光のレーザパワーを前記トリミング箇所に照射す
る第２の工程とを有し、前記第１および第２の工程を複数回行うことにより、ト
リミング箇所を加工し、前記トリミング箇所に照射されるレーザパルスの半値幅
が30n秒以上300n秒以下であり、第１のレーザパルスと、前記レーザパルスの次に出射さ
れる第２のレーザパルスとの間隔が20m秒以下であり、一つの前記トリミング箇所に、前記第１と第２のレーザ
パルスが照射されることを特徴とするレーザトリミング
方法。
【請求項３】トリミング箇所に複数のレーザパルスを照
射することによりトリミングするレーザトリミング方法
であって、トリミング対象物のトリミング箇所に、矩形状にレーザ
光を照射する第１の工程と、前記レーザ光を照射した箇所に光を照射し、前記照射し
た光の反射率から、次に前記トリミング箇所に照射する
レーザ光のレーザパワーを決定し、前記決定されたレー
ザ光のレーザパワーを前記トリミング箇所に照射する第
２の工程とを有し、前記トリミング箇所に照射されるレーザパルスの半値幅
が30n秒以上300n秒以下であり、第１のレーザパルスと、前記レーザパルスの次に出射さ
れる第２のレーザパルスとの間隔が20m秒以下であり、一つの前記トリミング箇所に、前記第１と第２のレーザ
パルスが照射されることを特徴とするレーザトリミング
方法。