(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザマイクロ加工システムを使用して複数の工作物を加工する方法であって、
本方法が、
複数の工作物の供給から第１の工作物を受け取るステップであり、前記複数の工作物は少なくとも第１及び第２の工作物を含み、各工作物は異なる第１及び第２の特性を含む複数の特性を有し、前記第１の工作物の前記第１の特性は第１のプライマリ値を有し、前記第１の工作物の前記第２の特性は第１のセカンダリ値を有し、前記第２の工作物の前記第１の特性は第２のプライマリ値を有し、前記第２の工作物の前記第２の特性は第２のセカンダリ値を有し、前記第１のプライマリ値は前記第２のプライマリ値と異なり、前記第１のセカンダリ値は前記第２のセカンダリ値と異なる、受け取りステップと、
前記第１の工作物の前記第１及び第２の特性に関する情報を取得するステップと、
前記第１の工作物に１つ又は複数の造作（feature）を製作する際に使用するために、第１のプライマリ測定値を、前記第１の工作物の前記第１の特性に割り当てるステップと、
前記第１の工作物に前記造作を製作する際に使用するために、第１のセカンダリ測定値を、前記第１の工作物の前記第２の特性に割り当てるステップと、
ルックアップテーブルから、前記第１のプライマリ測定値及び第１のセカンダリ測定値に関係付けられる第１のレーザ加工レシピを選択するステップであって、前記第１のレーザ加工レシピが、前記第１の工作物を加工して、造作品質基準によって定義される所定の属性を有する前記造作(feature)を前記第１の工作物に製作するための複数のレシピパラメータを含み、前記所定の属性の１つが深さである、加工レシピ選択ステップと、
ビーム位置決めシステム及び基板位置決めシステムの一方又は両方を含む前記レーザマイクロ加工システムを使用し、前記造作品質基準を満たす前記所定の属性を有する１つ又は複数の前記造作を前記第１の工作物に製作するステップと、
複数の工作物の前記供給から第２の工作物を受け取るステップと、
前記第２の工作物の前記第１及び第２の特性に関する情報を取得するステップと、
前記第２の工作物に前記造作を製作する際に使用するために、第２のプライマリ測定値を、前記第２の工作物の前記第１の特性に割り当てるステップと、
前記第２の工作物に前記造作を製作する際に使用するために、第２のセカンダリ測定値を、前記第２の工作物の前記第２の特性に割り当てるステップと、
ルックアップテーブルから、前記第２のプライマリ測定値及び第２のセカンダリ測定値に関係付けられる第２のレーザ加工レシピを選択するステップであって、前記第２のレーザ加工レシピが、前記第２の工作物を加工して前記造作品質基準によって定義される前記所定の属性を有する前記造作(feature)を前記第２の工作物に製作するための複数のレシピパラメータを含み、前記所定の属性の１つが深さであり、前記第２のレーザ加工レシピが前記第１のレーザ加工レシピと異なる、加工レシピ選択ステップと、
ビーム位置決めシステム及び基板位置決めシステムの一方又は両方を含む前記レーザマイクロ加工システムを使用し、前記造作品質基準を満たす前記所定の属性を有する１つ又は複数の前記造作を前記第２の工作物に製作するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記レーザマイクロ加工システムが、ビア穿孔システムであって、かつ前記造作がビアである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工作物が、プリント回路基板、または半導体ウエハである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の特性が、厚さ又は光沢である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の特性が厚さであり、前記第２の特性が光沢である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ルックアップテーブルは、前記第１のレーザ加工レシピに関係付けられている前記第１のプライマリ測定値を含む測定値の範囲を使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１および第２の特性のそれぞれに対する複数の測定値が、マトリックスに編成され、前記第１のレーザ加工レシピが、前記第１のプライマリ測定値と前記第１のセカンダリ測定値の相関と関係付けられている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
