(57)【要約】【課題】高い加工精度を保ちながら装置構成を小型化し得るようにする。【解決手段】基板修理装置２０は、小型の構成でなる短パルス光源装置１のレーザ制御部２から半導体レーザ３へパルス状のレーザ駆動信号ＳＤを供給させることにより、当該半導体レーザ３から特異ピーク光ＬＥＰを出力させ、当該特異ピーク光ＬＥＰを配線基板１００の配線材１００Ｗに形成されている短絡箇所ＳＨへ集光して照射することにより、比較的小型の構成で、一般的なピコ秒レーザやフェムト秒レーザを用いた場合と同様に、短絡箇所ＳＨを適切に破壊することができる。【選択図】図２４
2010118405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、
所定の配線パターンと共に不要な不要パターンが形成されている配線基板に対し、上記半導体レーザから出射された上記レーザ光を集光して照射するレーザ照射部と、
上記レーザ光の焦点を上記不要パターンに合わせるよう、上記レーザ照射部と上記配線基板との相対的な位置を決定する位置決め部と
を有する配線基板修理装置。
【請求項２】
上記位置決め部は、
上記配線基板を固定する基板固定台と、
上記基板固定台に対し上記半導体レーザ及び上記レーザ照射部を一体に移動させる移動部と
を有する請求項１に記載の配線基板修理装置。
【請求項３】
上記位置決め部は、
上記配線基板を撮像する撮像部をさらに有し、
上記移動部は、
上記半導体レーザ及び上記照射部に加え上記撮像部を一体に移動させる
請求項２に記載の配線基板修理装置。
【請求項４】
パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスを所定の半導体レーザへ供給することにより、光強度特性にパルス状の特異ピークが表れる特異出力光をレーザ光として出射させる出射ステップと、
所定の配線パターンと共に不要な不要パターンが形成されている配線基板に対し、上記半導体レーザから出射された上記レーザ光を所定のレーザ照射部により集光して照射する照射ステップと、
上記レーザ光の焦点を上記不要パターンに合わせるよう、上記レーザ照射部と上記配線基板との相対的な位置を決定する位置決めステップと
を有する配線基板修理方法。
【請求項５】
上記配線基板の上記配線パターンは、
上記特異出力光の波長における光の反射率が０．５未満となる材料を含む
請求項４に記載の配線基板修理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板修理装置及び配線基板修理方法に関し、例えば半導体や液晶パネル等の高密度な配線基板を修理する配線基板修理装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体や液晶パネル等のような高密度な配線基板の製造過程においては、その製造原理上、配線同士の短絡や配線パターンの欠損などの不良箇所が発生する場合があった。
【０００３】
そこで、特に配線同士の不要な短絡については、レーザを用いて当該短絡箇所を除去することにより修理する配線基板修理装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−９６０７７公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、かかる配線基板修理装置では、ピコ秒やフェムト秒といった極めて短いパルス幅でレーザ光を出力するパルスレーザ（いわゆるピコ秒レーザ又はフェムト秒レーザ）が用いられている。
【０００５】
かかるパルスレーザは、短絡箇所を切断し得るような、比較的高い出力レベルのレーザ光を出力する必要があるため、その駆動回路等を含めた装置構成が比較的大型になり、また複雑なものになってしまう。
【０００６】
これに伴い、配線基板修理装置も大型化してしまい、その構成が複雑化してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高い加工精度を保ちながら装置構成を小型化し得る配線基板修理装置及び配線基板修理方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明の配線基板修理装置においては、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、所定の配線パターンと共に不要な不要パターンが形成されている配線基板に対し、半導体レーザから出射されたレーザ光を集光して照射するレーザ照射部と、レーザ光の焦点を不要パターンに合わせるよう、レーザ照射部と配線基板との相対的な位置を決定する位置決め部とを設けるようにした。
【０００９】
本発明の配線基板修理装置では、半導体レーザからパルス状のレーザ光を出射することにより、一般的なピコ秒レーザ又はフェムト秒レーザを用いる場合と比較して、レーザ光源に係る構成を小型化できる。
【００１０】
また本発明の配線基板修理方法においては、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスを所定の半導体レーザへ供給することにより、光強度特性にパルス状の特異ピークが表れる特異出力光をレーザ光として出射させる出射ステップと、所定の配線パターンと共に不要な不要パターンが形成されている配線基板に対し、半導体レーザから出射されたレーザ光を所定のレーザ照射部により集光して照射する照射ステップと、レーザ光の焦点を不要パターンに合わせるよう、レーザ照射部と配線基板との相対的な位置を決定する位置決めステップとを設けるようにした。
【００１１】
本発明の配線基板修理方法では、半導体レーザからパルス状のレーザ光を出射することにより、一般的なピコ秒レーザ又はフェムト秒レーザでなるパルスレーザを用いる場合と比較して、レーザに係る構成を小型化できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体レーザからパルス状のレーザ光を出射することにより、一般的なピコ秒レーザ又はフェムト秒レーザでなるパルスレーザを用いる場合と比較して、レーザに係る構成を小型化できる。かくして本発明は、高い加工精度を保ちながら装置構成を小型化し得る配線基板修理装置及び配線基板修理方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．半導体レーザの動作原理
２．第１の実施の形態（半導体修理装置）
３．第２の実施の形態（液晶パネル修理装置）
４．他の実施の形態
【００１４】
＜１．半導体レーザの動作原理＞
［１−１．短パルス光源装置の構成］
図１は本実施の形態による短パルス光源装置１の全体構成を示している。この短パルス光源装置１は、レーザ制御部２と半導体レーザ３とから構成されている。
【００１５】
半導体レーザ３は、半導体発光を利用する一般的な半導体レーザ（例えばソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３）でなる。レーザ制御部２は、半導体レーザ３に供給する駆動信号Ｄ１を制御することにより、当該半導体レーザ３からパルス状のレーザ光ＬＬを出力させるようになされている。
【００１６】
レーザ制御部２は、所定のタイミングで複数種類のパルス状の信号を生成するパルス信号発生器４及び半導体レーザ３を駆動する駆動回路６により構成されている。
【００１７】
パルス信号発生器４は、その内部で所定の周期ＴＳの矩形波でなる同期信号ＳＳを生成しており、当該同期信号ＳＳに基づいたタイミングで動作すると共に、当該同期信号ＳＳを外部の測定装置等（図示せず）へ供給し得るようになされている。
【００１８】
またパルス信号発生器４は、図２（Ａ）に示すように、周期ＴＳごとにパルス状に変化するパルス信号ＳＬを生成し、これを駆動回路６へ供給する。このパルス信号ＳＬは、駆動回路６に対し、半導体レーザ３へ電源を供給すべきタイミング、期間及び電圧レベルの大きさを示している。
【００１９】
駆動回路６は、パルス信号ＳＬを基に、図２（Ｂ）に示すようなレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。
【００２０】
このとき駆動回路６は、パルス信号ＳＬを所定の増幅率で増幅することによりレーザ駆動信号ＳＤを生成する。このためレーザ駆動信号ＳＤのピーク電圧ＶＤは、パルス信号ＳＬのピーク電圧ＶＬに応じて変化することになる。因みにレーザ駆動信号ＳＤは、駆動回路６の増幅特性により、その波形が歪まされている。
【００２１】
また駆動回路６は、外部からパルス信号ＳＬの供給を受けた場合にも、当該パルス信号ＳＬを所定の増幅率で増幅することによりレーザ駆動信号ＳＤを生成するようになされている。
【００２２】
半導体レーザ３は、レーザ駆動信号ＳＤの供給を受けると、図２（Ｃ）に示すように、光強度ＬＴをパルス状に変化させながらレーザ光ＬＬを出射する。以下では、レーザ光をパルス状に出射することを「パルス出力する」と表記する。
【００２３】
このように短パルス光源装置１は、レーザ制御部２の制御により、他の光学部品等を用いることなく、半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを直接的にパルス出力するようになされている。
