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JP3768583B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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JP3768583B2 - Laser processing equipment - Google Patents

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Description

【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前記被加工物を加工するレーザー加工装置であって、Fレーザー光を発するFレーザー発振器と、前記Fレーザー発振器からのF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F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、前記遮光ケースの内部に不活性ガスを供給し、前記遮光ケースの内部を加圧状態と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の内部に導かれたガスを前記保護カバーの外部に排出し、前記保護カバーの内部を負圧状態と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、F2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して負圧状態と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。
更に、上記遮光ケースは、一端が上記F レーザー発振器を含むレーザ装置のケースに接続され、他端が上記顕微鏡に接続される筒状部材と、上記顕微鏡の一部を囲む収容ケースとを更に備えており、前記筒状部材に、不活性ガスを供給するためのガス供給口が形成され、前記収容ケースに前記ガス排出口が形成されていることが好ましい。
【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2e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99.9%吸収され、厚さ0.5μmの二酸化シリコン2d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16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18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20a,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30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,20b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52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、MgF2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52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52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55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】
2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94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50cm、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56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90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58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、F2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10Hz、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30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。
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a laser processing apparatus for processing a semiconductor device such as an IC or LSI, a liquid crystal display, a plasma display, or the like, particularly when removing a part of a conductor layer and an insulator layer in a semiconductor device. The present invention relates to a laser processing apparatus to be used.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a laser processing apparatus as disclosed in JP-A-8-010971 is known. In JP-A-8-010971, the laser processing apparatus uses a KrF excimer laser oscillator (oscillation wavelength 248 nm) or an ArF excimer laser oscillator (oscillation wavelength 193 nm) as a light source.
[0003]
Further, in addition to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-010971, the laser processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-333514 applies a laser beam in order to prevent the laser beam from entering the human eye. The optical system leading to the workpiece was surrounded by a light-shielding member.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the laser processing apparatus disclosed in JP-A-8-010971, a KrF excimer laser oscillator or an ArF excimer laser oscillator is used as a light source, so that materials such as silicon dioxide having a large bond dissociation energy are removed. Had the problem of insufficient photon energy.
[0005]
In addition, in the laser processing apparatus disclosed in JP-A-7-333514 in addition to the above-mentioned JP-A-8-010971, oxygen in the air is absorbed by the laser beam, and ozone is generated. There was a risk of damaging parts.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a laser processing apparatus that can remove even a material having a relatively large bond dissociation energy.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, in this specification, F2Laser light is F2The laser beam emitted by the laser oscillator shall be said.
[0008]
  A laser processing apparatus according to the present invention is a laser processing apparatus that processes a workpiece by irradiating the workpiece with laser light,2F emitting laser light2Laser oscillator and F2F from laser oscillator2A light guide optical system for guiding laser light to the workpiece, a light shielding case in which the light guide optical system is housed and a gas discharge port for discharging gas is formed, and the F2Protective cover for accommodating laser oscillator and light shielding case, and light shielding caseInsideSupply inert gas toAnd the inside of the light shielding case is in a pressurized state.Gas supply means for carrying out the protection cover from the gas outlet of the light shielding caseー insideLed gas toOf the protective coverDischarge outsideAnd the inside of the protective cover is in a negative pressure state.And an evacuation means for performing the above.
[0009]
  The laser processing apparatus is F2The material is to be processed by laser light. Processing based on the principle of directly breaking the bonds between molecules constituting the material can be performed by laser light from a conventional KrF or ArF excimer laser oscillator.2According to the laser beam, it is possible to cut even silicon dioxide such as a material having a high bond dissociation energy that could not be cut by a conventional laser beam. F2Laser light is absorbed by oxygen in the air and may generate ozone.In this invention, an inert gas is supplied from a gas supply source into a light shielding case that houses the light guide optical system. The generation of ozone is prevented by replacing the air in the light shielding case with this inert gas. At this time, since the inside of the light shielding case is in a pressurized state, it is difficult for air to enter from the outside. Further, the gas in the light shielding case is discharged through the gas discharge port provided in the light shielding case, and the light shielding case is accommodated in the protective cover, and the gas in the protective cover is exhausted by the exhaust means.Negative pressure stateAnd so on. For this reason, the outside of the light shielding case is also filled with the inert gas, further preventing air from entering the light shielding case. Further, in the present invention, since the inert gas is supplied not in the protective cover but in the light shielding case, the air is replaced with the inert gas in a short time, thereby shortening the waiting time until processing is performed. It becomes possible.