情報が、１つ又は複数のカメラを使用して取得される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の特性に関する前記情報が、前記第１及び第２の工作物のそれぞれにおける異なる位置から取得される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第１及び第２の領域を含む複数の領域について、前記情報が、前記第１の工作物の前記第１及び第２の特性について取得され、前記第１の領域は第１の位置を含み、前記第２の領域は第２の位置を含み、前記造作は前記第１の位置に製造され、前記造作は前記第２の位置に製造され、前記第１の領域の前記第１のプライマリ値は前記第２の領域の前記第１のプライマリ値と異なり、異なる加工レシピが前記第１の工作物上に前記第１の位置の前記造作及び前記第２の位置の前記造作を製造するために使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
異なる特性について情報を取得するために、異なる手段が使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の工作物の複数の位置からの情報を使用して、前記第１のプライマリ測定値を求める、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記造作が前記第１の領域に製造された後、前記第２の領域内の前記第１のプライマリ値が求められる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の工作物の前記造作の属性は測定され、前記ルックアップテーブルのレシピパラメータは、前記第１の工作物内に前記造作を再び製作する前に、調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のレーザ加工レシピは、前記造作を製作する前に、前記レーザマイクロ加工システムに関するデータに応じて、リアルタイムに調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記レシピパラメータが、タイプ、サイズ、パルス繰り返し率、パルスの数、パルス形状、パルス幅、パルスエネルギー、ピークのパルスパワー、パルスエネルギー公差、整定時間、スポットサイズ、ビーム形状、または波長の１つ又は複数を含み、
前記造作の属性が、タイプ、位置、深さ、形状、サイズ、直径、またはマイクロ加工の後に残される許容可能なデブリの１つ又は複数を含み、
前記レシピパラメータが、前記ビーム位置決めシステムの移動パターン、バイトサイズ、前記ビーム位置決めシステムの速度、またはパスの数の１つ又は複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１及び第２の工作物はプリント回路基板又は半導体ウエハであり、前記レーザマイクロ加工システムはビア穿孔システムであり、前記造作はビアであり、前記第１の特性は厚みであり、前記第２の特性は光沢であり、複数の造作が前記第１の工作物に連続的に穿孔される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
複数の工作物の供給から第１の工作物を取得する工作物ローダであり、前記複数の工作物は少なくとも第１及び第２の工作物を含み、各工作物は異なる第１及び第２の特性を含む複数の特性を有し、前記第１の工作物の前記第１の特性は第１のプライマリ値を有し、前記第１の工作物の前記第２の特性は第１のセカンダリ値を有し、前記第２の工作物の前記第１の特性は第２のプライマリ値を有し、前記第２の工作物の前記第２の特性は第２のセカンダリ値を有し、前記第１のプライマリ値は前記第２のプライマリ値と異なり、前記第１のセカンダリ値は前記第２のセカンダリ値と異なる、工作物ローダと、
前記第１及び第２の工作物のそれぞれの第１及び第２の特性を測定し、前記第１の工作物に造作（feature）を製造する際に使用するために、第１のプライマリ測定値と第１のセカンダリ測定値をそれぞれ第１の工作物の第１及び第２の特性に割り当て、前記第２の工作物に前記造作を製造する際に使用するために、第２のプライマリ測定値と第２のセカンダリ測定値をそれぞれ第２の工作物の第１及び第２の特性に割り当てる測定システムと、
前記第１のプライマリ測定値と前記第１のセカンダリ測定値に関連付けられた第１のレーザ加工レシピを提供するレーザ加工ソフトウェアであり、前記第１のレーザ加工レシピが前記第１の工作物を加工して前記第１の工作物に所定の属性を有する前記造作(feature)を製作するための複数のレシピパラメータを含み、前記造作の前記所定の属性の１つが深さである、レーザ加工ソフトウェアと、
前記第２のプライマリ測定値と前記第２のセカンダリ測定値に関連付けられた第２のレーザ加工レシピを提供するレーザ加工ソフトウェアであり、前記第２のレーザ加工レシピが前記第２の工作物を加工して前記第２の工作物に前記所定の属性を有する造作(feature)を製作するための複数のレシピパラメータを含み、前記造作の前記所定の属性の１つが深さであり、前記第２のレーザ加工レシピは前記第１のレーザ加工レシピと異なる、レーザ加工ソフトウェアと、