【００２４】
［１−２．緩和振動モードによるレーザ光のパルス出力］
ところで、一般にレーザの特性は、いわゆるレート方程式により表されることが知られている。例えば、閉込係数Γ、光子寿命τｐｈ［ｓ］、キャリア寿命τｓ［ｓ］、自然放出結合係数Ｃｓ、活性層厚ｄ［ｍｍ］、電荷素量ｑ［Ｃ］、最大利得ｇmax、キャリア密度Ｎ、光子密度Ｓ、注入キャリア密度Ｊ、光速ｃ［ｍ／ｓ］、透明化キャリア密度Ｎ０、群屈折率ｎｇ及び面積Ａｇを用いると、レート方程式は次に示す（１）式のように表される。
【００２５】
【数１】
2010118405.tif 000003
【００２６】
次に、（１）式のレート方程式を基に、注入キャリア密度Ｊと光子密度Ｓとの関係を算出した結果を図３のグラフに示し、注入キャリア密度Ｊとキャリア密度Ｎとの関係を算出した結果を図４のグラフに示す。
【００２７】
因みにこれらの算出結果は、閉込係数Γ＝０．３、光子寿命τｐｈ＝１ｅ−１２［ｓ］、キャリア寿命τｓ＝１ｅ−９［ｓ］、自然放出結合係数Ｃｓ＝０．０３、活性層厚ｄ＝０．１［μｍ］、電荷素量ｑ＝１．６ｅ−１９［Ｃ］、及び面積Ａｇ＝３ｅ−１６［ｃｍ２］として得られたものである。
【００２８】
図４に示したように、一般的な半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊ（すなわちレーザ駆動信号ＳＤ）の増大に応じてキャリア密度Ｎが飽和状態の少し手前となる飽和前点Ｓｌにおいて、発光を開始する。
【００２９】
また図３に示したように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊの増大に伴って光子密度Ｓ（すなわち光強度）を増大させる。さらに図３と対応する図５に示すように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊのさらなる増大に伴って、光子密度Ｓをさらに増大させることがわかる。
【００３０】
次に、図５に示した特性曲線上に、注入キャリア密度Ｊが比較的大きいポイントＰＴ１、及び当該ポイントＰＴ１よりも注入キャリア密度Ｊが順次小さくなるポイントＰＴ２及びＰＴ３をそれぞれ選定した。
【００３１】
続いて、ポイントＰＴ１、ＰＴ２及びＰＴ３における、レーザ駆動信号ＳＤの印加を開始してからの、光子密度Ｓが変化する様子を算出した結果を図６、図７及び図８にそれぞれ示す。因みに、注入キャリア密度Ｊの大きさは半導体レーザに供給されるレーザ駆動信号ＳＤの大きさに対応しており、また光子密度Ｓの大きさは光強度の大きさに対応している。
【００３２】
図６に示すように、ポイントＰＴ１において、光子密度Ｓは、いわゆる緩和振動により大きく振動してその振幅が大きくなり、かつ振幅の周期（すなわち極小値から極小値まで）となる振動周期ｔａが約６０［ｐｓ］と小さいことが確認された。また光子密度Ｓの値は、発光開始直後に出現する第１波の振幅が最も大きく、第２波、第３波と徐々に減衰し、やがて安定している。
【００３３】
このポイントＰＴ１の光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約３×１０１６と、光子密度Ｓが安定したときの値である安定値（約１×１０１６）の約３倍であった。
【００３４】
ここで、レーザ駆動信号ＳＤを印加し始めてから発光を開始するまでの時間を発光開始時間τｄとすると、（１）式に示したレート方程式から当該発光開始時間τｄを算出することができる。
【００３５】
すなわち、発振以前に光子密度Ｓ＝０であったとすると、（１）式における上段の式は、次式のように表すことができる。
【００３６】
【数２】
2010118405.tif 000004
【００３７】
ここでキャリア密度Ｎをスレショールド値Ｎｔｈとすると、発光開始時間τｄを次式のように表すことができる。
【００３８】
【数３】
2010118405.tif 000005
【００３９】
このように発光開始時間τｄは、注入キャリア密度Ｊに反比例することがわかる。
【００４０】
図６に示すように、ポイントＰＴ１では、（３）式から発光開始時間τｄが約２００［ｐｓ］と算出される。このポイントＰＴ１では、半導体レーザに大きな電圧値でなるレーザ駆動信号ＳＤを印加しているため、当該レーザ駆動信号ＳＤを印加し始めてから発光を開始するまでの発光開始時間τｄも短くなっている。
【００４１】
図７に示すように、ポイントＰＴ１よりもレーザ駆動信号ＳＤの値が小さいポイントＰＴ２では、明確な緩和振動を生じているものの、ポイントＰＴ１と比して振動の振幅が小さくなり、且つ振動周期ｔａが約１００［ｐｓ］と大きくなった。
【００４２】
またポイントＰＴ２の場合、（３）式から算出される発光開始時間τｄは約４００［ｐｓ］となり、ポイントＰＴ１と比較して大きくなった。このポイントＰＴ２では、光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約８×１０１５となり、安定値（約４×１０１５）の約２倍であった。
【００４３】
図８に示すように、ポイントＰＴ２よりも供給したレーザ駆動信号ＳＤの値がさらに小さいポイントＰＴ３では、緩和振動が殆どみられなかった。またポイントＰＴ３の場合、（３）式から算出される発光開始時間τｄは約１［ｎｓ］となり、比較的長いことが確認された。このポイントＰＴ３の光子密度Ｓにおける最大値は安定値とほぼ同一であり、約１．２×１０１５であった。
【００４４】
ところで一般的なレーザ光源では、半導体レーザに対してポイントＰＴ３のように緩和振動の殆どみられない比較的低い電圧のレーザ駆動信号ＳＤを印加するようになされている。すなわち一般的なレーザ光源は、レーザ光の出射開始直後における光強度の変動幅を小さく抑えることにより、レーザ光ＬＬの出力を安定させるようになされている。
【００４５】
以下では、短パルス光源装置１において、半導体レーザ３に比較的低い電圧でなるレーザ駆動信号ＳＤを供給することにより、緩和振動を生じず安定した光強度でなるレーザ光ＬＬを出力する動作モードを、通常モードと呼ぶ。また、この通常モードにおいて半導体レーザ３に供給するレーザ駆動信号ＳＤの電圧を通常電圧ＶＮと呼び、当該半導体レーザ３から出力されたレーザ光ＬＬを通常出力光ＬＮと呼ぶ。
【００４６】
これに加えて本実施の形態による短パルス光源装置１は、ポイントＰＴ１及びＰＴ２の場合のように、比較的高い電圧のレーザ駆動信号ＳＤが供給されることにより、光強度特性に緩和振動を生じさせる動作モード（以下、これを緩和振動モードと呼ぶ）を有している。
【００４７】
この緩和振動モードの場合、短パルス光源装置１は、レーザ駆動信号ＳＤの電圧Ｖ（以下これを振動電圧ＶＢと呼ぶ）を通常電圧ＶＮよりも高めることになる（例えば１．５倍以上）。この結果、短パルス光源装置１は、レーザ光の瞬間的な光強度ＬＴの最大値を、通常モードの場合よりも増大させることができる。
【００４８】
すなわち短パルス光源装置１は、緩和振動モードで動作する場合、半導体レーザ３に対して比較的高い振動電圧ＶＢを供給することにより、当該振動電圧ＶＢに応じた大きな光強度でなるレーザ光ＬＬを出射することができる。
【００４９】
これを別の観点から見れば、半導体レーザ３は、振動電圧ＶＢでなるレーザ駆動信号ＳＤが印加されることにより、通常電圧ＶＮを印加していた従来と比較して、レーザ光ＬＬの光強度を大幅に増加させることが可能となる。
【００５０】
例えば半導体レーザは、ポイントＰＴ１において緩和振動の第１波による光子密度Ｓが約３×１０１６であり、通常電圧ＶＤＮを印加した場合を示すポイントＰＴ３の場合（約１．２×１０１５）と比して、半導体レーザ３の光強度を２０倍以上に増大させることが可能となる。
【００５１】
実際上、一般的な半導体レーザ（ソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３ＶＦ）に対して、比較的高い電圧のレーザ駆動信号ＳＤを印加した時に測定された光強度特性の波形を図９に示す。なお図９では、半導体レーザに対して矩形のパルス状でなるレーザ駆動信号ＳＤを供給し、その結果得られたレーザ光ＬＬの光強度特性の波形を示している。
【００５２】
この図９から、図６及び図７において光子密度Ｓの算出結果としてみられた緩和振動が、実際の光強度の変化としても生じていることが確認された。
【００５３】
ここで、半導体レーザ３に供給するレーザ駆動信号ＳＤとレーザ光ＬＬの光強度との関係について、詳細に検討する。
【００５４】
図１０（Ａ）は、図７と同様、光子密度Ｓの時間変化の様子を示している。例えば図１０（Ｂ）に示すように、短パルス光源装置１のレーザ制御部２は、緩和振動を生じさせるのに十分な振動電圧ＶＢ１でなるパルス状のレーザ駆動信号ＳＤを半導体レーザ３に供給する。
【００５５】
このときレーザ制御部２は、レーザ駆動信号ＳＤを、発光開始時間τｄに緩和振動の振動周期ｔａを加算した時間（すなわちτｄ＋ｔａ、以下これを供給時間τＰＤと呼ぶ）に亘ってローレベルからハイレベルに立ち上げることにより、矩形状のパルス信号とする。
【００５６】
なお説明の都合上、レーザ駆動信号ＳＤのうちパルス状に立ち上がっている部分を駆動パルスＰＤ１と呼ぶ。
【００５７】