[0010]
Moreover, it is preferable that the light shielding case has an oxygen sensor inside, and the supply amount of the inert gas from the gas supply source is adjusted based on the output of the oxygen sensor.
[0011]
By providing the oxygen sensor, it is possible to know the oxygen concentration in the light shielding case, and it is possible to adjust the supply amount of the inert gas from the gas supply source based on this oxygen concentration. For this reason, it becomes possible to supply an inert gas efficiently.
[0012]
Furthermore, the light shielding case preferably includes a microscope for observing the workpiece.
[0013]
  Further, it is preferable that an imaging means for imaging the workpiece is attached to the microscope.
  Further, the light shielding case has one end at the F side. 2 A cylindrical member connected to a case of a laser device including a laser oscillator and having the other end connected to the microscope; and a housing case surrounding a part of the microscope, the cylindrical member being inactive Preferably, a gas supply port for supplying gas is formed, and the gas discharge port is formed in the housing case.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate with an integrated circuit applied in a laser processing apparatus, and FIG. 2 is a perspective view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 is a schematic cross-sectional view of the laser processing apparatus of FIG. 2 taken along the line AA, and FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the laser processing apparatus.
[0016]
In this embodiment, as an example of the workpiece, a substrate 2 with an integrated circuit (ROM) as shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as a substrate) is used. The substrate 2 has a silicon substrate 2a as a base, and a silicon dioxide insulating film 2b, an aluminum electrode 2c, a silicon dioxide interlayer insulating film 2d, an aluminum ground electrode 2e, and a silicon nitride protective film 2f are sequentially stacked thereon. . In the following description, the laser processing apparatus 1 of this embodiment is used to remove the silicon nitride protective film 2f, the aluminum ground electrode 2e, and the silicon dioxide interlayer insulating film 2d described above, and finally expose the aluminum electrode 2c. Shall.
[0017]
In FIG. 2, in order to perform the above-described laser processing, the laser processing apparatus 1 is placed on the top plate 6 of the desk 4 on the substrate 2.2A laser device 8 for irradiating a laser beam; and F2It is confirmed that the desired portion is irradiated with the laser beam, the microscope 10 for fixing the substrate 2 as the workpiece, and the F emitted from the laser device 82It has a light guide optical system 12 for guiding laser light and condensing it at a desired position on the substrate 2. Further, since vibrations during laser processing are problematic, it is preferable to provide a vibration isolation table 14 between the laser device 8 and the microscope 10.
[0018]
The laser device 8 is F2F emitting laser light2A laser oscillator 16 is included. F2The reason why the laser oscillator (hereinafter referred to as a laser oscillator) 16 is used is to remove the silicon dioxide interlayer insulating film 2d of the substrate 2 which cannot be removed by a conventional ArF excimer laser oscillator or the like. F2Since the laser light has a high photon energy depending on the wavelength, the bond between the molecules constituting the material can be directly broken.
[0019]
The laser oscillator 16 has an F wavelength of 157 nm.2Oscillates laser light. For this reason, compared with the case where an ultraviolet, visible, or infrared laser is used, the heat dripping around the processing part and the carbonization of the processing part are suppressed, and sharp processing becomes possible. According to the laser oscillator 16, F2The laser light is absorbed by 99.9% for the silicon nitride 2f having a thickness of 0.5 μm and absorbed by 98.2% for the silicon dioxide 2d having a thickness of 0.5 μm. Thus, F2Most of the laser light is absorbed at the surface of the material. Also, silicon dioxide 2d having a bond dissociation energy of 9.0 eV can be melted and evaporated, and F2By controlling the number of irradiation pulses of laser light, the processing depth can be adjusted.
[0020]
Further, F from the laser oscillator 162Laser light has a shorter pulse width and higher peak output than those from KrF excimer lasers and XeCl excimer lasers. For this reason, even if the light energy absorbed on the surface is converted into heat energy, the diffusion of heat is very small, and there is almost no influence of drooling in the area around the processed portion.
