JPH09234584A

JPH09234584A - レーザー加工装置

Info

Publication number: JPH09234584A
Application number: JP8041797A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kawashima; 利幸川嶋; Toshimitsu Wakuta; 敏光和久田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1997-09-09
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JP3768583B2

Abstract

(57)【要約】【課題】結合解離エネルギーの比較的大きい材料でも
除去することができるレーザー加工装置を提供するこ
と。【解決手段】本発明は、レーザー光を被加工物に照射
することにより被加工物を加工するレーザー加工装置で
あって、Ｆ₂レーザー光を発するＦ₂レーザー発振器と、
Ｆ₂レーザー発振器からのＦ₂レーザー光を被加工物に導
く導光光学系と、導光光学系を内部に収容すると共にガ
スを排出するためのガス排出口が形成されている遮光ケ
ースと、Ｆ₂レーザー発振器及び遮光ケースを内部に収
容する保護カバーと、遮光ケースに不活性ガスを供給す
るガス供給手段と、遮光ケースのガス排出口から保護カ
バーに導かれたガスを外部に排出する排気手段と、を備
えることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ＩＣやＬＳＩのよ
うな半導体デバイス、液晶ディスプレイ或いはプラズマ
ディスプレイ等を加工するためのレーザー加工装置に関
し、特に、半導体デバイスにおける導電体層および絶縁
体層の一部を除去する場合等に用いられるレーザー加工
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザー加工装置として、特開平
８−０１０９７１号公報に開示されるようなものが知ら
れている。特開平８−０１０９７１号公報では、レーザ
ー加工装置は、光源として、ＫｒＦエキシマーレーザー
発振器（発振波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマーレ
ーザー発振器（発振波長１９３ｎｍ）を使用していた。

【０００３】また、上記の特開平８−０１０９７１号公
報に加え、特開平７−３３３５１４号公報に開示される
レーザー加工装置では、レーザー光が人間の目に入射す
るのを防止するために、レーザー光を被加工物に導く光
学系が遮光性の部材によって囲まれていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−０１０９７１号公報に開示されるレーザー加工装置
では、光源としてＫｒＦエキシマーレーザー発振器又は
ＡｒＦエキシマーレーザー発振器を使用しているので、
結合解離エネルギーの大きい二酸化シリコン等の材料を
除去するには、光子エネルギーが十分でないという問題
があった。

【０００５】また、上記の特開平８−０１０９７１号公
報に加え特開平７−３３３５１４号公報に開示されるレ
ーザー加工装置では、レーザー光により空気中の酸素が
吸収され、オゾンが発生し、このオゾンにより、光学部
品等を損傷するおそれがあった。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、結合解離エネルギーの比較的大きい材料でも
除去することができるレーザー加工装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、この明細書におい
て、Ｆ₂レーザー光とは、Ｆ₂レーザー発振器により発せ
られるレーザー光をいうものとする。

【０００８】本発明によるレーザー加工装置は、レーザ
ー光を被加工物に照射することにより被加工物を加工す
るレーザー加工装置であって、Ｆ₂レーザー光を発する
Ｆ₂レーザー発振器と、Ｆ₂レーザー発振器からのＦ₂レ
ーザー光を被加工物に導く導光光学系と、導光光学系を
内部に収容すると共にガスを排出するためのガス排出口
が形成されている遮光ケースと、Ｆ₂レーザー発振器及
び遮光ケースを内部に収容する保護カバーと、遮光ケー
スに不活性ガスを供給するガス供給手段と、遮光ケース
のガス排出口から保護カバーに導かれたガスを外部に排
出する排気手段とを備えることを特徴としている。

