JPH11773A - レーザ加工装置およびその方法 - Google Patents

レーザ加工装置およびその方法

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JPH11773A
JPH11773A JP9153921A JP15392197A JPH11773A JP H11773 A JPH11773 A JP H11773A JP 9153921 A JP9153921 A JP 9153921A JP 15392197 A JP15392197 A JP 15392197A JP H11773 A JPH11773 A JP H11773A
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JP
Japan
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laser
processing
wiring pattern
oscillator
laser beam
Prior art date
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JP9153921A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Torigoe
俊宏 鳥越
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH11773A publication Critical patent/JPH11773A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線加工時の加工エネルギーを低減して良好
な加工品質を得る。 【解決手段】 保護膜200aによって被覆された配線
パターン200bを有する多層薄膜200に対し、レー
ザ発振器によってレーザ光を照射し配線パターン200
bを加工するレーザ加工装置において、レーザ発振器
を、保護膜200aを除去するためのレーザ光aを出射
する保護膜加工用レーザと、配線パターン200bを加
工するためのレーザ光bを出射する配線パターン加工用
レーザとを有するレーザ発振器からなる構成としてあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LSIやフォトマ
スク等の多層薄膜構造物の配線パターンを加工(修正・
切断)するレーザ加工装置およびその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、多層薄膜構造を有するLSIウ
エハやフォトマスク等の配線パターンは、表面に露出し
ていることは少なく、ガラス材等の保護膜によって覆わ
れていることが多い。これら配線パターンとしては、S
iウエハ上に堆積された多結晶シリコンやタングステ
ン,アルミニウム等の材料からなり、レーザ加工装置に
よって加工される。
【0003】このようなレーザ加工装置のレーザには、
レーザダイオード(以下、「LD」と称する。)励起N
d:YAGレーザまたはLD励起Nd:YLFレーザが
採用されている。
【0004】これらいずれのレーザも、発振波長が1μ
m台であり、LDで励起することから、ランプ励起方式
レーザと比べて安定したQスイッチパルス列が得られ
る。また、LDを使うことにより、長期間保守が不要
で、安定した装置稼動が実現できるという利点を有して
いる。
【0005】この場合、配線パターンの切断加工は、保
護膜としてのガラス材が通常1μm台の波長のレーザ光
を殆ど透過するため、次に示す原理により行われる。す
なわち、レーザ集光によって瞬間的に配線材が気化して
膨張すると、この膨張によって発生する応力がガラス材
を破砕し、このガラス材に微細な孔が形成される。そし
て、この微細な孔を通して気化した配線材が外部に放出
される。
【0006】この際、下層部や加工周辺部への影響を最
小限にするために、加工しきい値に近いレーザパワーを
設定して不必要に高いパワーのレーザ光を照射しないよ
うにしている。
【0007】このため、保護膜の設計の最適化や配線パ
ターンの形状や配置の最適化など製品設計を中心とした
改善が行われる。また、加工状態の良好な安定した加工
を実現するために、配線材料のみに吸収し易い波長を選
択したレーザ加工装置も提案されている。
【0008】ところで、近年におけるLSIの多層化・
高密度化に伴い、保護膜の厚さが増大するとともに、配
線パターン幅が縮小する傾向にある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のレー
ザ加工装置においては、加工対象としての保護膜の厚さ
増大によって加工エネルギーが増大し、また同じく加工
対象としての配線材のパターン幅縮小によって保護膜を
破砕するに必要な配線材の気化に伴う保護膜の破砕力低
下に繋がり、より良好な加工品質が得られるようなエネ
ルギー設定を行うこと(配線パターン加工時の加工エネ
ルギーを低減すること)は困難になってきている。