[0021]
Gas is required to operate the laser oscillator 16 of the laser device 8. This gas is F2It is composed of a mixed gas of a gas and a rare gas, and is filled in a cylinder 18. The mixed gas is supplied to the laser oscillator 16 by piping. In FIG. 1, the cylinder 18 is arranged in a first cylinder chamber 20 a below the top plate 6 of the desk 4. In addition, another cylinder 22 filled with a purge gas is disposed in the first cylinder chamber 20a in order to purge the mixed gas remaining in the laser oscillator 16. Further, in order to discharge the mixed gas and purge gas in the laser oscillator 16, a vacuum pump 24 is disposed in the second cylinder chamber 20b adjacent to the first cylinder chamber 20a.
[0022]
The mixed gas and the purge gas are supplied to the laser oscillator 16 by appropriately adjusting the pressure and flow rate of the mixed gas and the purge gas by open / close valves and pressure reducing supply valves (not shown) provided in the cylinders 20a and 20b. Further, the main device 1 is provided with a main plug shut-off valve 26 so that the supply of the mixed gas and the purge gas can be stopped if the mixed gas and the purge gas leak in the laser oscillator 16. In addition, this laser processing apparatus 1 is also provided with the gas detector 28 which operates the main stopper shut-off device 26 when there is a gas leak. Also, the vacuum pump 24 is toxic F2F to remove gas2The mixed gas and the purge gas are sucked through the gas pipe 30 having the gas filter 29 and discharged through another gas pipe 32.
[0023]
Since the second cylinder chamber 20b communicates with the outside and the first cylinder chamber 20a, unnecessary gases in the first and second cylinder chambers 20a and 20b are exhausted to the outside of the laser processing apparatus 1. It is like that. Further, a door 34 is provided in front of the first and second cylinder chambers 20a and 20b for exchanging cylinders. Further, a moving roller 36 is attached below the desk 4 so that the entire laser processing apparatus 1 can be easily moved. Furthermore, a fixing stopper 38 is attached to the lower part of the desk 4 in order to firmly fix the laser processing apparatus 1 to the floor when not moving.
[0024]
As shown in FIGS. 2 and 3, F emitted from the laser device 8 described above.2The laser light passes through the light guide optical system 12 and is guided to the substrate 2 fixed to the microscope 10. The light guide optical system 12 includes a first mirror 40, a variable attenuator 42, a second mirror 44, a variable slit 46, a third mirror 48, and an objective lens 50. A mask illumination light source 52 is provided on the back side of the second mirror 44 to illuminate the removal region of the substrate 2.
[0025]
As the second mirror 44, F from the laser oscillator 16 is used.2A dichroic mirror is used so that the laser light is reflected and the light from the mask illumination light source 52 is transmitted. The second mirror 44 is disposed in parallel with the first mirror 40 and is disposed at an angle of 45 ° with respect to the top plate 6 in the present embodiment.
[0026]
As the variable attenuator 42, MgF2Or CaF2A substrate in which a dielectric multilayer film is coated is used, and it is rotatably mounted between the first mirror 40 and the second mirror 44, and the substrate 2 is irradiated with F.2Adjust the laser beam output. F2When adjusting the output of the laser beam, the variable attenuator 42 is rotated and F2Change the incident angle of the laser beam. F2The output of the laser light changes as shown in FIG. 6 with respect to the incident angle. The variable attenuator 42 may be manually rotated.2In order to adjust the output of the laser beam with good reproducibility, it can be rotated using a motor (not shown).
[0027]
Furthermore, the light guide optical system 12 is F2A variable slit 46 is provided between the second mirror 44 and the third mirror 48 in order to determine the removal region on the substrate 2 by the laser light. The removal region on the substrate 2 is confirmed by illuminating with the mask illumination light source 52. The removal area is adjusted by opening and closing a shutter (not shown) of the variable slit 46. Further, as the third mirror 48, F that has passed through the variable slit 46 is used.2A dichroic mirror that reflects the laser light and the light from the mask illumination light source 52 is used. Further, the objective lens 50 has F reflected by the dichroic mirror.2The laser beam is imaged on the removal region on the substrate 2. In the present embodiment, the magnification of the objective lens 50 is 55 times.