【０００９】上記レーザー加工装置は、Ｆ₂レーザー光
により材料の加工を行おうとするものである。材料を構
成する分子間の結合を直接切断するという原理により加
工するのは、従来のＫｒＦ又はＡｒＦエキシマーレーザ
ー発振器からのレーザー光によっても可能であるが、Ｆ
₂レーザー光によれば、従来のレーザー光では切断する
ことのできなかった結合解離エネルギーの大きい材料等
の二酸化シリコンでも切断することが可能となる。ま
た、Ｆ₂レーザー光は、空気中の酸素によって吸収さ
れ、オゾンを発生させるおそれがあるが、この発明で
は、導光光学系を内部に収容する遮光ケース内に、ガス
供給源から不活性ガスを供給し、この不活性ガスで遮光
ケース内の空気を置換することでオゾンの発生を防止し
ている。このとき、遮光ケース内は、加圧状態になって
いるため、外部から空気が入りにくくなっている。ま
た、遮光ケースに設けられたガス排出口を通して遮光ケ
ース内のガスを排出させ、更に、遮光ケースを保護カバ
ー内に収容し、排気手段により保護カバー内のガスを排
気するようにしている。このため、遮光ケースの外部も
不活性ガスで満たされるようになり、遮光ケース内に空
気が入り込むのを更に防止する。また、本発明では、不
活性ガスを、保護カバーではなく、遮光ケース内に供給
しているため、短時間で空気が不活性ガスで置換され、
加工を行うまでの待ち時間を短縮することが可能とな
る。

【００１０】また、上記遮光ケースは内部に酸素センサ
ーを有し、この酸素センサーの出力に基づいてガス供給
源からの不活性ガスの供給量が調整されるのが好まし
い。

【００１１】酸素センサーを設けることで、遮光ケース
内の酸素濃度を知ることが可能となり、この酸素濃度に
基づいて、ガス供給源からの不活性ガスの供給量を調整
することが可能となる。このため、不活性ガスを効率的
に供給することが可能となる。

【００１２】更に、上記遮光ケースは、被加工物を観察
するための顕微鏡を備えるのがよい。

【００１３】また、上記顕微鏡に、被加工物を撮像する
ための撮像手段が取り付けられているのがよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるレーザー加工
装置の好適な実施形態について図面を参照して説明す
る。

【００１５】図１は、レーザー加工装置において適用さ
れる集積回路付き基板の断面図であり、図２は、本発明
に係る実施形態のレーザー加工装置の斜視図である。ま
た、図３は、図２のレーザー加工装置をＡ−Ａ線に沿っ
て切断したときの概略断面図であり、図４は、レーザー
加工装置の構成を示すブロック図である。

【００１６】本実施形態では、被加工物の一例として、
図１に示すような集積回路（ＲＯＭ）付き基板２（以
下、基板と呼ぶこととする）を用いるものとする。基板
２は、シリコン基板２ａをベースとして、その上に二酸
化シリコン絶縁膜２ｂ、アルミニウム電極２ｃ、二酸化
シリコン層間絶縁膜２ｄ、アルミニウムグランド電極２
ｅ及び窒化シリコン保護膜２ｆが順に積層されているも
のである。以下の説明では、上述した窒化シリコン保護
膜２ｆ、アルミニウムグランド電極２ｅ及び二酸化シリ
コン層間絶縁膜２ｄを除去して、最終的にアルミニウム
電極２ｃを露出させるために本実施形態のレーザー加工
装置１を用いるものとする。

【００１７】図２において、上述したレーザー加工を行
うために、レーザー加工装置１は、机４の天板６上に、
基板２にＦ₂レーザー光を照射するためのレーザー装置
８と、Ｆ₂レーザー光が確実に所望部分に照射されてい
ることを確認し、前記の被加工物である基板２を固定す
るための顕微鏡１０と、このレーザー装置８から出射さ
れたＦ₂レーザー光を導き、基板２上の所望の位置に集
光させる導光光学系１２とを有している。また、レーザ
ー加工中に振動があると困るので、レーザー装置８と顕
微鏡１０との間に除振台１４が設けられることが好まし
い。

【００１８】レーザー装置８は、Ｆ₂レーザー光を発す
るＦ₂レーザー発振器１６を含んでいる。Ｆ₂レーザー発
振器（以下、レーザー発振器と呼ぶ）１６としたのは、
従来のＡｒＦエキシマーレーザー発振器等では除去する
ことのできなかった上述した基板２の二酸化シリコン層
間絶縁膜２ｄを除去するためである。Ｆ₂レーザー光
は、波長に依存した高い光子エネルギーゆえ、材料を構
成する分子間の結合を直接切断することができる。