【0010】すなわち、この種のレーザ加工が図4
(a)に示すように配線加工用レーザビーム100を保
護膜101下の配線パターン102に集光させて保護膜
101を突き破ることによるものであるため、大きな加
工エネルギーを必要とし、レーザ加工後に同図(b)に
示すように加工痕が大きくなる。この場合、保護膜10
1が厚くなる程、下層部や加工周辺部への影響が顕著に
なり、加工品質が悪化する。
【0011】このため、従来より良好な加工品質が得ら
れるようなエネルギー設定を行うことができるレーザ加
工装置の出現が要望されていた。
【0012】本発明はこのような要望に応えるべくなさ
れたもので、配線加工時の加工エネルギーを大幅に低減
することができ、もって良好な加工品質を得ることがで
きるレーザ加工装置およびその方法の提供を目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項1記載のレーザ加工装置は、保護膜
によって被覆された配線パターンを有する多層薄膜に対
し、レーザ発振器によってレーザ光を照射し配線パター
ンを加工するレーザ加工装置において、レーザ発振器
を、保護膜を除去するためのレーザ光を出射する第一発
振器と、配線パターンを加工するためのレーザ光を出射
する第二発振器とを有するレーザ発振器からなる構成と
してある。したがって、第一発振器から出射するレーザ
光によって保護膜の一部が除去され、第二発振器から出
射するレーザ光によって配線パターンが切断される。
【0014】請求項2記載の発明は、請求項1記載のレ
ーザ加工装置において、第一発振器および第二発振器に
よる各レーザ光の出射タイミングを制御する制御部を含
ませた構成としてある。したがって、制御部によって各
発振器からのレーザ光の出射タイミングを制御し、保護
膜の除去加工と配線パターンの切断加工が順次行われ
る。
【0015】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載のレーザ加工装置において、第一発振器および第二
発振器が各レーザ光の照射面と直角な方向に並設されて
いる構成としてある。したがって、各レーザ光による加
工位置が同一位置となり、加工時の各発振器の全移動量
が少なくなる。
【0016】請求項4記載のレーザ加工方法は、保護膜
によって被覆された配線パターンを有する多層薄膜に対
し、保護膜加工用レーザを照射することにより保護膜を
一部除去する工程と、次に保護膜加工用レーザ光による
照射部に配線パターン加工用レーザ光を照射することに
より配線パターンを加工する工程とを含ませた方法とし
てある。したがって、保護膜加工用レーザを照射するこ
とにより保護膜の一部が除去され、保護膜加工用レーザ
光による照射部に配線パターン加工用レーザ光を照射す
ることにより配線パターンが切断される。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図1は本発明の第一実施形態
に係るレーザ加工装置を示すブロック図である。同図に
おいて、符号1で示すレーザ加工装置は、保護膜加工用
レーザ2と第一加工光学系3と配線パターン加工用レー
ザ4と第二加工光学系5とX−Yステージ6とステージ
駆動部7と制御部8とを備え、ステージベース9上に設
置されている。
【0018】保護膜加工用レーザ(第一発振器)2は、
300nm以下の波長をもち多層薄膜200の保護膜2
00a(図2に図示)を除去するためのレーザ光を出射
するレーザからなり、第一加工光学系3の上方に配設さ
れている。例えばNd:YAGレーザ(波長266nm
の第四高調波)やエキシマレーザ等の紫外線レーザが含
まれる。
【0019】第一加工光学系3は、光減衰器10と可変
開口部11と対物レンズ12とを有し、ステージベース
9にフレーム13を介して配設されている。これによ
り、X−Yステージ6上の多層薄膜200に対し、保護
膜加工用レーザ2から出射するレーザ光aが照射され
る。
【0020】配線パターン加工用レーザ4は、300n
m〜1.1μmの波長をもち多層薄膜200の配線パタ
ーン200b(図2に図示)を加工するためのレーザ光
を出射するレーザ光からなり、保護膜加工用レーザ2の
ステージ移動平面方向(レーザ光照射面方向)に並設さ
れ、かつ第二加工光学系5の上方に配設されている。例
えばNd:YAGレーザやNd:YLFレーザが含まれ
る。
【0021】第二加工光学系5は、光減衰器15と可変
開口部16と対物レンズ17とを有し、ステージベース
9にフレーム13を介して配設されている。これによ
り、X−Yステージ6上の多層薄膜200に対し、配線
パターン加工用レーザ4から出射するレーザ光bが照射
される。
【0022】X−Yステージ6は、それぞれが互いに直
角な方向に進退可能なステージエレメント6a,6bを
有し、第一加工光学系3および第二加工光学系5の下方
に配設され、かつステージベース9に設置されている。
これにより、平面X―Y方向に多層薄膜200を移動操
作して所定の位置に位置決めする。
【0023】ステージ駆動部7は、X−Yステージ6の