この結果半導体レーザ３は、図１０（Ｃ）に示すように、緩和振動における第１波の部分のみに相当するパルス状のレーザ光ＬＬ（以下、これを振動出力光ＬＢと呼ぶ）を出射することができる。
【００５８】
このときレーザ制御部２は、パルス状でなる駆動パルスＰＤを供給しているため、高い振動電圧ＶＢの印加時間を比較的短く抑えることができ、半導体レーザ３の平均消費電力を低下させて過発熱などによる当該半導体レーザ３の不具合や破壊を防止させることができる。
【００５９】
一方レーザ制御部２は、図１０（Ｄ）に示すように、緩和振動を生じさせ得る程度に高い電圧であり、且つ振動電圧ＶＢ１よりも低い振動電圧ＶＢ２でなる駆動パルスＰＤ２を半導体レーザ３へ供給し得るようにもなされている。
【００６０】
この場合半導体レーザ３は、図１０（Ｅ）に示すように、駆動パルスＰＤ１が供給された場合と比較して光強度の小さい振動出力光ＬＢを出射することができる。
【００６１】
このように短パルス光源装置１は、レーザ制御部２から比較的高い振動電圧ＶＢでなる駆動パルスＰＤ（すなわち駆動パルスＰＤ１又はＰＤ２）を半導体レーザ３へ供給する緩和振動モードで動作し得るようになされている。このとき短パルス光源装置１は、光強度が緩和振動によりパルス状に変化する振動出力光ＬＢを出射し得るようになされている。
【００６２】
［１−３．特異モードによるレーザ光のパルス出力］
さらに短パルス光源装置１は、通常モード及び緩和振動モードに加えて、振動電圧ＶＢよりも高い特異電圧ＶＥでなる駆動パルスＰＤを半導体レーザ３に供給する特異モードで動作するようにもなされている。
【００６３】
このとき短パルス光源装置１は、半導体レーザ３から振動出力光ＬＢよりもさらに大きな光強度でなるレーザ光ＬＬをパルス出力し得るようになされている。
【００６４】
［１−３−１．光測定装置の構成］
ここでは、短パルス光源装置１から出射されたレーザ光ＬＬを測定及び分析する光測定装置１１（図１１）を用いることにより、短パルス光源装置１における駆動パルスＰＤの電圧Ｖを変化させた場合のレーザ光ＬＬの光強度を測定する実験を行った。
【００６５】
光測定装置１１は、短パルス光源装置１の半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを出射させ、これをコリメータレンズ１２へ入射させる。
【００６６】
続いて光測定装置１１は、レーザ光ＬＬをコリメータレンズ１２によって発散光から平行光に変換して集光レンズ１５へ入射させ、さらに集光レンズ１５によって集光させる。
【００６７】
その後光測定装置１１は、レーザ光ＬＬを光サンプルオシロスコープ１６（浜松ホトニクス株式会社製、Ｃ８１８８−０１）へ供給することにより、当該レーザ光ＬＬの光強度を測定し、その時間変化を光強度特性ＵＴ（後述する）として示すようになされている。
【００６８】
また光測定装置１１は、レーザ光ＬＬを光スペクトラムアナザイザ１７（株式会社エーディーシー製、Ｑ８３４１）へ供給することにより、当該レーザ光ＬＬの波長を分析し、その分布特性を波長特性ＵＷ（後述する）として示すようになされている。
【００６９】
また光測定装置１１は、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１５の間にパワーメータ１４（株式会社エーディーシー製、Ｑ８２３０）が設置されており、当該パワーメータ１４によりレーザ光ＬＬの光強度ＬＴを測定するようになされている。
【００７０】
さらに光測定装置１１は、必要に応じて、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１５の間にＢＰＦ（Band Pass Filter）１３を設置し得るようにもなされている。このＢＰＦ１３は、レーザ光ＬＬにおける特定波長成分の透過率を低減させることができる。
【００７１】
［１−３−２．設定パルスと駆動パルスとの関係］
ところで短パルス光源装置１では、実際に生成されるパルス信号ＳＬやレーザ駆動信号ＳＤ等がいわゆる高周波信号であることから、それぞれの波形が理想的な矩形波から変形した、いわゆる「なまった」波形となることが予想される。
【００７２】
そこで、パルス信号発生器４に対し、図１２（Ａ）に示すように、パルス幅Ｗｓが１．５［ｎｓ］でなる矩形状の設定パルスＰＬｓを含むパルス信号ＳＬを出力するよう設定した。このパルス信号ＳＬを所定の測定装置により測定したところ、図１２（Ｂ）に示すような測定結果が得られた。
【００７３】
図１２（Ｂ）のパルス信号ＳＬにおいて、設定パルスＰＬｓに対応して生成されるパルス（以下、これを生成パルスＰＬと呼ぶ）の半値幅である生成信号パルス半値幅ＰＬｈａｌｆは、約１．５［ｎｓ］であった。
【００７４】
また、パルス信号発生器４から駆動回路６に対し上述したパルス信号ＳＬを供給した際に、当該駆動回路６から半導体レーザ３に実際に供給されたレーザ駆動信号ＳＤについても同様に測定したところ、図１２（Ｃ）に示すような測定結果が得られた。
【００７５】
このレーザ駆動信号ＳＤにおいて、生成パルスＰＬに対応して出現するパルス（すなわち駆動パルスＰＤ）の半値幅である駆動パルス半値幅ＰＤｈａｌｆは、生成パルスＰＬの信号レベルに応じて約１．５［ｎｓ］〜約１．７［ｎｓ］の範囲で変化した。
【００７６】
このときの生成パルスＰＬの最大電圧値に対する駆動パルスＰＤにおける電圧パルス半値幅ＰＤｈａｌｆの関係、及び当該生成パルスＰＬの最大電圧値に対する駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘの関係を、図１３に重ねて示す。
【００７７】
この図１３から、駆動回路６へ供給される生成パルスＰＬの最大電圧値が増加するに連れ、当該駆動回路６から出力されるレーザ駆動信号ＳＤにおける駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘも増加することが分かる。
【００７８】
また図１３から、駆動回路６へ供給される生成パルスＰＬの最大電圧値が増加するに連れ、駆動パルスＰＤの駆動パルス半値幅ＰＤｈａｌｆも徐々に増加することが分かる。
【００７９】
このことを換言すると、短パルス光源装置１は、一定のパルス幅でなる設定パルスＰＬｓをパルス信号発生器４に設定した場合であっても、駆動回路６に供給する生成パルスＰＬの最大電圧値を変化させることにより、当該駆動回路６から出力されるレーザ駆動信号ＳＤにおける駆動パルスＰＤのパルス幅及び電圧値を変化させることができる。
【００８０】
［１−３−３．駆動パルスの電圧と出力されるレーザ光との関係］
そこで、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを様々な値に設定した場合について、当該駆動パルスＰＤに応じて半導体レーザ３から出力されるレーザ光ＬＬの光強度を、光測定装置１１（図１１）の光サンプルオシロスコープ１６によりそれぞれ測定した。
【００８１】
図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、この測定の結果を示す。なおこの図１４において、時間軸（横軸）は相対的な時間を表しており、絶対的な時間を表していない。またこの測定においては、ＢＰＦ１３は設置されていない。
【００８２】
図１４（Ａ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１には、比較的幅広い小さな出力ピーク（時間１５５０［ｐｓ］近傍）が１つのみ確認され、緩和振動による振動は見られなかった。すなわち光強度特性ＵＴ１は、短パルス光源装置１が通常モードで動作し半導体レーザ３から通常出力光ＬＮを出力していることを表している。
【００８３】
また図１４（Ａ）に示したように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ２には、緩和振動による複数のピークが確認された。すなわち光強度特性ＵＴ２は、短パルス光源装置１が緩和振動モードで動作し半導体レーザ３から振動出力光ＬＢを出力していることを表している。
【００８４】
一方、図１４（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］、２２．０［Ｖ］、２６．０［Ｖ］及び２９．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ３、ＵＴ４、ＵＴ５及びＵＴ６には、比較的早い時間に先頭のピークとして表れるピーク部分と、その後細かい振動を伴い緩やかに減衰するスロープ部分が確認された。
【００８５】
光強度特性ＵＴ３、ＵＴ４、ＵＴ５及びＵＴ６は、先頭のピーク部分の後に大きなピークが表れていないことから、第１波に続いて第２波、第３波のピークを有する緩和振動モードによる光強度特性ＷＴ２（図１４（Ａ））と比較して、波形の傾向が明らかに異なっている。
【００８６】
因みに、光測定装置１１の光サンプルオシロスコープ１６における解像度が約３０［ｐｓ］以上であるため図１４等には表われていないが、別途ストリークカメラを用いた実験により、先頭ピーク部分のピーク幅（半値幅）は、約１０［ｐｓ］であることが確認された。
【００８７】