【００１９】レーザー発振器１６は、波長１５７ｎｍの
Ｆ₂レーザー光を発振する。このため、紫外、可視又は
赤外レーザーを使用した場合と比較して、加工部周辺の
熱だれや加工部の炭化が抑制され、鋭利な加工が可能と
なる。レーザー発振器１６によれば、Ｆ₂レーザー光
は、厚さ０．５μｍの窒化シリコン２ｆに対しては９
９．９％吸収され、厚さ０．５μｍの二酸化シリコン２
ｄに対しては９８．２％吸収される。このように、Ｆ₂
レーザー光の大部分が材料の表面で吸収される。また、
結合解離エネルギー９．０ｅＶの二酸化シリコン２ｄに
対しては、溶融、蒸散をさせることができ、Ｆ₂レーザ
ー光の照射パルス数を制御させることで、加工深さを調
整することができる。

【００２０】更に、レーザー発振器１６からのＦ₂レー
ザー光は、ＫｒＦエキシマレーザーやＸｅＣｌエキシマ
レーザーからのものと比較してパルス幅が短く、しかも
ピーク出力が高い。このため、表面に吸収された光エネ
ルギーが熱エネルギーに変換されても熱の拡散は非常に
少なく加工部周辺の領域での熱だれ等の影響がほとんど
ない。

【００２１】かかるレーザー装置８のレーザー発振器１
６を動作させるには、ガスが必要である。このガスは、
Ｆ₂ガスと希ガスの混合ガスとから構成され、ボンべ１
８の中に充填されている。混合ガスは、配管によってレ
ーザー発振器１６に供給される。このボンべ１８は、図
１では、机４の天板６の下の第１ボンべ室２０ａに配置
されている。また、この第１ボンべ室２０ａには、レー
ザー発振器１６内に残留した混合ガスをパージするため
に、パージガスを充填した別のボンべ２２が配置されて
いる。更に、レーザー発振器１６内の混合ガス及びパー
ジガスを排出するために、第１ボンべ室２０ａに隣接す
る第２ボンべ室２０ｂに真空ポンプ２４が配置されてい
る。

【００２２】混合ガス及びパージガスは、各ボンべ２０
ａ，２０ｂ内に設けられた図示しない開閉バルブ及び減
圧供給弁によりその圧力・流量等が適宜調整されてレー
ザー発振器１６に供給される。更に、本装置１には、レ
ーザー発振器１６において万一混合ガス及びパージガス
が漏れた場合に、混合ガス及びパージガスの供給をスト
ップできるように、元栓遮断弁２６が設けられている。
なお、本レーザー加工装置１は、ガス漏れがあった場合
に元栓遮断装置２６を動作させるガス検知器２８も備え
ている。また、真空ポンプ２４は、有毒なＦ₂ガスを除
去するためのＦ₂ガスフィルター２９を有するガス管３
０を通して上述の混合ガス及びパージガスを吸入し、別
のガス管３２を通してこれらを排出する。

【００２３】なお、第２ボンべ室２０ｂは、外部及び第
１ボンべ室２０ａに通じているため、第１及び第２ボン
べ室２０ａ，２０ｂ内の不要ガスがレーザー加工装置１
の外部に排気されるようになっている。また、ボンべの
交換等のために、第１及び第２のボンべ室２０ａ，２０
ｂの前面には扉３４が設けられている。更に、レーザー
加工装置１全体を容易に移動させられるように、机４の
下には移動用のローラー３６が取り付けられている。更
にまた、レーザー加工装置１を移動させないときに床に
しっかりと固定するために、机４の下部には、固定用の
ストッパー３８が取り付けられている。

【００２４】図２及び図３に示すように、上述したレー
ザー装置８から出射されるＦ₂レーザー光は、導光光学
系１２を通り、顕微鏡１０に固定された基板２に導かれ
る。導光光学系１２は、第１ミラー４０、可変アッテネ
ーター４２、第２ミラー４４、可変スリット４６、第３
ミラー４８及び対物レンズ５０から構成されている。ま
た、第２ミラー４４の裏面側には、基板２の除去領域を
照明するためにマスク照明用光源５２が設けられてい
る。