レーザ出力を供給するレーザシステムと、
ビーム軸に沿って前記レーザ出力を伝播するビーム伝播システムと、
前記測定システム及び前記ビーム軸の一方又は両方に関して、前記第１及び第２の工作物の少なくとも１つを位置付ける工作物位置決めシステムと、
前記レーザシステム、前記ビーム伝播システム、または前記工作物位置決めシステムの１つ又は複数を直接的または間接的に制御することによって、前記第１及び第２の特性の測定値と関係付けられる前記第１及び第２のレーザ加工レシピを直接または間接的に実行し、前記第１及び第２の工作物に前記所定の属性を有する複数の前記造作を製造するレーザコントローラと、
を含む、システム。
【請求項１９】
レーザマイクロ加工システムを使用して複数の工作物を加工する方法であって、
本方法が、
複数の工作物の供給から第１の工作物を受け取るステップであり、前記複数の工作物は少なくとも第１及び第２の工作物を含み、各工作物は異なる第１及び第２の特性を含む複数の特性を有し、前記第１の工作物の前記第１の特性は第１のプライマリ値を有し、前記第２の工作物の前記第１の特性は第２のプライマリ値を有し、前記第１のプライマリ値は前記第２のプライマリ値と異なり、前記第１の特性は前記第１の工作物の厚みを含み、前記第１及び第２の工作物は半導体ウエハ及びプリント回路基板のいずれかを含む、受け取りステップと、
前記第１の工作物の前記第１の特性に関する情報を光学的に測定するステップと、
前記第１の工作物に複数のビアを製作する際に使用するために、第１のプライマリ測定値を、前記第１の工作物の前記第１の特性に割り当てるステップであり、各ビアは造作品質基準によって定義される所定の属性を有し、前記所定の属性の１つが深さである、割り当てるステップと、
ルックアップテーブルから、前記第１のプライマリ測定値に関係付けられる第１のレーザ加工レシピを選択するステップであって、前記第１のレーザ加工レシピが、前記第１の工作物を加工して前記第１の工作物に前記所定の属性を有する前記複数のビアを製作するための複数のレシピパラメータを含む、加工レシピ選択ステップと、
ビーム位置決めシステム及び基板位置決めシステムの一方又は両方を含むレーザシステムを使用し、前記第１の工作物に前記造作品質基準を満たす前記所定の属性を有する前記複数のビアを連続的に製作するステップと、
複数の工作物の前記供給から第２の工作物を受け取るステップと、
前記第２の工作物の前記第１の特性に関する情報を光学的に測定するステップと、
前記第２の工作物に複数のビアを製作する際に使用するために、第２のプライマリ測定値を、前記第２の工作物の前記第１の特性に割り当てるステップであり、各ビアは造作品質基準によって定義される所定の属性を有し、前記所定の属性の１つが深さである、割り当てるステップと、
前記ルックアップテーブルから、前記第２のプライマリ測定値に関係付けられる第２のレーザ加工レシピを選択するステップであって、前記第２のレーザ加工レシピが、前記第２の工作物を加工して前記所定の属性を有する前記複数のビアを前記第２の工作物に製作するための複数のレシピパラメータを含み、前記第２のレーザ加工レシピは前記第１のレーザ加工レシピと異なる、加工レシピ選択ステップと、
ビーム位置決めシステム及び基板位置決めシステムの一方又は両方を含む前記レーザシステムを使用し、前記第２の工作物に前記造作品質基準を満たす前記所定の属性を有する前記複数のビアを連続的に製作するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作物のレーザ加工に関し、特に、工作物の特性を測定し、工作物を加工するためにどの好適な所定の加工レシピを使用するべきかを決定することに関する。
【０００２】
著作権の表示
(c) 2008 Electro Scientific Industries, Inc. 本特許文献の開示部分は、著作権保護の対象である資料を含んでいる。本著作権所有者は、特許商標庁の特許包袋または記録に現れるように何人が本特許文献または特許開示をファクシミリ再生することに対して異議はないが、そうではない場合、何であれ、37 CFR§1.71(d)に従って全ての著作権を留保する。
【背景技術】
【０００３】
レーザ加工、例えば、マイクロ加工は、様々な加工を実行する様々なレーザを使用して、多数の異なる工作物に対して、実施することができる。たとえば、レーザは、金属被膜の有無に関わらず、電子材料製品、例えば、均質フィルム、微粒子充填樹脂、ポリイミド、ファイバー強化ポリマーなどへのビアの穿孔、そして素材を除去に使用される。