[0028]
The light guide optical system 12 described above is surrounded by a hollow light shielding case 54. The light shielding case 54 includes a tubular member 56, a microscope 10 connected to the tubular member 56, and a housing case 58 that houses the microscope 10. One end of the cylindrical member 56 is substantially airtightly connected to the case of the laser device 8, and the other end is substantially airtightly connected at an opening 59 formed in the upper portion of the microscope 10.
[0029]
A part of the microscope 10 is surrounded by a housing case 58 and is connected almost airtightly through an upper opening (not shown) of the housing case 58. The microscope 10 is provided with an XYZ stage 60 in order to adjust the position of the substrate 2. The XYZ stage 60 is provided on the storage case 58. These positions can be adjusted manually, but are preferably adjusted via the controller 62 as shown in FIG. Furthermore, a sample stage 64 is provided on the XYZ stage 60 in order to fix the substrate 2. Further, the microscope 10 is provided with an epi-illumination light source 66 for observing the surface of the substrate 2, and guides light from the epi-illumination light source 66 to the surface of the substrate 2 inside the microscope 10. A half mirror 68 that transmits the reflected light from the surface of the substrate 2 is provided. Further, as shown in FIG. 3, the laser processing apparatus 1 has a TV monitor 70, and in order to confirm an image of the surface of the substrate 2 on the TV monitor 70, a CCD is further provided above the microscope 10. A camera 72 is attached. In addition, the storage case 58 is provided with a door (not shown) that can be opened and closed so that an operator can install the substrate 2 on the sample stage 64 of the microscope 10.
[0030]
Of the light guide optical system 12 described above, the first mirror 40, the variable attenuator 42, the second mirror 44, and the variable slit 46 are attached to the inside of the cylindrical member 56, as shown in FIG. The mirror 48 and the objective lens 50 are attached to the inside of the microscope 10 and the lens revolver 76, respectively. The reason why the light guide optical system 12 is surrounded by the light shielding case 54 is mainly to prevent light leakage and ensure the safety of the operator.
[0031]
F2Laser light is O in the air2To absorb ozone and generate ozone. This ozone not only harms the human body but also damages the optical components that make up the optical system. For this reason, in this embodiment, the inside of the light shielding case 54, that is, the cylindrical member 56, the microscope 10, and the housing case 58 is F.2Replacement with an inert gas that is not absorbed by the laser beam, such as nitrogen gas, is made. As shown in FIGS. 2 and 3, the nitrogen gas is supplied from a gas supply source 80 through a gas supply pipe 78. The gas supply source 80 is provided with a flow rate adjustment valve 82 for adjusting the flow rate of nitrogen gas supplied to the light shielding case 54 as necessary. Specifically, the supply amount of nitrogen gas is increased when it is desired to purge air in a short time, and is maintained constant when air is sufficiently purged. In the present embodiment, a mass flow controller is used as the flow rate adjustment valve 82. In this embodiment, nitrogen gas is used as the inert gas, but helium, argon, or the like may be used.
[0032]
In order to replace the inside of the light shielding case 54 with nitrogen gas, it is ideal that the nitrogen gas does not leak out as the light shielding case 54. However, in practice, it is difficult to completely seal the connection portion. In particular, the storage case 58 of the light shielding case 54 has a door that can be opened and closed to attach the substrate 2 to the sample stage 64 of the microscope 10 and the like, so that leakage of nitrogen gas from the storage case 58 is prevented. Can not. Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 2 to 4, the laser oscillator 16, the cylindrical member 56, the microscope 10 and the housing case 58 are entirely covered with a protective cover 84. The protective cover 84 has an exhaust duct 86 and an exhaust fan 88 serving as exhaust means at an opening formed in the protective cover 84 in order to circulate nitrogen gas leaked from the light shielding case 54 and internal air. Is attached. In addition, the protective cover 84 is provided with an access panel 90 so that an operator can put his / her hand in for placing the substrate 2 on the microscope 10 or the like.
[0033]
In FIG. 3, in order to distribute nitrogen gas as described above, a gas supply port 92 for supplying nitrogen gas is formed in the laser processing apparatus 1, particularly in the cylindrical member 56. The reason why the gas supply port 92 is formed in the cylindrical member 56 in this way is that nitrogen gas can be circulated more efficiently in a shorter time than when the gas supply port 92 is formed in the protective cover 84. Further, the accommodation case 58 is formed with a gas discharge port 94 for discharging gas in order to circulate nitrogen gas.