【００２５】第２ミラー４４としては、レーザー発振器
１６からのＦ₂レーザー光は反射しマスク照明用光源５
２からの光は透過するように、ダイクロイックミラーが
用いられている。第２ミラー４４は、第１ミラー４０と
平行に配置されており、本実施形態では、天板６に対し
て４５゜の角度で配置されている。

【００２６】可変アッテネーター４２としては、ＭｇＦ
₂又はＣａＦ₂基板上に誘電体多層膜をコーティングした
ものが使用され、第１ミラー４０と第２ミラー４４との
間に回転自在に取り付けられており、基板２に照射する
Ｆ₂レーザー光の出力を調整する。Ｆ₂レーザー光の出力
を調整する場合には、可変アッテネーター４２を回転さ
せ、Ｆ₂レーザー光の入射角度を変化させる。これによ
ってＦ₂レーザー光の出力は、入射角度に対して図６に
示すように変化する。可変アッテネーター４２は、手動
で回転させてもよいが、Ｆ₂レーザー光の出力を再現性
良く調整するために、モーター（図示せず）を使用して
回転させることもできる。

【００２７】更に、導光光学系１２は、Ｆ₂レーザー光
による基板２上の除去領域を決定するために、第２ミラ
ー４４と第３ミラー４８との間に可変スリット４６を有
している。基板２上の除去領域は、マスク照明用光源５
２によって照明し確認する。除去領域は、可変スリット
４６のシャッター（図示せず）を開閉することにより調
整する。また、第３ミラー４８としては、可変スリット
４６を通過したＦ₂レーザー光及びマスク照明用光源５
２からの光を反射するダイクロイックミラーが使用され
ている。更に、対物レンズ５０は、ダイクロイックミラ
ーで反射されたＦ₂レーザー光を基板２上の除去領域に
結像する。本実施形態では、対物レンズ５０の倍率を５
５倍としている。

【００２８】上述した導光光学系１２は、中空の遮光ケ
ース５４に囲まれている。遮光ケース５４は、筒状部材
５６と、この筒状部材５６に接続された顕微鏡１０と、
この顕微鏡１０を収容する収容ケース５８とから構成さ
れている。筒状部材５６は、その一端がレーザー装置８
のケースにほぼ気密に接続されており、その他端が、顕
微鏡１０の上側部に形成された開口部５９において実質
的に気密に接続されている。

【００２９】顕微鏡１０は、その一部が収容ケース５８
に囲まれており、収容ケース５８の上部開口部（図示せ
ず）にてほぼ気密に接続されている。顕微鏡１０には、
基板２の位置を調整するために、ＸＹＺステージ６０が
設けられている。ＸＹＺステージ６０は収容ケース５８
上に設けられている。これらの位置は、手動で調整する
こともできるが、図３に示すようにコントローラー６２
を介して調整するのが好ましい。更に、ＸＹＺステージ
６０上には、基板２を固定するために試料台６４が設け
られている。また、顕微鏡１０には、基板２の表面を観
察するために落射照明用光源６６が設けられており、顕
微鏡１０の内部には、落射照明用光源６６からの光を基
板２の表面に導くと共に、基板２の表面からの反射光を
透過させるハーフミラー６８が設けられている。また、
図３に示すように、レーザー加工装置１は、ＴＶモニタ
ー７０を有しており、このＴＶモニター７０に基板２の
表面の像を確認するために、顕微鏡１０の上部には、更
にＣＣＤカメラ７２が取り付けられている。また、収容
ケース５８には、作業者が顕微鏡１０の試料台６４に基
板２を設置する等のため、扉（図示せず）が開閉自在に
設けられている。

【００３０】上述した導光光学系１２の内、第１ミラー
４０、可変アッテネーター４２、第２ミラー４４及び可
変スリット４６は、図２に示すように、筒状部材５６の
内部に取り付けられており、第３ミラー４８及び対物レ
ンズ５０は、それぞれ顕微鏡１０の内部及びレンズレボ
ルバー７６に取り付けられている。このように、導光光
学系１２を遮光ケース５４で囲んだのは、主として光の
漏れを防止し、作業者の安全を確保するためである。