レーザマイクロ加工作業のゴールは、工作物毎に、そして、工作物全体に亘って、レーザマイクロ加工された造作(feature)の均一な品質を提供することである。一般に、レーザ加工された材料の品質は、レーザ加工装置の顧客によって指定される優秀さの基準に従う。品質基準は、それぞれのレーザ加工作業毎に異なる。造作の品質を規定する基準は、造作の位置、サイズ、深さ、及び形状を含む。他の基準には、マイクロ加工後、造作に残されているデブリの量及び質感と同様、側壁角、底の質感、造作の縁近傍のクラックの量が含まれる。
【０００４】
本明細書で論じられる、レーザマイクロ加工作業に伴う１つの問題は、工作物の不均一性のために、２つの異なる工作物に対してまたは工作物上の２つの異なる位置に対して、同一のレーザパラメータを用いて加工作業を実施しても、造作の品質の違いが生じる場合があることである。結果に影響を及ぼす工作物の差の例には、厚さの差、工作物の平坦度の差、及び工作物がレーザパワーを多少反射するようにする表面処理の差がある。これらのばらつきは、工作物毎にまたは工作物全体について、一定ではなく、位置により、至っては個々の造作により、変化し得る。しかし、場合によっては、これらのばらつきは、製造公差における通常の変動のために、所与の工作物のロット内で、工作物毎に繰り返される可能性がある。
【０００５】
この問題の一部に対応するために、工作物の厚さが測定される。そして、操作者は手作業で、どのレーザ加工レシピが使用されるべきかについて決定する。それから、ユーザーは、レーザ加工システムにレシピを伝える。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの問題によりよく対応するために、１つ又は複数の特性が、工作物から測定される。測定情報は、ルックアップテーブルから好適な所定のレーザ加工レシピを選択するのに使用される。次に、レーザ加工レシピが、工作物を加工するのに使用される。   
レーザ加工レシピのルックアップテーブルは、理論的な計算から、操作者による試行錯誤から、後処理検査を有する自動化された組織的なレシピ修正プロセスから、あるいは、これらまたは他の方法のある組合せから構築することができる。
【０００７】
自動化されたプロセスは、操作者エラーを低減することもでき、工作物の特性の簡易な追跡に備えて測定値を保存してよい。
【０００８】
本発明の更なる目的と利点は、添付の図面を参照しながら進める好適な実施形態についての以下の詳細な記述から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】レーザシステム、自動搭載システム、及び測定システムを含む統合レーザマイクロ加工システムの部分概略図である。
【図２Ａ】一般的なレシピ選択テーブルである。
【図２Ｂ】5330 レーザビア穿孔システムで使用される例示的なレシピ選択テーブルである。
【図３】ある測定値と関連付けられている例示的なレシピである。
【図４】例示的な搭載、測定、レーザマイクロ加工、及び取り外しのプロセスの流れ図である。
【図５】例示的な測定システムの構成要素がどのようにゼロ基準焦点値を取得できるかについて示している側面図である。
【図６】例示的な測定システムの構成要素が、ゼロ基準焦点値からの焦点の変化を測定することによって、どのように厚さの値を取得できるかについて示している側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、レーザ加工システム12、自動搭載システム14、及び測定システム16を含む統合レーザマイクロ加工システム10の部分概略図である。本明細書では、レーザ加工システム12は、単に例として、例えば、半導体ウエハまたはプリント回路基板（PCB）パネル上の単層または多層の工作物をレーザ加工して、貫通孔及び/またはブラインドビアを形成するなどのビア穿孔システムに対して説明される。当業者にとって、本明細書に記載されるレーザ加工方法は、限定するわけではないが、微細構造の削磨パターニング、厚膜または薄膜の受動部品のトリミング、ウエハダイシングまたは穿孔、または半導体リンク（ヒューズ）の除去を含む任意のタイプのレーザマイクロ加工、及び熱アニーリングにも適用してよいことが理解できる。
【００１１】
幾つかの実施形態において、レーザ加工システム12は、１つ又は複数のレーザ18と、ビーム及び工作物の位置決めシステム20とを含む。位置決めシステムは、ビーム偏向ミラー22及び工作物チャック24によって示されている。例示的なレーザ加工システム、そして特にビア穿孔システムが、オーエンほかの米国特許第5,593,606号と第5,841,099号、ダンスキーほかの米国特許第6,407,363号と第6,784,399号、ベアードほかの米国特許第7,157,038号、ジョーデンスほかの米国特許第7,244,906号、レイほかの米国特許出願公開第2005/0265408号、及びレイほかの米国特許出願第11/756,507号、パンほかの米国特許出願第12/057,264号において詳細に開示されている。これらの特許、刊行物、出願は、参照によってここに組み込んだものとする。幾つかの実施形態において、好適なレーザ加工システム12には、オレゴン州ポートランドにあるエレクトロサイエンティフィックインダストリーズ社(Electro Scientific Industries,Inc.)、本特許出願の譲り受け人によって製造されているシリーズのModel 5330レーザシステムまたは他のシステムが含まれる。