[0034]
There are various possible positional relationships between the gas supply port 92 and the gas discharge port 94. In order to efficiently purge air with nitrogen gas, as shown in FIG. It is preferable that the gas flows from the adjacent portion to the bottom of the housing case 58.
[0035]
When nitrogen gas is supplied from the gas supply port 92 of the cylindrical member 56, the nitrogen gas purges the air in the cylindrical member 56 and then purges the air in the microscope 10 through an opening formed in the lens revolver 76. Further, the storage case 58 is filled with nitrogen gas. The filled nitrogen gas flows into the protective cover 84 through the gas discharge port 94, and the nitrogen gas filled in the protective cover 84 is sent to the exhaust duct 86 by the exhaust fan 88 and discharged to the outside. At this time, the inside of the light shielding case 54 is in a pressurized state, and the inside of the protective cover 84 is in a negative pressure state. For this reason, even if nitrogen gas in the light shielding case 54 leaks into the protective cover 84, air in the protective cover 84 does not enter the light shielding case 54. In addition, although the purge of the air in the microscope 10 or the discharge of nitrogen gas was performed through the opening of the lens revolver 76, a flow path is provided in the objective lens 50 or a reflection type objective lens 50 having a hollow structure is used. Thus, nitrogen gas can be sprayed onto the surface of the substrate 2.
[0036]
FIG.2F against concentration2It is a graph which shows the light guide rate of a laser beam. The measurement was performed at an optical path length of 50 cm and an atmospheric pressure of 1 atm. As shown in FIG.2When the concentration is relatively small, it does not change much, but O2The concentration changes remarkably in the vicinity of 100 ppm. This is an O concentration around 100 ppm.2O suddenly in concentration2Is F2It is absorbed by the laser beam and ozone is generated. In this way, the light guide rate may change abruptly at a certain concentration, and ozone may be generated. For this reason, this laser processing apparatus 1 includes O2It is preferable to provide a sensor 96 or the like. O2If there is a sensor 96, O displayed on it2Based on the concentration, the flow rate of the nitrogen gas supplied to the light shielding case 54 can be adjusted by the flow rate adjusting valve 82, which is economical without wasting nitrogen gas. In addition, O2The sensor 96 is preferably provided inside the housing case 58. This is because in the storage case 58, the door is often opened and closed because the substrate 2 is placed on the sample stage 64 and the like, and thus the exposure to oxygen is most frequent compared to the inside of the cylindrical member 56 and the microscope 10. Because.
[0037]
In this embodiment, O2As the sensor 96, a sensor employing a diaphragm galvanic system is used. This O2The sensor 96 detects the diaphragm in an electrolyte solution having an anode and a cathode.2This is based on the fact that current flows when the light passes through. O2As the sensor 96, ionized O, such as a zirconia type, is used.2Detecting ionic conductivity when molecules penetrate the ceramic interior, O2For example, a light wave interference method for measuring a change in interference fringes of light accompanying a change in optical refractive index due to density may be used.
[0038]
As shown in FIGS. 2 and 4, in order to use nitrogen gas more economically, O2A control unit 98 that controls the laser oscillator 16 and the flow rate adjusting valve 82 described above may be provided based on the output of the sensor 96. In order to operate the control unit 98, the protective cover 84 is provided with an operation panel 100.
[0039]
The control unit 98 is O2O in the housing case 58 detected by the sensor 962Concentration value is predetermined O2If the concentration value is equal to or higher than the concentration value (hereinafter referred to as a specified value), the flow rate adjustment valve 82 is controlled to2Nitrogen gas is allowed to flow at the maximum flow rate until the concentration value reaches the specified value. Further, the control unit 98 is connected to the O in the housing case 58.2If the concentration reaches the specified value, the O2The flow rate adjustment valve 82 is controlled so as to maintain the concentration, and the consumption of nitrogen gas is minimized. At this time, adjustment of the flow rate of nitrogen gas by the control unit 98 is performed by feedback control.
[0040]
In addition, the control unit 98 is O2O in the housing case 58 detected by the sensor 962The laser oscillator 16 is controlled based on the density value. O in the storage case 582When the concentration is equal to or higher than the specified value, the interlock is activated to lock the oscillation operation of the laser oscillator 16. O in the storage case 582When the concentration is smaller than the specified value, the oscillation operation of the laser oscillator 16 is unlocked.