【００３１】Ｆ₂レーザー光は、空気中のＯ₂に吸収さ
れ、オゾンを発生させる。このオゾンは、人体に害を与
えるのみならず、光学系を構成する光学部品に損傷を与
える。このため、本実施形態では、遮光ケース５４、す
なわち筒状部材５６、顕微鏡１０及び収容ケース５８の
内部を、Ｆ₂レーザー光に吸収されない不活性ガス、例
えば窒素ガスで置換することとしている。図２及び図３
に示すように、窒素ガスは、ガス供給管７８を通してガ
ス供給源８０から供給される。ガス供給源８０には、遮
光ケース５４に供給する窒素ガスの流量を必要に応じて
調整するための流量調整バルブ８２が設けられている。
窒素ガスの供給量は、具体的には、短時間で空気をパー
ジさせたい場合には増加させ、空気が十分パージされた
場合等には一定に維持する。なお、本実施形態では、流
量調整バルブ８２として、マスフローコントローラーが
用いられている。また、本実施形態では不活性ガスとし
て窒素ガスが用いられているが、ヘリウム、アルゴン等
であってもよい。

【００３２】窒素ガスで遮光ケース５４の内部を置換す
るために、遮光ケース５４として窒素ガスが漏出しない
構造が理想的であるが、実際には、接続部のシールを完
全にするのは困難である。特に、遮光ケース５４の内、
収容ケース５８は、顕微鏡１０の試料台６４に基板２を
取り付ける等のため、開閉可能な扉を有しているので、
収容ケース５８からの窒素ガスの漏出は防止できない。
そこで、本発明では、図２ないし図４に示すように、レ
ーザー発振器１６、筒状部材５６、顕微鏡１０及び収容
ケース５８の全体を保護カバー８４で覆うこととしてい
る。この保護カバー８４には、前記の遮光ケース５４か
ら漏出した窒素ガスや内部の空気を流通させるために、
保護カバー８４に形成された開口部にて、排気手段であ
る排気ダクト８６及び排気ファン８８が取り付けられて
いる。また、保護カバー８４には、基板２を顕微鏡１０
に設置する等のために作業者が手を出入れすることがで
きるように、アクセスパネル９０が設けられている。

【００３３】図３において、上述のように窒素ガスを流
通させるために、レーザー加工装置１内、特に筒状部材
５６には、窒素ガスを供給するためのガス供給口９２が
形成されている。このように筒状部材５６にガス供給口
９２を形成したのは、保護カバー８４に形成するより
も、短時間で効率的に窒素ガスを流通させることができ
るからである。更に、収容ケース５８には、窒素ガスを
流通させるために、ガスを排出するためのガス排出口９
４が形成されている。

【００３４】このようなガス供給口９２及びガス排出口
９４の相互の位置関係としては種々考えられるが、窒素
ガスによる空気のパージを効率的に行うために、図３に
示すように、レーザー発振器１６のケースの近接部から
収容ケース５８の底部へとガスが流れるようにするのが
好ましい。

【００３５】窒素ガスが筒状部材５６のガス供給口９２
から供給されると、窒素ガスは、筒状部材５６の空気を
パージした後、顕微鏡１０内の空気をレンズレボルバー
７６に形成された開口部を通してパージし、更に収容ケ
ース５８内を窒素ガスで充満させる。充満した窒素ガス
は、ガス排出口９４を通って保護カバー８４内に流入
し、保護カバー８４内に充満した窒素ガスは、排気ファ
ン８８によって排気ダクト８６に送出され、外部に排出
される。このとき、遮光ケース５４の内部は加圧状態と
なっており、保護カバー８４の内部は負圧状態となって
いる。このため、遮光ケース５４内の窒素ガスが保護カ
バー８４に漏出することはあっても、保護カバー８４内
の空気が、遮光ケース５４の内部に入り込むことはな
い。なお、レンズレボルバー７６の開口部を通して顕微
鏡１０内の空気のパージ又は窒素ガスの排出を行った
が、対物レンズ５０内に流路を設けたり又は中空構造の
反射型の対物レンズ５０を用いたりすることで基板２の
表面に窒素ガスを吹き付けることもできる。