このように光サンプルオシロスコープ１６における解像度が低いため、光測定装置１１では、必ずしも正しい光強度ＬＴを測定できていない可能性がある。この場合、図１４等における先頭ピーク部分の最大光強度は、実際の値よりも低く表われることになる。
【００８８】
次に、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときのレーザ光ＬＬについて、さらに詳細に分析する。
【００８９】
ここでは、光測定装置１１を用い、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときに半導体レーザ３から出射されるレーザ光ＬＬについて、その光強度特性ＵＴ及び波長特性ＵＷを光サンプルオシロスコープ１６及び光スペクトラムアナライザ１７によりそれぞれ測定した。
【００９０】
図１５〜図１９は、この測定の結果をそれぞれ示す。因みに図１５（Ａ）〜図１９（Ａ）では、光スペクトラムアナライザ１７により測定したレーザ光ＬＬの波長特性ＵＷ（すなわち波長ごとに分解した結果）を表している。また図１５（Ｂ）〜図１９（Ｂ）は、図１４と同様に、光サンプルオシロスコープ１６により測定したレーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ（すなわち時間変化の様子）を示している。この測定において、ＢＰＦ１３は設置されていない。
【００９１】
図１５（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１１波形にはピークが１個のみ確認された。このことから、このとき短パルス光源装置１は通常モードで動作しており、当該レーザ光ＬＬは通常出力光ＬＮであるといえる。
【００９２】
また図１５（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１１には、波長約４０４［ｎｍ］に１個のピークのみが確認された。このことから、このレーザ光ＬＬの波長は約４０４［ｎｍ］であることがわかる。
【００９３】
図１６（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１２には比較的大きなピークが複数確認された。このことから、このとき短パルス光源装置１は緩和振動モードで動作しており、当該レーザ光ＬＬは振動出力光ＬＢであるといえる。
【００９４】
また図１６（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１２には、波長約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］に２個のピークが確認された。このことから、このレーザ光ＬＬの波長は約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］であることがわかる。
【００９５】
図１７（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１３には、先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。
【００９６】
このとき図１７（Ａ）に示すように、波長特性ＵＷ１３には、約４０４［ｎｍ］及び約４０８［ｎｍ］に２個のピークが確認された。この波長特性ＵＷ１３では、緩和振動モードで確認された約４０６［ｎｍ］のピークが長波長側へ２［ｎｍ］移動しており、さらに３９８［ｎｍ］近傍が僅かに盛り上がっていることが確認された。
【００９７】
図１８（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１４には、先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。
【００９８】
また図１８（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１４では、約３９８［ｎｍ］と約４０３［ｎｍ］に２個の大きなピークが確認された。この波長特性ＵＷ１４では、波長特性ＵＷ１３（図１７（Ａ））と比較して、約４０８［ｎｍ］のピークが非常に小さくなっており、その代わりに約３９８［ｎｍ］に大きなピークが形成されていることが確認された。
【００９９】
図１９（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが３８．４［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１５には先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が明確に見られた。
【０１００】
また図１９（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１５では、約３９８［ｎｍ］及び約４０４［ｎｍ］に２個のピークが確認された。この波長特性ＵＷ１５は、波長特性ＵＷ１４（図１８（Ａ））と比較すると、約４０８［ｎｍ］のピークが完全に消失しており、また約３９８［ｎｍ］に明確なピークが形成されていることが確認された。
【０１０１】
これらのことから、短パルス光源装置１では、振動電圧ＶＢよりも大きな特異電圧ＶＥ（すなわち最大電圧値Ｖｍａｘ）でなる駆動パルスＰＤを半導体レーザ３に供給したことにより、振動出力光ＬＢとはその波形及び波長の異なるレーザ光ＬＬを出力し得ることが確認された。またこのレーザ光ＬＬの発光開始時間τｄは、上述したレート方程式から導かれる（３）式とは一致しなかった。
【０１０２】
ここでレーザ光ＬＬの波長に着目する。レーザ光ＬＬは、最大電圧値Ｖｍａｘが高くなるにつれて通常出力光ＬＮ（図１５）から振動出力光ＬＢ（図１６）へと変化し、さらに当該振動出力光ＬＢからその波長を変化させる。
【０１０３】
具体的に振動出力光ＬＢ（図１６）は、その波長特性ＵＷ１２において、通常出力光ＬＮとほぼ同等の波長（通常出力光ＬＮの波長から±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮよりも約３［ｎｍ］（３±２［ｎｍ］以内）長波長側にピークを有する。
【０１０４】
これに対して図１９に示したレーザ光ＬＬは、その波長特性ＵＷ１５において、通常出力光ＬＮとほぼ同等の波長（通常出力光ＬＮの波長から±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮよりも約６［ｎｍ］（６±２［ｎｍ］以内）短波長側にピークを有する。
【０１０５】
そこで以下では、図１９に示したようなレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＥと呼び、短パルス光源装置１において半導体レーザ３から当該特異出力光ＬＥを出力するような動作モードを特異モードと呼ぶ。
【０１０６】
［１−３−４．特異モードにおけるレーザ光の波長］
ところで、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のときの波長特性ＵＷ１３（図１７（Ａ））に対して最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のときの波長特性ＵＷ１４（図１８（Ａ））を比較すると、長波長側のピークは消失し、代りに短波長側のピークが出現している。
【０１０７】
すなわち波長特性ＵＷは、最大電圧値Ｖｍａｘの上昇に伴いレーザ光ＬＬが振動出力光ＬＢから特異出力光ＬＥへ変化する過程において、長波長側のピークが徐々に減少し、その代りに短波長側のピークが増大していくことがわかる。
【０１０８】
そこで、以下では、波長特性ＵＷにおいて短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積以上となるレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＥとし、当該波長特性ＵＷにおいて短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積未満となるレーザ光ＬＬを振動出力光ＬＢと定義する。
【０１０９】
因みに、図１８のように２つのピークが重複する場合には、通常出力光ＬＮの波長から６［ｎｍ］短波長側の波長を短波長側の中心波長とし、当該中心波長±３［ｎｍ］の範囲における面積を当該ピークの面積とする。
【０１１０】
従って、この定義により、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき（図１７）のレーザ光ＬＬは振動出力光ＬＢとなり、最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき（図１８）のレーザ光ＬＬは特異出力光ＬＥとなる。
【０１１１】
次に、光測定装置１１において短パルス光源装置１を特異モードで動作させ、光ビームＬＬ（すなわち特異出力光ＬＥ）の光強度特性ＵＴ１６及び波長特性ＵＷ１６を測定した。また、光測定装置１１にＢＰＦ１３を設置することにより光ビームＬＬにおける波長４０６±５［ｎｍ］の透過率を低下させるようにした状態で、同様に光強度特性ＵＴ１７及び波長特性ＵＷ１７を測定した。