ステージエレメント6a,6bに接続されている。これ
により、X−Yステージ6のステージエレメント6a,
6bが平面X―Y方向に駆動する。制御部8は、ステー
ジ駆動部7および両レーザ2,4に接続されている。こ
れにより、各レーザ2,4によるレーザ光a,bの出射
タイミングが制御される.。
【0024】次に、本実施形態に係るレーザ加工方法に
つき、図2を用いて説明する。図2(a)〜(c)は本
発明の第一実施形態に係るレーザ加工方法を説明するた
めに示す断面図である。先ず、同図(a)に示すように
保護膜200aにレーザ光(レーザビーム)aを照射す
ることにより、保護膜200aの一部を除去して同図
(b)に示すように保護膜200aに凹部200Aを形
成するか、あるいは配線パターン200bに至る貫通孔
(図示せず)を形成する。
【0025】この場合、保護膜200aの加工部分がレ
ーザ光aの照射前の数分の一に低下する(凹部を形成し
た場合)か、あるいはレーザ光bによる配線加工時の障
害物が除去される(貫通孔を形成した場合)。
【0026】次に、同図(c)に示すようにレーザ光a
による照射部(加工部)にレーザ光b(レーザビーム)
を照射することにより、配線パターン200bを切断す
る。この場合、レーザ光bが保護膜200aを介して配
線パターン200bに照射されるか、あるいは配線パタ
ーン200bに直接照射される。
【0027】なお、本実施形態においては、各レーザ
2,4がステージ移動平面方向に互いに並列する場合に
ついて説明したが、本発明はこれに限定されず、図3に
第二実施形態として示すように保護膜加工用レーザ21
および配線加工用レーザ22がステージ移動平面(レー
ザ光照射面)と直角な方向に互いに並列する場合でも実
施形態と同様の効果を奏する。同図において、符号23
および24は反射ミラーとハーフミラー、25は共用の
対物レンズである。
【0028】この場合、各レーザ光a,bによる加工位
置が同一位置となり、加工時の全ステージ移動量(各レ
ーザ21,22の全移動量)が少なくなる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザ発振器を、保護膜を除去するためのレーザ光を出射
する第一発振器と、配線パターンを加工するためのレー
ザ光を出射する第二発振器とを有するレーザ発振器から
なるので、第一発振器から出射するレーザ光によって保
護膜の一部が除去され、第二発振器から出射するレーザ
光によって配線パターンが切断される。
【0030】したがって、配線加工時の加工エネルギー
を大幅に低減することができるから、良好な加工品質を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態に係るレーザ加工装置を
示すブロック図である。
【図2】(a)〜(c)は同じく本発明の第一実施形態
に係るレーザ加工方法を説明するために示す断面図であ
る。
【図3】本発明の第二実施形態に係るレーザ加工装置を
示すブロック図である。
【図4】(a)および(b)は従来のレーザ加工方法を
説明するために示す断面図である。
【符号の説明】
1 レーザ加工装置 2 保護膜加工用レーザ 3 第一加工光学系 4 配線パターン加工用レーザ 5 第二加工光学系 200 多層薄膜 200a 保護膜 200b 配線パターン a 保護膜加工用のレーザ光 b 配線パターン加工用のレーザ光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 保護膜によって被覆された配線パターン
    を有する多層薄膜に対し、レーザ発振器によってレーザ
    光を照射し前記配線パターンを加工するレーザ加工装置
    において、 前記レーザ発振器を、前記保護膜を除去するためのレー
    ザ光を出射する第一発振器と、前記配線パターンを加工
    するためのレーザ光を出射する第二発振器とを有するレ
    ーザ発振器からなることを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 【請求項2】 前記第一発振器および前記第二発振器に
    よる各レーザ光の出射タイミングを制御する制御部を含
    ませた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】 前記第一発振器および前記第二発振器が
    各レーザ光の照射面と直角な方向に並設されていること
    を特徴とする請求項1または2記載のレーザ加工装置。
  4. 【請求項4】 保護膜によって被覆された配線パターン
    を有する多層薄膜に対し、保護膜加工用レーザを照射す
    ることにより前記保護膜を一部除去する工程と、 次に前記保護膜加工用レーザ光による照射部に配線パタ
    ーン加工用レーザ光を照射することにより前記配線パタ
    ーンを加工する工程とを含ませたことを特徴とするレー
    ザ加工方法。
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