【００３６】図５は、Ｏ₂濃度に対するＦ₂レーザー光の
導光率を示すグラフ図である。測定は、光路長５０ｃ
ｍ、気圧１ａｔｍで行ったものである。図５に示すよう
に、導光率は、Ｏ₂濃度が比較的小さいときはあまり変
化しないが、Ｏ₂濃度が１００ｐｐｍ近傍で顕著に変化
している。これは、１００ｐｐｍ近傍のＯ₂濃度で急激
にＯ₂がＦ₂レーザー光に吸収され、オゾンが発生するこ
とを示している。このように、導光率は、ある濃度で急
激に変化し、オゾンを発生させるおそれがある。このた
め、本レーザー加工装置１には、Ｏ₂センサー９６等を
設けることが好ましい。また、Ｏ₂センサー９６があれ
ば、これに表示されるＯ₂濃度に基づいて、遮光ケース
５４に供給される窒素ガスの流量を流量調整バルブ８２
により調整することもでき、窒素ガスを無駄にすること
もなく経済的である。更に、Ｏ₂センサー９６は、収容
ケース５８の内部に設けられることが好ましい。これ
は、収容ケース５８では、基板２を試料台６４に設置す
る等のため扉が開閉される機会が多いため、筒状部材５
６や顕微鏡１０の内部に比べ、酸素にさらされる機会が
最も多いからである。

【００３７】本実施形態では、Ｏ₂センサー９６とし
て、隔膜ガルバニ方式を採用したものが用いられてい
る。このＯ₂センサー９６は、陽極及び陰極を有する電
解液中における隔膜をＯ₂が透過するときに電流が流れ
ることを利用したものである。なお、Ｏ₂センサー９６
としては、ジルコニア式のようなイオン化されたＯ₂分
子がセラミック内部を透過するときのイオン電導度を検
出するもの、Ｏ₂濃度による光学的な屈折率の変化に伴
う光の干渉縞の変化を計測する光波干渉方式によるもの
等とすることもできる。

【００３８】図２及び４に示すように、更に窒素ガスを
経済的に使用するために、Ｏ₂センサー９６の出力に基
づいて、上述したレーザー発振器１６及び流量調整バル
ブ８２を制御する制御部９８を設けることもできる。な
お、この制御部９８を操作するために、保護カバー８４
には、操作パネル１００が設けられている。

【００３９】制御部９８は、Ｏ₂センサー９６により検
知された収容ケース５８内のＯ₂濃度値が、予め決めら
れたＯ₂濃度値（以下、規定値と呼ぶ）以上である場合
には、流量調整バルブ８２を制御し、Ｏ₂濃度値が規定
値に達するまで最大流量で窒素ガスを流すようにする。
更に、制御部９８は、収容ケース５８内のＯ₂濃度が規
定値に達した場合には、そのＯ₂濃度を維持するように
流量調整バルブ８２を制御し、窒素ガスの消費を最小に
抑える。このとき、制御部９８による窒素ガスの流量の
調整はフィードバック制御により行われる。

【００４０】また、制御部９８は、Ｏ₂センサー９６に
より検知された収容ケース５８内のＯ₂濃度値に基づい
てレーザー発振器１６を制御する。収容ケース５８内の
Ｏ₂濃度が規定値以上である場合には、インターロック
を作動させて、レーザー発振器１６の発振動作をロック
する。収容ケース５８内のＯ₂濃度が規定値より小さい
場合には、レーザー発振器１６の発振動作のロックを解
除する。

【００４１】また、収容ケース５８には、制御部９８
は、収容ケース５８の扉に取り付けられた扉開閉センサ
ー（図示せず）の出力に基づいて流量調整バルブ８２を
制御する。この場合、制御部９８は、扉開閉センサーに
より扉が開いていることを検知した場合には流量調整バ
ルブ８２を制御し、窒素ガスの供給を停止する。