[0041]
In the housing case 58, the control unit 98 controls the flow rate adjustment valve 82 based on the output of a door opening / closing sensor (not shown) attached to the door of the housing case 58. In this case, when the control unit 98 detects that the door is opened by the door opening / closing sensor, the control unit 98 controls the flow rate adjustment valve 82 to stop the supply of nitrogen gas.
[0042]
In the above configuration, an example of the procedure for actually processing the substrate 2 will be described.
[0043]
First, after opening the access panel 90 of the protective cover 84 and further opening the door of the housing case 58, the substrate 2 is placed on the sample stage 64 of the microscope 10. When the substrate 2 is placed on the sample stage 64, the epi-illumination light source 66 is turned on. At this time, the state of the surface of the substrate 2 is observed by the TV monitor 70 connected to the CCD camera 72.
[0044]
Next, F irradiated to the surface of the substrate 22In order to know the shape and position of the laser light in advance, the mask illumination light source 52 is turned on and the slit pattern projected onto the surface of the substrate 2 is observed. Then, while watching the TV monitor 70, the controller 62 operates the XYZ stage 60 to determine the removal area on the substrate 2.
[0045]
Then, the vacuum pump 24 and the exhaust fan 88 are operated to exhaust the inside of the protective cover 84, and the inside of the protective cover 84 is brought into a negative pressure state. Subsequently, nitrogen gas is supplied from the gas supply source 80 by the flow rate adjusting valve 82. And O2The sensor 96 allows O2If the concentration falls below the specified value, F2Irradiate with laser light.
[0046]
FIG. 6 shows the F for the variable attenuator 42.2Laser beam incident angle and F2It is a graph which shows the relationship with the relative output of a laser beam. F2In irradiating the laser beam, first, depending on the type of material to be processed, based on FIG.2Adjust the relative output of the laser beam. As mentioned above, F2The relative output of the laser light can be adjusted by rotating the variable attenuator 42. Point A is the minimum F that can remove the silicon nitride protective film 2f.2The relative output of the laser beam is shown. Accordingly, when it is desired to remove the silicon nitride protective film 2f, F2The relative output of the laser beam may be made larger than the relative output corresponding to the point A.
[0047]
The point B is for the silicon dioxide interlayer insulating film 2d, and the point C is for the aluminum electrode films 2c and 2e. Again, F2Each material can be removed by setting the relative output of the laser light to be equal to or greater than the relative output of each point.
[0048]
The processing of the substrate 2 is started by first removing the silicon nitride protective film 2f on the uppermost layer of the substrate 2. In this case, the F ground is not processed to the aluminum ground electrode layer 2e immediately below the silicon nitride 2f.2The relative output of the laser beam is set between the relative output of point A and the relative output of point B. And the repetition frequency is 10 Hz, the pulse width is 2 nsec, the pulse energy is 1 mJ, and the peak output is 500 kW.2Oscillate laser light. At this time, F is applied to the silicon nitride protective film 2f.2When 30 pulses of laser light are irradiated, only the silicon nitride protective film 2f is removed, and the aluminum ground electrode 2e is exposed.
[0049]
Next, the exposed aluminum ground electrode layer 2e is removed. In this case, F2The relative output of the laser light is set to be equal to or higher than the relative output corresponding to the point C, and F is used under the same conditions as the silicon nitride protective film 2f is removed.2Oscillate laser light. At this time, F is applied to the aluminum ground electrode layer 2e.2When one or two pulses of laser light are irradiated, only the aluminum ground electrode layer 2e is removed, and the silicon dioxide interlayer insulating film 2d immediately below is exposed without being damaged.
[0050]
Then, the silicon dioxide interlayer insulating film 2d is removed. In this case, F2The relative output of the laser beam is set between the relative output of point B and the relative output of point C. Then, under the same conditions as the silicon nitride protective film 2f is removed, F2Oscillate laser light. At this time, F is applied to the silicon dioxide interlayer insulating film 2d.2When 50 pulses of laser light are irradiated, the target aluminum electrode layer 2c is exposed without being damaged.