【０１１２】
図２０に、光強度特性ＵＴ１６及び光強度特性ＵＴ１７を重ねて示す。この図２０からわかるように、ＢＰＦ１３が設置されたときの光強度特性ＵＴ１７は、光強度特性ＵＴ１６と比較して、ピーク部分の光強度が殆ど同等であったのに対し、スロープ部分の光強度が大きく減少した。
【０１１３】
このことは、スロープ部分の波長が約４０４［ｎｍ］であるためにＢＰＦ１３により光強度が減少したのに対し、ピーク部分の波長が約３９８［ｎｍ］であるためにＢＰＦ１３によっては光強度が減少しなかったことを表している。
【０１１４】
また図２１（Ａ）及び（Ｂ）に、波長特性ＵＷ１６及びＵＷ１７をそれぞれ示す。因みに図２１は、波長特性ＵＷ１６及びＵＷ１７をそれぞれ最大の光強度に応じて正規化しており、縦軸の光強度を相対値としている。
【０１１５】
波長特性ＵＷ１６（図２１（Ａ））では、光強度特性ＵＴ１６において大きな面積を有するスロープ部分に対応するように、波長４０４［ｎｍ］の光強度が波長３９８［ｎｍ］の光強度に比して大きくなっている。
【０１１６】
一方波長特性ＵＷ１７では、スロープ部分の減少に伴い、波長４０４［ｎｍ］の光強度と波長３９８［ｎｍ］の光強度とがほぼ同程度となった。
【０１１７】
このことからも、特異出力光ＬＥは、図２２に示す光強度特性ＵＴにおける特異スロープＥＳＬの波長が約４０４［ｎｍ］であり特異ピークＥＰＫの波長が約３９８［ｎｍ］であること、すなわちピーク部分の波長がスロープ部分の波長よりも短いことが分かった。
【０１１８】
これを換言すると、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴにおけるピーク部分は、通常出力光ＬＮの場合と比して、その波長が約６［ｎｍ］短波長側にシフトすることになる。因みに、他の実験において通常出力光ＬＮの波長が異なる他の半導体レーザを用いた場合であっても、同様の結果が得られた。
【０１１９】
また光測定装置１１において、半導体レーザ３としてソニー株式会社製ＳＬＤ３２３３を使用して特異出力光ＬＥを測定したところ、図２２に示すような光強度特性ＵＴ２０が得られた。
【０１２０】
このとき、特異出力光ＬＥにおけるピーク部分（以下これを特異ピークＥＰＫと呼ぶ）の光強度は、パワーメータ１４により測定したところ、約１２［Ｗ］であった。この約１２［Ｗ］という光強度は、振動出力光ＬＢにおける最大の光強度（約１〜２［Ｗ］）と比較して極めて大きい値といえる。因みに図２２では、光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いために、この光強度は表れていない。
【０１２１】
さらにストリークカメラ（図示せず）による分析の結果、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴは、特異ピークＥＰＫにおけるピーク幅が１０［ｐｓ］程度であり、振動出力光ＬＢにおけるピーク幅（約３０［ｐｓ］）と比較して小さくなることも確認された。因みに図２２では、光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いために、このピーク幅は表れていない。
【０１２２】
一方、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴにおけるスロープ部分（以下、これを特異スロープＥＳＬと呼ぶ）は、その波長が通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長と同一であり、最大の光強度は約１〜２［Ｗ］程度であった。
【０１２３】
ところで、レーザ制御部２（図１）は、パルス信号発生器４により数十［ｐｓ］程度のパルス幅でなるパルス信号ＳＬを生成し得れば良く、また駆動回路６によりパルス信号ＳＬにおけるピーク電圧を約１８〜４０［Ｖ］程度に増幅し得れば良い。
【０１２４】
すなわちレーザ制御部２は、パルス信号発生器４及び駆動回路６を比較的簡易な回路構成により実現することができる。このため短パルス光源装置１は、一般的なピコ秒レーザやフェムト秒レーザと比較して、全体を小型に構成することができる。
【０１２５】
このように短パルス光源装置１は、半導体レーザ３に対し振動電圧ＶＢよりもさらに高い特異電圧ＶＥでなるレーザ駆動信号ＳＤを供給する。これにより短パルス光源装置１は、光強度特性ＵＴにおいて特異ピークＥＰＫ及び特異スロープＥＳＬを順次出現させるような特異出力光ＬＥを半導体レーザ３から出射することができる。
【０１２６】
＜２．第１の実施の形態＞
［２−１．基板修理装置の構成］
次に、第１の実施の形態による基板修理装置２０について説明する。基板修理装置２０は、いわゆるレーザリペア装置と同様に構成されており、微細な回路パターンが形成された配線基板１００の修理を行い得るようになされている。
【０１２７】
図２３に示すように、基板修理装置２０は、全体を統括制御する制御部２１、画像を撮像する撮像部２２、レーザ加工を行うレーザ加工部２３及びレーザ加工の位置を調整する移動部２４を有している。
【０１２８】
制御部２１は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)、各種プログラム等が格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)、及び当該ＣＰＵのワークエリア等として用いられるＲＡＭ(Random Access Memory)等により構成されている。
【０１２９】
図２４に示すように、移動部２４は、図示しない固定部材により配線基板１００が移動支持台３１に固定されるようになされている。この移動支持台３１は、いわゆるＸＹステージと同様に構成されており、制御部２１の制御に基づき、レーザ加工部２３及び撮像部２２に対して配線基板１００を相対的に移動させ得るようになされている。
【０１３０】
因みに移動支持台３１は、配線基板１００を水平方向、すなわち図の手前又は奥へ向かう前後方向及び図の左右方向へ移動させ得るようになされている。
【０１３１】
レーザ加工部２３は、上述した短パルス光源装置１が組み込まれており、当該短パルス光源装置１の半導体レーザ３からから出力されるレーザ光ＬＬを集光して配線基板１００へ照射するようになされている。
【０１３２】
実際上制御部２１（図２３）は、上述したパルス信号ＳＬ（図２）を生成し、これをレーザ駆動部２へ供給するようになされている。
【０１３３】
短パルス光源装置１は、レーザ駆動部２によりパルス信号ＳＬを基に特異電圧ＶＥでなるレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。半導体レーザ３は、特異出力光ＬＥでなるレーザ光ＬＬを出力し、これをレンズ３２へ入射させる。
【０１３４】
レンズ３２は、発散光でなるレーザ光ＬＬを平行光に変換し、ミラー３３により反射させた上でレンズ３４へ入射させる。レンズ３４は、レーザ光ＬＬを収束して局所排気部３５へ照射する。因みにレンズ３４は、配線基板１００に焦点が合うよう、その取付位置が調整されている。
【０１３５】
局所排気部３５は、図２４に断面図を示すと共に図２５に下面図を示すように、全体が略円盤状に構成され、その中央部分を上下に貫通する透過孔４１が設けられている。透過孔４１は、光を透過すると共に気体を遮断する透明窓４２により上側の空間４１Ａ及び下側の空間４１Ｂに区切られている。
【０１３６】
局所排気部３５と接続された圧縮ガス供給部５１は、当該局所排気部３５から圧縮した窒素を供給するようになされている。また局所排気部３５と接続された排気部５２は、移動支持台３１に向けて噴射された圧縮ガスを、リング状の排気流路（吸引溝）４５から排気するようになされている。
【０１３７】
局所排気部３５は、圧縮ガス供給部５１から供給される圧縮ガスを、供給路及び通気孔を構成するリング状の圧縮ガス供給路４４及びその開口部に配置された多孔質通気膜４３を介して、移動支持台３１へ向けて出射する。
【０１３８】
これにより局所排気部３５は、いわゆる静圧浮上パッド構成により、当該移動支持台３１から静圧浮上するようになされている。
【０１３９】
さらに局所排気部３５は、空間４１Ｂにパージガス流路４６からパージガスを供給するパージガス供給部５３と、レーザＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）の原料ガスとなる材料ガスを流路４７から供給する材料ガス供給部５４とが接続されている。
【０１４０】
局所排気部３５は、材料ガス供給部５４、パージガス供給部５３及び排気部５２により、当該局所排気部３５と配線基板１００との間の吸着力（いわゆる浮上剛性）の向上が図られるようになされている。
【０１４１】
因みにレーザ加工部２３では、この浮上剛性が十分でない場合、局所排気部３５の配線基板１００に対する高さ（ギャップ）の安定性が不十分となり、また局所排気部３５の機械的もしくは力学的な安定性が不十分になる等の問題が生じ得る。このためレーザ加工部２３では、浮上剛性を十分に確保しておくことが望ましい。
【０１４２】