【００４２】以上の構成において、実際に基板２を加工
する場合について、その手順の一例を説明する。

【００４３】まず、保護カバー８４のアクセスパネル９
０を開け、更に収容ケース５８の扉を開いた後、基板２
を顕微鏡１０の試料台６４の上に載せる。基板２を試料
台６４の上に載せたならば、落射照明用光源６６を点灯
する。このとき、ＣＣＤカメラ７２に接続されたＴＶモ
ニター７０によって、基板２の表面の様子が観察され
る。

【００４４】次に、基板２の表面に照射されるＦ₂レー
ザー光の形状や位置を予め知るために、マスク照明用光
源５２を点灯して、基板２の表面に投影するスリットパ
ターンを観察する。そして、ＴＶモニター７０を見なが
ら、コントローラー６２によりＸＹＺステージ６０を作
動させ、基板２上の除去領域を決定する。

【００４５】それから、真空ポンプ２４及び排気ファン
８８を作動させて、保護カバー８４の内部を排気し、保
護カバー８４の内部を負圧状態にする。続いて、流量調
整バルブ８２によりガス供給源８０から窒素ガスを供給
する。そして、Ｏ₂センサー９６により、収容ケース５
８内のＯ₂濃度が、規定値以下となったならば、Ｆ₂レー
ザー光を照射する。

【００４６】図６は、可変アッテネーター４２に対する
Ｆ₂レーザー光の入射角度と、Ｆ₂レーザー光の相対出力
との関係を示すグラフ図である。Ｆ₂レーザー光を照射
するに当り、まず、加工する材料の種類に応じて、図６
に基づいて、Ｆ₂レーザー光の相対出力を調整する。前
述したように、Ｆ₂レーザー光の相対出力は、可変アッ
テネーター４２を回転させることにより調節できる。点
Ａは、窒化シリコン保護膜２ｆを除去することができる
最小のＦ₂レーザー光の相対出力を示している。従っ
て、窒化シリコン保護膜２ｆを除去したい場合には、Ｆ
₂レーザー光の相対出力を点Ａに相当する相対出力より
大きくすればよい。

【００４７】点Ｂは、二酸化シリコン層間絶縁膜２ｄに
対するものであり、点Ｃは、アルミニウム電極膜２ｃ，
２ｅに対するものである。この場合も、Ｆ₂レーザー光
の相対出力を各点の相対出力以上に設定すれば、各材料
を除去することができる。

【００４８】基板２の加工は、まず、基板２の最上層に
ある窒化シリコン保護膜２ｆを除去することから始め
る。この場合、窒化シリコン２ｆの直下にあるアルミニ
ウムグランド電極層２ｅまで加工しないように、Ｆ₂レ
ーザー光の相対出力を、点Ａの相対出力と点Ｂの相対出
力との間に設定する。そして、繰り返し周波数１０Ｈ
ｚ、パルス幅２ｎｓｅｃ、パルスエネルギー１ｍＪ、ピ
ーク出力５００ｋＷでＦ₂レーザー光を発振させる。こ
のとき、窒化シリコン保護膜２ｆにＦ₂レーザー光を３
０パルス照射すると、窒化シリコン保護膜２ｆのみが除
去され、アルミニウムグランド電極２ｅが露出される。

【００４９】次に、露出されたアルミニウムグランド電
極層２ｅを除去する。この場合には、Ｆ₂レーザー光の
相対出力は、点Ｃに相当する相対出力以上に設定し、窒
化シリコン保護膜２ｆを除去したのと同じ条件でＦ₂レ
ーザー光を発振させる。このとき、アルミニウムグラン
ド電極層２ｅにＦ₂レーザー光を１〜２パルス照射する
と、アルミニウムグランド電極層２ｅのみが除去され、
直下にある二酸化シリコン層間絶縁膜２ｄが損傷される
ことなく露出される。

【００５０】それから、二酸化シリコン層間絶縁膜２ｄ
を除去する。この場合には、Ｆ₂レーザー光の相対出力
を、点Ｂの相対出力と点Ｃの相対出力との間に設定す
る。そして、窒化シリコン保護膜２ｆを除去したのと同
じ条件でＦ₂レーザー光を発振させる。このとき、二酸
化シリコン層間絶縁膜２ｄにＦ₂レーザー光を５０パル
ス照射すると、目的とするアルミニウム電極層２ｃが損
傷を与えられることなく露出される。