【００１２】
例示型的なレーザ18は、前述の特許、刊行物、出願で開示されている１つ又は複数のレーザ18を含む。例示的なビーム及び工作物の位置決めシステム20もまた、前述の特許、刊行物、出願において開示されている。さらなる例示的なビーム及び工作物の位置決めシステム20には、カトラーほかの米国特許第5,751,585号と第6,430,465号、及びジョンソンの米国特許第7,027,199号に記載されている位置決めシステムが含まれ、これら特許は参照によってここに組み込んだものとする。
【００１３】
幾つかの実施形態において、レーザ18はUVレーザ、IRレーザ、グリーンレーザ、またはCO2レーザであってよい。例示的な加工レーザ出力は、約0.01μJと約1.0μJの間にあるパルスエネルギーを有する。幾つかの実施形態においては、好適なUV加工レーザは、固体レーザント(lasant)、例えば、Nd:YAG、Nd：YLF、Nd：YAP、またはNd：YVO4、あるいはイッテルビウム、ホルミウムまたはエルビウムがドープされたYAGの結晶などを含むＱスイッチUV DPSSレーザである。UVレーザは望ましくは、355nm（周波数３逓倍Nd:YAG）、266nm（周波数４逓倍Nd:YAG）、または213nm（周波数５逓倍Nd:YAG）などの波長で、高調波発生されるUVレーザ出力を供給する。
【００１４】
幾つかの実施形態において、好適なCO2加工レーザは、約9μmと約11μmの間の波長で動作するパルスCO2レーザである。例示的な市販のパルスCO2レーザは、コネティカット州ブルームフィールドのコヒレント・DEOS(Coherent-DEOS)社によって製造されているModel Q3000 Ｑスイッチレーザ（9.3μm）である。
【００１５】
レーザ18と、ビーム及び工作物の位置決めシステム20とは、互いに、そしてレーザシステムコントローラ26と直接または間接的に信号で通信して、レーザビーム経路32に沿って伝播されるレーザパルスのタイミングに関して、チャック24上の工作物28の位置をレーザビーム軸30の位置と調整する。情報及び/又はコマンド信号は、これらのサブシステムを接続する通信経路34に沿って、一方向または双方向に流れることができる。
【００１６】
ビアが形成される例示的な工作物28、例えば、プリント回路基板（PCB）及び電子部品実装デバイスの多層構造などの製造に使用される幾つかの一般の材料には通常、金属（例えば、銅）と誘電体（例えばポリマーポリイミド、樹脂、またはFR-4）が含まれる。前記の特許、刊行物、出願には、他の一般の工作物28が、詳細に記載されている。
【００１７】
好適な単層の工作物には、薄い銅板、電気的用途に使用されるポリイミドシート、そして、アルミニウム、スチールなどの他の金属部材、一般的な産業及び医療用途で使用される熱可塑性プラスチック材、電子回路製造用の基板として使用されるシリコンまたは他の半導体材料が含まれる。好適な多層の工作物には、マルチチップモジュール（MCM）、回路基板、または半導体マイクロサーキットパッケージが含まれる。幾つかの実施形態において、金属層は、限定するわけではないが、アルミニウム、銅、金、モリブデン、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銀、チタン、タングステン、金属窒化物、またはこれらの組合せを含んでよい。幾つかの実施形態において、金属層は望ましくは、約９μmと約36μmの間の厚さを有する。しかし、金属層は、９μm より薄くてよく、または72μm と同じくらいの厚さであってよい。
【００１８】
幾つかの実施形態において、有機誘電体層は、ベンゾシクロブタン（BCB）、ビスマレイミドトリアジン（BT）、ボール紙、シアン酸エステル、エポキシ、フェノール、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE）、ポリマー合金、またはそれらの組合せを含んでよい。各々の有機誘電体層は、一般に金属層より厚い。幾つかの実施形態において、有機誘電体層の好適な厚さは、約20μmと約400μmの間にある。しかし、有機誘電体層は、たとえば、厚さが1.6mmと同じくらい厚いスタックにしてよい。
【００１９】