実際上レーザ光ＬＬは、透過孔４１の空間４１Ａ、透明窓４２及び空間４１Ｂを順次透過して配線基板１００へ照射され、当該配線基板１００上に焦点Ｆを形成する。
【０１４３】
これに伴い配線基板１００では、レーザ光ＬＬとしての特異出力光ＬＥのうち特異ピークＥＰＫに相当する部分（以下これを特異ピーク光ＬＥＰと呼ぶ）、すなわちパルス幅が数十［ｐｓ］でなり光強度が大きいパルス状のレーザ光が照射される。
【０１４４】
これにより配線基板１００は、当該配線基板１００上に形成されている配線材１００Ｗ（図示せず）のうち焦点Ｆを中心とした部分にエネルギーが集中するため、当該配線材１００Ｗが局所的に破壊され、除去される。
【０１４５】
ここで特異ピーク光ＬＥＰは、いわゆるピコ秒レーザやフェムト秒レーザから出力されるパルスレーザと同様のパルス幅及び光強度を有している。このためレーザ加工部２３は、配線材１００Ｗへの熱拡散を抑制することができ、極めて狭い範囲に限って破壊することができる。
【０１４６】
この結果レーザ加工部２３は、配線基板１００の配線材１００Ｗに対して高精度なレーザ加工を行うことができる。
【０１４７】
因みに、特異出力光ＬＥのうち特異スロープＥＳＬに相当する部分については、その光強度が比較的弱いことから、配線基板１００の配線材１００Ｗに対して殆ど影響を及ぼさない。
【０１４８】
ところで、一般に金属材料は、その種類ごとに光の波長に応じて反射率が相違する特性を有している。図２６は、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ及びＡｇについて、波長約０．０５〜約１００［μｍ］における光の反射率を示している。因みに図２６では、横軸を対数で表している。
【０１４９】
この図２６において、上述した特異出力光ＬＥの波長である波長約４００［ｎｍ］付近では、Ａｕ及びＣｕの反射率が０．５未満となっており、比較的低くなっている。このことは、Ａｕ及びＣｕが、波長約４００［ｎｍ］の光を比較的良好に吸収することを意味している。
【０１５０】
そこで、厚さ１４［ｎｍ］でなるＣｕ合金膜１００Ｃに対し、レーザ加工部２３により特異出力光ＬＥでなるレーザ光ＬＬを照射して局所的に破壊した。このＣｕ合金膜１００Ｃを原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope, AFM）及び電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope, SEM）によりそれぞれ得られた画像を図２７及び図２８に示す。なお図２７（Ａ）は加工前の状態を示し、図２７（Ｂ）及び図２８は加工後の状態を示す。
【０１５１】
この図２７及び図２８から、波長３９８［ｎｍ］の特異出力光ＬＥでなるレーザ光ＬＬは、Ｃｕ合金膜１００Ｃを十分に破壊できることが分かる。
【０１５２】
これらを踏まえ、第１の実施の形態における配線基板１００の配線材１００Ｗは、構成材料にＣｕを含むＣｕ合金膜により構成されている。
【０１５３】
因みに局所排気部３５は、主に材料ガス供給部５４から材料ガスが供給されるほか、パージガス供給部５３からパージガスが導入され、このパージガスを導入する圧力、速度、位置、角度等が適宜選定されるようになされている。これにより局所排気部３５は、透明窓４２の表面における、配線基板１００から除去された材料の飛散に伴う付着を抑制し得るようになされている。
【０１５４】
このようにレーザ加工部２３は、移動支持台３１に固定された配線基板１００に対し特異出力光ＬＥでなるレーザ光ＬＬを照射することにより、当該配線基板１００に形成された配線材１００Ｗを局所的に破壊し得るようになされている。
【０１５５】
因みにレーザ加工部２３は、材料ガス供給部５４から局所排気部３５へ成膜用の原料ガスを供給することにより、レーザＣＶＤ法により局所的にＣＶＤ膜を形成し得るようにもなされている。
【０１５６】
一方、撮像部２２（図２４）は、照明６１から照明光ＬＩを出射し、ミラー６２によりその一部を反射させ、ミラー３３、レンズ３４及び局所排気部３５の透明窓４２を順次介して配線基板１００へ照射する。
【０１５７】
このとき照明光ＬＩは、配線基板１００において、当該配線基板１００の表面形状等に応じてその一部が反射され、反射光ＬＩｒとなる。このとき反射光ＬＩｒは、配線基板１００の表面形状等に応じた強度分布となっている。
【０１５８】
反射光ＬＩｒは、照明光ＬＩと反対方向へ進行することにより、局所排気部３５の透明窓４２、レンズ３４、ミラー３３及びミラー６２を順次介してカメラ６３へ入射する。
【０１５９】
カメラ６３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子を有しており、反射光ＬＩｒの受光結果を基に基板画像Ｖを生成し、これを制御部２１（図２３）へ送出するようになされている。
【０１６０】
この基板画像Ｖは、配線基板１００の表面を撮像した画像となる。実際上制御部２１は、基板画像Ｖに対し所定の画像処理を施した上で正常な配線パターンと比較等することにより短絡箇所を検出し、また配線材１００Ｗの破壊結果を確認し得るようになされている。
【０１６１】
このように撮像部２２は、配線基板１００を撮像して基板画像Ｖを生成し、これを制御部２１へ送出するようになされている。
【０１６２】
［２−２．基板修理処理手順］
ところで基板修理装置２０は、配線基板１００の配線材１００Ｗにおける短絡箇所ＳＨを検出すると共に破壊することにより、当該配線基板１００を修理するようになされている。以下では、基板修理装置２０における配線基板１００の修理処理手順について、図２９に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１６３】
基板修理装置２０の制御部２１（図２３）は、電源が投入され配線基板１００が移動支持台３１に固定された状態で所定の開始指示を受け付けると、基板修理処理手順ＲＴ１を開始してステップＳＰ１へ移る。
【０１６４】
因みに制御部２１は、移動支持台３１に固定されている配線基板１００に形成されるべき正常な配線パターン（以下これを正常配線パターンＷＰＣと呼ぶ）のデータを外部から予め取得し、これをＲＡＭ（図示せず）に記憶させるようになされている。
【０１６５】
ステップＳＰ１において制御部２１は、レーザ加工部２３の移動支持台３１を適宜移動させながら、撮像部２２により配線基板１００を順次撮像させ、基板画像Ｖを順次送出させる。さらに制御部２１は、基板画像Ｖに対し所定の画像処理を施した上で正常配線パターンＷＰＣと逐次比較し、短絡により当該正常配線パターンＷＰＣと相違している短絡箇所ＳＨを検出すると、次のステップＳＰ２へ移る。
【０１６６】
因みにレーザ加工部２３は、予め圧縮ガス供給部５１から例えば０．２［ＭＰａ］等の所定の圧力でなる圧縮窒素を圧縮ガス供給路４４及び多孔質通気膜４３を介して噴射すると共に排気部５２からの排気を行う。これによりレーザ加工部２３は、局所排気部３５を安定して静圧浮上させることができ、移動支持台３１と一体に移動される配線基板１００との衝突を回避し得るようになされている。
【０１６７】
またレーザ加工部２３は、パージガス供給部５３から、例えば５０［ｃｃｍ］等の所定の流量でアルゴンガスを導入すると共に、排気部５２により空間４１Ｂ内の雰囲気を十分減圧する。これと同時にレーザ加工部２３は、空間４１Ｂの周囲における圧力の調整を行うことにより、局所排気部３５と配線基板１００との間隔を例えば１０［μｍ］程度に保つと共に、局所排気部３５の剛性を確保する。
【０１６８】
ステップＳＰ２において制御部２１は、レーザ加工部２３の移動支持台３１を適宜移動させることにより、検出した短絡箇所ＳＨにレーザ光ＬＬの焦点を合わせ、次のステップＳＰ３へ移る。
【０１６９】
ステップＳＰ３において制御部２１は、レーザ加工部２３のレーザ制御部２を制御することにより、半導体レーザ３から特異出力光ＬＥを出力させる。このときレーザ加工部２３は、特異出力光ＬＥのうち特異ピーク光ＬＥＰにより配線材１００Ｗを局所的に破壊し、次のステップＳＰ４へ移る。
【０１７０】
ステップＳＰ４において制御部２１は、撮像部２２により配線基板１００におけるレーザ光ＬＬを照射した箇所を撮像させて基板画像Ｖを生成させた後、ステップＳＰ５へ移る。
【０１７１】
ステップＳＰ５において制御部２１は、ステップＳＰ１の場合と同様に基板画像Ｖを基に処理画像ＶＥを生成して正常配線パターンＷＰＣと比較することにより、短絡箇所ＳＨを破壊できたか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、制御部２１は、レーザ光ＬＬを再度照射することにより短絡箇所ＳＨを破壊するべく、ステップＳＰ３へ戻る。
【０１７２】
一方、ステップＳＰ５において肯定結果が得られると、このことは短絡箇所ＳＨを破壊することにより、配線基板１００の配線材１００Ｗが正常配線パターンＷＰＣと同等の正常な配線パターンとなったことを表している。このため制御部２１は、次のステップＳＰ６へ移る。
【０１７３】
ステップＳＰ６において制御部２１は、配線基板１００における全範囲の配線材１００Ｗについて基板画像Ｖを撮像したか否かを判定する。
【０１７４】