【００５１】以上、本発明の実施形態について説明した
が、上記実施形態に係るレーザー加工装置１によれば、
保護膜としての窒化シリコン以外に燐ガラスやポリイミ
ドも同様に除去可能であり、また、金属膜として、チタ
ン、クロム又はタングステン等も除去可能である。

【００５２】また、上記実施形態では、Ｆ₂レーザー光
の出力を調整するために、可変アッテネーター４２によ
って調整しているが、レーザー発振器１６において印加
する電圧を制御部９８により制御することで調整した
り、透過率の異なるフィルターを用いて調整したりする
こともできる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるレーザ
ー加工装置は、Ｆ₂レーザー光を発するＦ₂レーザー発振
器を用いているため、従来、ＡｒＦエキシマーレーザー
等によっても除去することのできなかった結合解離エネ
ルギーの大きい材料でも除去することができる。

【００５４】また、装置内部に不活性ガスからなる置換
ガスを導入しているため、装置を構成する光学系は、空
気中のＯ₂にＦ₂レーザー光が吸収されたときに発生する
オゾンによって損傷を受けることはない。従って、装置
の寿命を延ばすことができる。

【００５５】更に、遮光ケースが保護カバーによって覆
われる二重構造となっており、更に、遮光ケース内部と
保護カバー内部とが不活性ガスで覆われるため、遮光ケ
ースは、高い密閉性を有する必要はない。従って、安価
で簡易な装置を製造することができる。

【００５６】更にまた、レーザー加工装置にＯ₂センサ
ーを設け、このＯ₂センサーの酸素濃度値に基づいて、
ガス供給源からの不活性ガスの供給量を調整することが
できるので、不活性ガスを効率的に使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態のレーザー加工装置に適
用される集積回路付き基板の断面図である。

【図２】本発明に係る実施形態のレーザー加工装置の斜
視図である。

【図３】図２のレーザー加工装置の断面図である。

【図４】本発明に係る実施形態のレーザー加工装置の構
成を示す斜視図である。

【図５】酸素濃度に対するＦ₂レーザー光の導光率を示
すグラフ図である。

【図６】可変アッテネーターに対するＦ₂レーザー光の
入射角度と、Ｆ₂レーザー光の相対出力との関係を表す
グラフ図である。

【符号の説明】

１…レーザー加工装置、２…基板（被加工物）、１０…
顕微鏡（遮光ケース）、１２…導光光学系、１６…Ｆ₂
レーザー発振器、２４…排気ファン（排気手段）、５４
…遮光ケース、５６…筒状部材（遮光ケース）、５８…
収容ケース（遮光ケース）、７２…ＣＣＤカメラ（撮像
手段）、８０…ガス供給源、８４…保護カバー、９４…
ガス排出口、９６…Ｏ₂センサー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光を被加工物に照射することに
より前記被加工物を加工するレーザー加工装置におい
て、Ｆ₂レーザー光を発するＦ₂レーザー発振器と、前記Ｆ₂レーザー発振器からのＦ₂レーザー光を前記被加
工物に導く導光光学系と、前記導光光学系を内部に収容すると共にガスを排出する
ためのガス排出口が形成されている遮光ケースと、前記Ｆ₂レーザー発振器及び前記遮光ケースを内部に収
容する保護カバーと、前記遮光ケースに不活性ガスを供給するガス供給手段
と、前記遮光ケースの前記ガス排出口から前記保護カバーに
導かれたガスを外部に排出する排気手段と、を備えるこ
とを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】前記遮光ケースは内部に酸素センサーを
有し、前記酸素センサーの出力に基づいて前記ガス供給
源からの不活性ガスの供給量が決定されることを特徴と
する請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】前記遮光ケースは、前記被加工物を観察
するための顕微鏡を備えることを特徴とする請求項１又
は２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】前記顕微鏡に、前記被加工物を撮像する
ための撮像手段が取り付けられていることを特徴とする
請求項３記載のレーザー加工装置。