[0051]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, according to the laser processing apparatus 1 which concerns on the said embodiment, besides glass nitride as a protective film, phosphorus glass and polyimide can be similarly removed, and as a metal film Titanium, chromium or tungsten can also be removed.
[0052]
In the above embodiment, F2In order to adjust the output of the laser beam, adjustment is performed by the variable attenuator 42. However, adjustment is performed by controlling the voltage applied in the laser oscillator 16 by the control unit 98, or by using filters having different transmittances. You can also.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, the laser processing apparatus according to the present invention is F2F emitting laser light2Since a laser oscillator is used, even a material having high bond dissociation energy that could not be removed by an ArF excimer laser or the like can be removed.
[0054]
In addition, since a replacement gas composed of an inert gas is introduced into the apparatus, the optical system constituting the apparatus is an O in air.2F2It is not damaged by the ozone generated when the laser light is absorbed. Therefore, the lifetime of the device can be extended.
[0055]
Furthermore, since the light shielding case has a double structure covered with a protective cover and the inside of the light shielding case and the inside of the protective cover are covered with an inert gas, the light shielding case does not need to have high sealing performance. Therefore, an inexpensive and simple device can be manufactured.
[0056]
In addition, laser processing equipment has O2This sensor is installed2Since the supply amount of the inert gas from the gas supply source can be adjusted based on the oxygen concentration value of the sensor, the inert gas can be used efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate with an integrated circuit applied to a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the laser processing apparatus of FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows F against oxygen concentration.2It is a graph which shows the light guide rate of a laser beam.
FIG. 6 shows F for variable attenuator.2Laser beam incident angle and F2It is a graph showing the relationship with the relative output of a laser beam.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser processing apparatus, 2 ... Board | substrate (workpiece), 10 ... Microscope (light-shielding case), 12 ... Light guide optical system, 16 ... F2Laser oscillator 24 ... exhaust fan (exhaust means) 54 ... light shielding case 56 ... cylindrical member (light shielding case) 58 ... accommodating case (light shielding case) 72 ... CCD camera (imaging means) 80 ... gas supply source 84 ... Protective cover, 94 ... Gas outlet, 96 ... O2sensor.

Claims (5)

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、
レーザー光を発するFレーザー発振器と、
前記Fレーザー発振器からのF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F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、
前記遮光ケースの内部に不活性ガスを供給し、前記遮光ケースの内部を加圧状態と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の内部に導かれたガスを前記保護カバーの外部に排出し、前記保護カバーの内部を負圧状態とする排気手段と、
を備えることを特徴とするレーザー加工装置。
In a laser processing apparatus for processing the workpiece by irradiating the workpiece with laser light,
And F 2 laser oscillator which emits a F 2 laser light,
A light guide optical system for guiding F 2 laser light from the F 2 laser oscillator to the workpiece;
A light shielding case in which the light guide optical system is housed and a gas discharge port for discharging gas is formed;
A protective cover that houses the F 2 laser oscillator and the shielding case therein,
Supplying an inert gas into the shielding case, a gas supply means for the interior of the light shielding case and pressurized state,
And exhaust means for the said guided from the gas outlet to the interior of the protective cover gas shielding case is discharged to the outside of the protective cover, the inside of the protective cover and the negative pressure state,
A laser processing apparatus comprising:
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。  The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the light shielding case includes an oxygen sensor therein, and an amount of inert gas supplied from the gas supply source is determined based on an output of the oxygen sensor. . 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。  The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the light shielding case includes a microscope for observing the workpiece. 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。  The laser processing apparatus according to claim 3, wherein an imaging unit for imaging the workpiece is attached to the microscope. 前記遮光ケースは、一端が前記FOne end of the light shielding case is the F 2 レーザー発振器を含むレーザ装置のケースに接続され、他端が前記顕微鏡に接続される筒状部材と、前記顕微鏡の一部を囲む収容ケースとを更に備えており、前記筒状部材に、不活性ガスを供給するためのガス供給口が形成され、前記収容ケースに前記ガス排出口が形成されていることを特徴とする請求項3に記載のレーザ加工装置。A cylindrical member connected to a case of a laser device including a laser oscillator and having the other end connected to the microscope; and a housing case surrounding a part of the microscope; The laser processing apparatus according to claim 3, wherein a gas supply port for supplying gas is formed, and the gas discharge port is formed in the housing case.
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