ここで否定結果が得られると、このことは配線基板１００に未だ基板画像Ｖを撮像していない配線材１００Ｗがあり、短絡箇所ＳＨが残されている可能性があることを表している。このとき制御部２１は、配線基板１００における未撮像の部分についても同様に短絡箇所ＳＨを検出してこれを破壊するべく、ステップＳＰ１へ戻って一連の処理を繰り返す。
【０１７５】
一方、ステップＳＰ６において肯定結果が得られると、このことは基板修理装置２０が配線基板１００における全範囲について短絡箇所ＳＨの検出及びその破壊を完了したことを表している。このとき制御部２１は、次のステップＳＰ７へ移って基板修理処理手順ＲＴ１を終了する。
【０１７６】
［２−３．動作及び効果］
以上の構成において、基板修理装置２０の制御部２１は、移動支持台３１を適宜移動させて短絡箇所ＳＨを検出すると、短パルス光源装置１へパルス信号ＳＬを供給することにより、レーザ制御部２から半導体レーザ３へレーザ駆動信号ＳＤを供給させる。
【０１７７】
これにより半導体レーザ３は、特異ピークＥＰＫを含むパルス状の特異出力光ＬＥを配線基板１００の配線材１００Ｗに形成された短絡箇所ＳＨに集光する。
【０１７８】
このときレーザ加工部２３は、特異ピーク光ＬＥＳを、数十［ｐｓ］という極めて短い期間のみ短絡箇所ＳＨに照射することにより、周囲の配線材１００Ｗへの熱拡散を最小限にとどめながら、当該短絡箇所ＳＨの破壊に必要なエネルギーを集中させる。
【０１７９】
これにより基板修理装置２０は、配線材１００Ｗにおける周囲の正常な配線パターンに殆ど影響を及ぼすことなく、比較的狭い範囲に限定して短絡箇所ＳＨを破壊することができる。
【０１８０】
すなわち基板修理装置２０は、半導体レーザ３からパルス幅が数十［ｐｓ］でなる特異ピーク光ＬＥＳを出力することにより、いわゆるピコ秒レーザやフェムト秒レーザを用いた場合と同様に短絡箇所ＳＨを高精度に破壊することができる。
【０１８１】
ここで基板修理装置２０に組み込まれている短パルス光源装置１の半導体レーザ３は、一般的な半導体レーザと同様に、例えば直径約５［ｍｍ］、高さ約４［ｍｍ］程度の略円筒形でなる、いわゆるＣＡＮパッケージとして構成することができる。
【０１８２】
また短パルス光源装置１のレーザ制御部２（図１）では、パルス信号発生器４により数十［ｐｓ］程度のパルス幅でなるパルス信号ＳＬを生成すれば良いため、当該パルス信号発生回路４を比較的簡易に構成することができる。
【０１８３】
同様にレーザ制御部２では、駆動回路６によりパルス信号ＳＬにおけるピーク電圧を約１８〜４０［Ｖ］程度に増幅し得れば良いため、当該駆動回路６についても比較的簡易に構成することができる。
【０１８４】
従って基板修理装置２０は、短パルス光源装置１を用いることにより、一般に回路構成が複雑で装置構成が大型となってしまうピコ秒レーザやフェムト秒レーザを用いた場合と比較して、装置構成を格段に簡易化・小型化することができる。
【０１８５】
また配線基板１００の配線材１００Ｗは、波長４００［ｎｍ］近傍で反射率が低減するＣｕが含まれるＣｕ合金膜により構成されている。このため基板修理装置２０は、特異出力光ＬＥとして、波長３９８［ｎｍ］でなる特異ピーク光ＬＥＰを配線材１００Ｗへ照射することにより、当該配線材１００Ｗを効率よく破壊することができる。
【０１８６】
以上の構成によれば、基板修理装置２０は、小型の構成でなる短パルス光源装置１のレーザ制御部２から半導体レーザ３へパルス状のレーザ駆動信号ＳＤを供給させ、当該半導体レーザ３から特異ピーク光ＬＥＰを出力させる。続いて基板修理装置２０は、特異ピーク光ＬＥＰを配線基板１００の配線材１００Ｗに形成されている短絡箇所ＳＨへ集光して照射する。これにより基板修理装置２０は、比較的小型の構成で、一般的なピコ秒レーザやフェムト秒レーザを用いた場合と同様に、短絡箇所ＳＨを適切に破壊することができる。
【０１８７】
＜３．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、基板修理装置２０と対応する基板修理装置１２０により、例えば大型テレビジョン装置に用いる５５Ｖ型（対角約１．４［ｍ］）の液晶パネルのような、比較的大きい配線基板２００を修理し得るようになされている。
【０１８８】
因みに配線基板２００上に形成されている配線材２００Ｗは、第１の実施の形態における配線材１００Ｗと同様に、Ｃｕが含まれるＣｕ合金膜により構成されている。
【０１８９】
［３−１．基板修理装置の構成］
基板修理装置１２０は、第１の実施の形態による基板修理装置２０（図２３）と同様の撮像部２２及びレーザ加工部２３を有している。一方基板修理装置１２０は、制御部２１に代わる制御部１２１並びに移動部２４に代わる移動部１２４及び固定部１２５を有している点が基板修理装置２０と相違している。
【０１９０】
図２４との対応部分に同一符号を付した図３０に示すように、固定部１２５は、第１の実施の形態における移動支持台３１に代わる固定支持台１３１を有している。この固定支持台１３１は、移動支持台３１と同様に図示しない固定部材を介して配線基板２００を固定するものの、当該移動支持台３１と異なりその位置が固定されている。
【０１９１】
一方移動部１２４は、制御部１２１の制御に基づき、撮像部２２及びレーザ加工部２３を一体として、水平方向に移動させ得るようになされている。
【０１９２】
すなわち第２の実施の形態による基板修理装置１２０は、固定部１２５に取り付けられた配線基板２００を固定して移動部１２４を移動させることにより、レーザ加工部２３と配線基板２００との相対的な位置を調整するようになされている。
【０１９３】
レーザ加工部２３は、第１の実施の形態と同様、短パルス光源装置１の半導体レーザ３から特異出力光ＬＥでなるレーザ光ＬＬを配線基板２００に照射することにより、当該配線基板２００の配線材２００Ｗを局所的に破壊することができる。
【０１９４】
また撮像部２２は、配線基板１００を撮像して基板画像Ｖを生成し、これを制御部２１へ送出する。
【０１９５】
すなわち基板修理装置１２０は、配線基板２００における所望の箇所に対し、レーザ加工部２３によりレーザ光ＬＬを集光して照射し得ると共に、撮像部２２により当該箇所の画像を撮像することができる。
【０１９６】
この結果、基板修理装置１２０は、第１の実施の形態における基板修理装置２０と同様、配線基板２００における短絡箇所ＳＨを検出すると共に当該短絡箇所ＳＨを破壊することにより、当該配線基板２００を修理することができる。
【０１９７】
［３−２．動作及び効果］
以上の構成において、基板修理装置１２０の制御部１２１は、移動部１２４を水平方向へ移動させることにより、レーザ加工部２３から照射するレーザ光ＬＬの照射位置を、配線基板２００における所望の箇所に合わせる。
【０１９８】
また制御部２１は、短パルス光源装置１へパルス信号ＳＬを供給することにより、レーザ制御部２から半導体レーザ３へレーザ駆動信号ＳＤを供給させる。
【０１９９】
これにより半導体レーザ３は、特異ピークＥＰＫを含むパルス状の特異出力光ＬＥを配線基板２００の配線材２００Ｗに形成された短絡箇所ＳＨに集光する。
【０２００】
これにより基板修理装置１２０は、第１の実施の形態と同様、配線材２００Ｗにおける周囲の正常な配線パターンに殆ど影響を及ぼすことなく、比較的狭い範囲に限定して短絡箇所ＳＨを破壊することができる。
【０２０１】
ところで配線基板２００は、例えば対角約１．３２［ｍ］といった比較的大型の液晶パネルでなるため、その質量は比較的重くなる。仮に当該配線基板２００を第１の実施の形態における移動支持台３１により移動する場合、当該配線基板２００を自在に移動させるための比較的広い空間を確保する必要がある。
【０２０２】
またこの場合、配線基板２００と一体に移動支持台３１を移動させるには、比較的大きな力で駆動する必要があるため、移動部２４において比較的大出力の、すなわち大型のモータ等を用いる必要がある。
【０２０３】
すなわちこの場合、移動部２４の構成が大型化してしまうため、半導体修理装置１２０全体の構成を小型化することは困難といえる。
【０２０４】
特に一般的なピコ秒レーザやフェムト秒レーザを用いた場合、その装置構成が比較的大型化してしまうため、レーザ加工部２３及び撮像部２２を移動させるよりも、配線基板２００を移動させる方が現実的であった。
【０２０５】
またこの場合、レーザ部分を固定しミラー３３やレンズ３４（図３０）等といったレーザ加工部２３の一部を移動させる構成も考えられるが、事実上、その移動範囲が制限されてしまうため、装置構成が比較的大きいことに変わりはなかった。
【０２０６】
これに対し、半導体修理装置１２０のレーザ加工部２３は、第１の実施の形態について上述したように、短パルス光源装置１を用いることにより、一般的なピコ秒レーザやフェムト秒レーザを用いた場合よりも小型に構成することができる。また撮像部２２についても、一般に、比較的小型に構成することが可能である。
【０２０７】
このため移動部１２４は、全体として小型に構成することができ、またレーザ加工部２３及び撮像部２２を一体に駆動するためのモータ等（図示せず）も小出力のものを用いることができるため、比較的簡易に、すなわち小型に構成することができる。
【０２０８】
またこの場合、レーザ加工部２３及び撮像部２２のいずれも小型であることから、移動部１２４を自在に移動させるために要する空間としても、比較的小さく抑えることが可能となる。