有機誘電体層は、薄い補強部材層を含んでよい。補強部材層は、たとえば、アラミドファイバー、セラミック、またはガラスのファイバーマットあるいは分散した粒子を含んでよく、それらは、有機誘電体層に織り込まれ、あるいは分散される。補強部材層は、一般に有機誘電体層より非常に薄くてよく、約１μmと約10μmの間の厚さを有してよい。当業者は、補強材が有機誘電体層への粉末として導入されてもよいことが理解できる。この粉末状の補強材を含む補強部材層は、不連続かつ不均一であってよい。
【００２０】
当業者は、これらの層は、内部的には、不連続かつ不均一であって、平滑でなくてよいと理解できる。金属材料、有機誘電体、及び補強部材のいくつかの層を有するスタックは、２mmを超える合計の厚さを有してよい。工作物の組成物と寸法は、絶えず変っており、これらの例は、限定していると考えてはならない。
【００２１】
レーザ加工システム12は、自動搭載システム14と、通信経路36によって直接または間接的に信号で通信しており、この通信経路は、これらのサブシステムを接続し、そして情報及び／またはコマンド信号を、経路36に沿って一方向または双方向に伝えることができる。幾つかの実施形態においては、レーザシステムコントローラ26は、自動搭載システム14とレーザ加工システム12の間のインターフェースを提供する。
【００２２】
例示的な自動搭載システム14は、１つ又は複数の搭載アーム38と、１つ又は複数の取り外しアーム40とを含む。しかし、当業者は、単一のアームを使用して、両方の機能を行ってよいことが理解できる。幾つかの実施形態において、自動搭載システム14は、ウエハハンドリングシステム、またはカセット、中間チャックハンドリングシステム、あるいはフロントエンドローダの形態をとってよい。 適切な自動搭載システムの１つの例は、Model PL-5330であって、これは、香港の九龍にあるレクサスオートメーション社(Lexus Automation Ltd.)によってエレクトロサイエンティフィックインダストリーズ社向けに、特に設計製造されている。PCBとウエハの様々な自動搭載システムが市販されており、当業者にはよく知られている。
【００２３】
レーザ加工システム12及び／または自動搭載システム14はそれぞれ、測定システム16と、通信経路42と44によって直接または間接的に信号で通信している。それら通信経路は、これらのサブシステムを接続し、且つ情報及び／またはコマンド信号を、経路42と44に沿って一方向または双方向に伝えることができる。幾つかの実施形態において、レーザシステムコントローラ26は、レーザ加工システム12と測定システム16との間の及び／または自動搭載システム14と測定システム16との間のインターフェースを提供する。
【００２４】
測定システム16は、工作物28の１つ又は複数の特性を測定する１つ又は複数のカメラ46、または他の手段を含んでよい。たとえば、自動搭載システム14がチャックまたは台24上に工作物28を移動させるとき、１つ又は複数のカメラ46を配置し、工作物28の１つ又は複数の辺48、領域、または対象とする造作の位置から厚さの測定値を取得してよい。測定システム16は、さらなるカメラ50と52、例えば低及び高精度のカメラも含んでよく、それらカメラは、表面特性、例えば、光沢または反射率の測定値の取得ために工作物28の表面54の外観を取得するように配置してよい。
【００２５】
当業者にとっては、測定システム26及びそのカメラ46、50、52または他のセンサーまたは検出器は、スタンドアロンシステムまたはサブシステムであってよく、あるいは、それらが、自動搭載システム14とレーザ加工システム12の１つまたは両方に統合されてよいことが理解できる。工作物28が、チャックまたは台24によって支持されるとき、自動搭載システム14による統合は、得られない視野角を容易にするために望ましい可能性がある。  カメラ46、50、52または他のセンサーまたは検出器が、位置決め、例えば工作物または造作の位置調整、あるいは加工中のリアルタイムフィードバック、例えば造作特性のフィードバックために使用できる場合、レーザ加工システム12との統合が望ましい場合がある。オペレーターインターフェース56も、システムまたはサブシステムの１つ又は複数と結合され、そして、それらの１つ又は複数と直接または間接的に通信してよい。
【００２６】