【０２０９】
すなわち半導体修理装置１２０は、短パルス光源装置１を用いることにより、レーザ加工部２３及び撮像部２２を小型化でき容易に移動させることができるため、配線基板２００を移動させる必要なく、装置全体を小型に構成することができる。
【０２１０】
その他、第２の実施の形態による半導体修理装置１２０は、第１の実施の形態による半導体修理装置２０と同様の作用効果を奏し得る。
【０２１１】
以上の構成によれば、基板修理装置１２０は、配線基板２００を固定し、小型の構成でなる短パルス光源装置１を搭載した移動部１２４を移動させることにより、レーザ光ＬＬの照射位置を当該配線基板２００における所望の箇所に合わせる。また基板修理装置１２０は、短パルス光源装置１の半導体レーザ３から特異ピーク光ＬＥＰを出力させ、これを配線基板２００の配線材２００Ｗに形成されている短絡箇所ＳＨへ集光して照射する。これにより基板修理装置１２０は、比較的小型の構成で、一般的なピコ秒レーザやフェムト秒レーザを用いた場合と同様に、短絡箇所ＳＨを適切に破壊することができる。
【０２１２】
＜４．他の実施の形態＞
なお上述した第１の実施の形態においては、配線基板１００を修理対象とした場合に、当該配線基板１００を移動部２４により移動させるようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、配線基板１００を修理対象とした場合に、第２の実施の形態と同様にレーザ加工部２３等を移動部１２４により移動させるようにしても良い。
【０２１３】
また上述した第１の実施の形態においては、レーザ加工部２３において、局所排気部３５によりレーザ光ＬＬの焦点近傍を覆うことにより、破壊した短絡箇所ＳＨの材料を配線基板１００に付着させないようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、破壊した短絡箇所ＳＨの材料が配線基板１００に付着することを防止し得れば、例えばレーザ光ＬＬを透過し得る他の部材により焦点近傍を覆うようにしても良く、或いは当該焦点近傍を開放したままとしても良い。第２の実施の形態についても同様である。
【０２１４】
さらに上述した第１の実施の形態においては、ステップＳＰ１（図２９）において、制御部２１が基板画像Ｖに対し所定の画像処理を施した上で正常配線パターンＷＰＣと比較することにより短絡箇所ＳＨを検出し破壊するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば外部から与えられる座標等により指定された箇所にレーザ光ＬＬを集光することにより、配線基板１００における短絡箇所ＳＨを破壊するようにしても良い。この場合、例えば予め外部の検査装置等により配線基板１００における短絡箇所ＳＨを検出し、座標等により表すようにすれば良い。
【０２１５】
或いは、例えば基板画像Ｖを表示する表示部を別途設けておき、作業者が当該基板画像Ｖを基に短絡箇所ＳＨと判断した箇所をレーザ加工部２３によって破壊するようにしても良い。第２の実施の形態についても同様である。
【０２１６】
さらに上述した第１の実施の形態においては、配線基板１００の配線材１００ＷがＣｕ合金膜により構成されている場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、配線材１００ＷがＡｕ等の他の金属膜若しくは当該金属を含む合金膜により構成されていても良い。この場合の金属としては、Ａｕのように、波長４００［ｎｍ］近傍において反射率が低く（好ましくは０．５未満）、光のエネルギーを良好に吸収し得るものであれば良い。第２の実施の形態においても同様である。
【０２１７】
さらに上述した実施の形態においては、半導体レーザ３が特異出力光ＬＥとして、波長３９８［ｎｍ］でなる特異ピーク光ＬＥＰを出力するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、半導体レーザ３が他の波長でなる特異ピーク光ＬＥＰを出力するようにしても良い。この場合、特異ピーク光ＬＥＰのパルス幅が数十［ｐｓ］程度又はそれ以下であり、比較的高い光強度であれば良い。また配線材１００Ｗ又は２００Ｗとしては、特異ピーク光ＬＥＰを良好に吸収し得る金属が含まれていることが好ましい。
【０２１８】
さらに上述した第２の実施の形態においては、液晶パネルでなる配線基板２００を修理対象とするようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、プラズマディスプレイパネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、電界放出ディスプレイ（Field Emission Display, FED）等の各種表示パネルのように、微細な配線パターンが形成された種々の配線基板を修理対象としても良い。第１の実施の形態においても、微細な配線パターンが形成された半導体ウェハ等の種々の配線基板を修理対象としても良い。
【０２１９】
さらに上述した実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、位置決め部としての移動部２４とによって配線基板修理装置としての基板修理装置２０を構成する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、位置決め部とによって配線基板修理装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０２２０】
本発明は、微細な配線パターンが形成された種々の配線基板を修理する基板修理装置でも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２２１】
【図１】短パルス光源装置の構成を示す略線図である。
【図２】パルス信号及びレーザ駆動信号を示す略線図である。
【図３】注入キャリア密度と光子密度との関係（１）の説明に供する略線図である。
【図４】注入キャリア密度とキャリア密度との関係の説明に供する略線図である。
【図５】注入キャリア密度と光子密度との関係（２）の説明に供する略線図である。
【図６】ＰＴ１における光子密度の説明に供する略線図である。
【図７】ＰＴ２における光子密度の説明に供する略線図である。
【図８】ＰＴ３における光子密度の説明に供する略線図である。
【図９】実際の発光波形を示す略線図である。
【図１０】駆動信号と光強度との関係を示す略線図である。
【図１１】光測定装置の構成を示す略線図である。
【図１２】各パルスの形状を示す略線図である。
【図１３】パルス信号と駆動パルスとの関係を示す略線図である。
【図１４】駆動パルスの電圧を変化させたときの光強度特性を示す略線図である。
【図１５】駆動パルスの電圧が８．８［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１６】駆動パルスの電圧が１３．２［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１７】駆動パルスの電圧が１５．６［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１８】駆動パルスの電圧が１７．８［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１９】駆動パルスの電圧が３８．４［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図２０】ＢＰＦの有無による光強度特性の相違を示す略線図である。
【図２１】ＢＰＦの有無による波長特性の相違を示す略線図である。
【図２２】特異出力光の光強度特性を示す略線図である。
【図２３】基板修理装置の構成を示す略線的ブロック図である。
【図２４】第１の実施の形態による基板修理装置の構成を示す略線図である。
【図２５】局所排気部の構成を示す略線図である。
【図２６】金属材料の波長・反射率特性を示す略線図である。
【図２７】Ｃｕ合金膜のＡＦＭ画像を示す略線図である。
【図２８】Ｃｕ合金膜のＳＥＭ画像を示す略線図である。
【図２９】配線基板修理処理手順を示すフローチャートである。
【図３０】第２の実施の形態による基板修理装置の構成を示す略線図である。
【符号の説明】
【０２２２】
１……短パルス光源装置、２……レーザ制御部、３……半導体レーザ、４……パルス信号生成器、６……駆動回路、２０、１２０……基板修理装置、２１、１２１……制御部、２２……撮像部、２３……レーザ加工部、２４、１２４……移動部、１２５……固定部、３１……移動支持台、１３１……固定支持台、３２、３４……レンズ、３５……局所排気部、６３……カメラ、１００、２００……半導体基板、１００Ｗ、２００Ｗ……配線材、ＳＨ……短絡箇所、ＬＥＰ……特異ピーク光。
【図１】
2010118405.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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