図５と６は、厚さの測定値が、カメラ50及び/又は52あるいは他のセンサーによって、どのように取得することができるかの別の例を示す。図５と６を参照すると、カメラ50及び/又は52（または他のセンサー）は、チャック24または他の何らかの支持台の表面に焦点を合わせて、ゼロ基準焦点値を得ることができる。次に、自動搭載システム14は、チャック24または他の何らかの支持台に工作物28を搭載する。それから、カメラ50及び/又は52（または他のセンサー）は、工作物28の表面に再び焦点を合わせる。焦点値の変化分が、厚さの値に変換される。厚さの測定は、ランダムな位置について、所定の位置、たとえば、それぞれの領域に対する平均の厚さの値を取得するべき位置などについて、または、対象とする造作の各々の位置について行われてよい。厚さの値は、メモリに格納され、後で述べるように、加工レシピの決定の際に使用される。そして、これらの値はまた、造作品質の後評価と、修正又はさらなる加工が望ましいかどうかの判定のためであってもよい。例示的なスタンドアロン測定システムには、ケーエルエー・テンコール(KLA-tencor)社によって製造されるWafersight2、またはVisEdge CV300が含まれる。
【００２７】
厚さなどのような異なる特性を有する工作物28、または工作物28の領域は、同じ所望の品質を有する造作を得るためには、それぞれに加工する必要がある。最も単純な例という背景においては、領域または工作物28が厚いほど、所望の品質の造作を製作するためには、１つ又は複数の更なるパルスがよく、領域または工作物28が薄いほど、所望の品質の造作を製作するためには、より少ないパルスがよい。工作物28の光沢もまた、一般的な加工レシピを修正して造作を製作するのに使用できる情報を提供することができる。当業者は、加工レシピに影響を及ぼす工作物28の多数の他の特性を測定してよいことが理解できる。
【００２８】
図2Aと2Bは、厚さの測定値に基づく例示的なレシピ・ルックアップテーブルを示す。 たとえば、工作物28の1.05という測定平均の厚さの値に対しては、図2Aで示すように、レシピ２が実施され、工作物28全体が加工される。あるいは、工作物の領域または個々のターゲット位置の特性が測定される場合、工作物28の各々の領域またはターゲット位置は、特定の測定値と関連付けられる適切なレシピを使用して加工される。このように、測定値は、工作物28上の特定の位置と関連付けて、格納される。図2Bは、Model 5330のレーザシステムを使用してビア穿孔を実施するための例示的なレシピ選択テーブルを示す。
【００２９】
図３は、ある測定値に応じて工作物28を加工するために実行してよい例示的なレシピである。幾つかの実施形態において、測定値とレシピ間に１対１対応関係がある。しかし、当業者は、テーブルルックアップの測定値は一般的に測定値の範囲を含むと理解できる。幾つかの実施形態において、測定値は、工作物28の平均の厚さの値、工作物28の領域の平均の厚さの値、または工作物28上のターゲットまたは造作の位置の厚さの値である。幾つかの実施形態では、レシピは、特定の特性、例えば、直径と深さのビアを工作物28上に穿孔するために実施されるべきパラメータを規定する。
【００３０】
レシピには通常、スポットサイズ、バイトサイズ、繰り返し率、位置決めシステムの速度、レーザパワー、パスの数、パルスの数、及び移動パターンに関連するレーザパラメータが含まれるが、これに限定されるものではない。当業者にとっては、図３に示されるレシピにリストされた例示的なパラメータは包括的ではなく、且つそれらの多くのパラメータまたは変形が、変数の様々な組合せによって表されることが理解できる。同様に、レシピパラメータは、様々な造作属性、例えば、ビア直径または工作物の材質によって、そして様々なレーザタイプとビーム及び基板の位置決めシステムとによって、変わってくる。
【００３１】
たとえば、位置決めシステムが使用できる場合、ダンスキーほかの米国特許第6,407,363号と第6,784,399号で開示されているいずれの穿孔技法または穿孔パターンを使用してよい。このような技法とパターンは、限定するわけではないが、螺旋状、同心円状、及び筒鋸(trepanning)の穿孔パターン加工を含む。当業者にとっては、米国特許第6,407,363号で使用されている変形可能なミラーを、他の高速ステアリング素子、例えば、ジョンソンの米国特許第7,027,199号で開示されているような１つ又は複数の音響光学素子と取り替えて、これらの様々なパターンを実現できることが理解される。
【００３２】
当業者にとっては、レシピ・ルックアップテーブルは、複数の測定値に対応して、例えば、マトリックスの厚さの値と光沢値とを使用するなどして、特定の工作物28、領域、または位置を加工するために最もよいレシピを決定することができると理解される。同様に、３個以上の測定値（または値の範囲）は、多次元マトリックスに編成してよく、そのマトリックスは、幾つかのまたはすべての測定される特性値に基づく「最もよい」レシピを示す。
【００３３】
レーザ加工レシピのルックアップテーブルは、理論的な計算から、操作者による試行錯誤から、後処理検査を有する自動化された組織的なレシピ修正プロセスから、あるいは、これらまたは他の方法のある組合せから構築することができる。より多くの情報が集まるほど、テーブルルックアップは、加工履歴を反映するのにより複雑でより正確になってよい。このような履歴には、レシピの変形と同様に、レーザ動作の変形が含まれてよい。 
図４は、例示的な搭載、測定、レーザマイクロ加工、及び取り外しのプロセスの流れ図である。幾つかの実施形態の簡略化された例示的な実施態様において、ビア穿孔のレーザ加工システム12は、指示ステップ60を使用し、自動搭載システム14に工作物28を載せることを要求する。搭載ステップ62において、自動搭載システム14は、収納ラックまたは運搬装置（図示せず）から工作物28を選択する。移動または位置決めステップ64において、自動搭載システム14は、その特性の１つ又は複数の測定を容易にするために工作物28を移動させ、指示ステップ66において、測定指示を測定システム16に伝える。
【００３４】
測定ステップ68において、測定システム16は、工作物28の１つ又は複数の特性の測定値を取得する。特性値は、工作物の１つ又は複数の辺、表面、領域、または特定の対象とするターゲットあるいは造作の位置から取得してよい。工作物28が搭載アーム38から吊り下げられて、レーザ加工システム12に、または１つ又は複数の特定の位置に運搬される間に、測定値は、１つ又は複数のカメラ46によって取得してよい。測定値は、工作物28がレーザ加工システム12のチャック24に搭載された後に、カメラ50と52によって取得してもよい。測定システム16は、生データを分析または処理して、例えば、平均の測定値を提供してよく、そして、処理された又は生のデータを直接、または間接的に例えば、自動搭載システム14とデータ搬送ステップ70などによって、レーザ加工システム12に転送する。
【００３５】
搭載ステップ72において、自動搭載システム14は、（測定サイクルの間に、まだ完了していない場合）レーザ加工システム12のチャック24への工作物28の搭載を終了し、レーザ加工システム12に、工作物28が搭載されたことを指示ステップ74によって通知する。
【００３６】
レシピの決定ステップ76において、レーザ加工システム12は、測定情報を使用し、例えば、図2Aと2Bに例示されているようなテーブルで、工作物28の加工に好適なレシピ、あるいは、工作物の領域、または対象とするターゲットまたは造作の位置の加工に好適なレシピを探す。加工ステップ78では、レーザ加工システム12は、ルックアップテーブルから得られるレシピに従い、工作物28、工作物の領域、または対象とするターゲットまたは造作の位置を加工する。
【００３７】
指示ステップ80において、レーザ加工システム12は、工作物28が加工されたことを自動搭載システム14に通知する。自動搭載システム14は、取り外しステップ82においてチャック24から工作物を降ろして、通知ステップ84において工作物28が降ろされたことをレーザ加工システム12に通知する。その結果、レーザ加工システム12は、新しい工作物28の搭載を要求できる状態になっている。
【００３８】
当業者は、通信経路が、様々なシステム構成要素の能力によって変わる可能性があることが理解できる。特に、当業者にとっては、フロープロセスを実行する様々なソフトウェアは、主にレーザコントローラ26のような単一のシステムまたはサブシステムと関係付けてよいことが理解できる。あるいは、ソフトウェアは、全体的または部分的に、様々なシステム、サブシステム、またはサブシステム構成要素に配置されてよい。たとえば、カメラ46、50、及び52は、画像処理ソフトウェアと同様に測定処理ソフトウェアも含んでよい。あるいは、データ処理の全てまたはほとんどが、レーザコントローラ26によって行われるか、または制御してよい。レーザコントローラ26は、たとえば、自動搭載システム14から来る指示よりもむしろ、測定を行うように測定システム16に直接依頼してもよい。多数の変形が可能である。
【００３９】
当業者にとっては、ルックアップテーブルによって提供されるレシピは、パラメータガイドラインであり、そして、レシピが、たとえば、プロセス監視に基づいてリアルタイムに変更してよいことも理解される。たとえば、そのようなプロセス監視は、レーザ加工システム12内の１つ又は複数の光学素子の劣化、レーザ18の性能の変動、またはビーム及び工作物の位置決めシステム20に関連するアッベ誤差あるいは他の位置決め誤差を追跡してよい。 ジョーデンスほかの米国特許第7,244,906号は、これらのリアルタイム調整のいくつかについてどのように実現できるかについて、詳細に説明している。
【００４０】
この技術分野の当業者にとっては、本発明の基本原理から逸脱することなく、本発明の上記の実施形態の詳細に対して、多くの変更を加えることができることは、明らかである。従って、本発明の範囲は、次に続く特許請求範囲によってのみ決定されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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