(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を被加工物に照射することにより前記被加工物を加工するレーザー加工装置において、
Ｆ２レーザー光を発するＦ２レーザー発振器と、
前記Ｆ２レーザー発振器からのＦ２レーザー光を前記被加工物に導く導光光学系と、
前記導光光学系を内部に収容すると共にガスを排出するためのガス排出口が形成されている遮光ケースと、
前記Ｆ２レーザー発振器及び前記遮光ケースを内部に収容する保護カバーと、
前記遮光ケース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。
【請求項２】
前記遮光ケースは内部に酸素センサーを有し、前記酸素センサーの出力に基づいて前記ガス供給源からの不活性ガスの供給量が決定されることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
前記遮光ケースは、前記被加工物を観察するための顕微鏡を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
前記顕微鏡に、前記被加工物を撮像するための撮像手段が取り付けられていることを特徴とする請求項３記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
前記遮光ケースは、一端が前記Ｆ２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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＩＣやＬＳＩのような半導体デバイス、液晶ディスプレイ或いはプラズマディスプレイ等を加工するためのレーザー加工装置に関し、特に、半導体デバイスにおける導電体層および絶縁体層の一部を除去する場合等に用いられるレーザー加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザー加工装置として、特開平８−０１０９７１号公報に開示されるようなものが知られている。特開平８−０１０９７１号公報では、レーザー加工装置は、光源として、ＫｒＦエキシマーレーザー発振器（発振波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマーレーザー発振器（発振波長１９３ｎｍ）を使用していた。
【０００３】
また、上記の特開平８−０１０９７１号公報に加え、特開平７−３３３５１４号公報に開示されるレーザー加工装置では、レーザー光が人間の目に入射するのを防止するために、レーザー光を被加工物に導く光学系が遮光性の部材によって囲まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−０１０９７１号公報に開示されるレーザー加工装置では、光源としてＫｒＦエキシマーレーザー発振器又はＡｒＦエキシマーレーザー発振器を使用しているので、結合解離エネルギーの大きい二酸化シリコン等の材料を除去するには、光子エネルギーが十分でないという問題があった。
【０００５】
また、上記の特開平８−０１０９７１号公報に加え特開平７−３３３５１４号公報に開示されるレーザー加工装置では、レーザー光により空気中の酸素が吸収され、オゾンが発生し、このオゾンにより、光学部品等を損傷するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、結合解離エネルギーの比較的大きい材料でも除去することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、この明細書において、Ｆ2レーザー光とは、Ｆ2レーザー発振器により発せられるレーザー光をいうものとする。
【０００８】
本発明によるレーザ加工装置は、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、Ｆ２レーザー光を発するＦ２レーザー発振器と、前記Ｆ２レーザー発振器からのＦ２レーザー光を前記被加工物に導く導光光学系と、前記導光光学系を内部に収容すると共にガスを排出するためのガス排出口が形成されている遮光ケースと、前記Ｆ２レーザー発振器及び前記遮光ケースを内部に収容する保護カバーと、前記遮光ケース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Ｆ２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】
Ｆ2レーザー光は、空気中のＯ2に吸収され、オゾンを発生させる。このオゾンは、人体に害を与えるのみならず、光学系を構成する光学部品に損傷を与える。このため、本実施形態では、遮光ケース５４、すなわち筒状部材５６、顕微鏡１０及び収容ケース５８の内部を、Ｆ2レーザー光に吸収されない不活性ガス、例えば窒素ガスで置換することとしている。図２及び図３に示すように、窒素ガスは、ガス供給管７８を通してガス供給源８０から供給される。ガス供給源８０には、遮光ケース５４に供給する窒素ガスの流量を必要に応じて調整するための流量調整バルブ８２が設けられている。窒素ガスの供給量は、具体的には、短時間で空気をパージさせたい場合には増加させ、空気が十分パージされた場合等には一定に維持する。なお、本実施形態では、流量調整バルブ８２として、マスフローコントローラーが用いられている。また、本実施形態では不活性ガスとして窒素ガスが用いられているが、ヘリウム、アルゴン等であってもよい。
【００３２】
窒素ガスで遮光ケース５４の内部を置換するために、遮光ケース５４として窒素ガスが漏出しない構造が理想的であるが、実際には、接続部のシールを完全にするのは困難である。特に、遮光ケース５４の内、収容ケース５８は、顕微鏡１０の試料台６４に基板２を取り付ける等のため、開閉可能な扉を有しているので、収容ケース５８からの窒素ガスの漏出は防止できない。そこで、本発明では、図２ないし図４に示すように、レーザー発振器１６、筒状部材５６、顕微鏡１０及び収容ケース５８の全体を保護カバー８４で覆うこととしている。この保護カバー８４には、前記の遮光ケース５４から漏出した窒素ガスや内部の空気を流通させるために、保護カバー８４に形成された開口部にて、排気手段である排気ダクト８６及び排気ファン８８が取り付けられている。また、保護カバー８４には、基板２を顕微鏡１０に設置する等のために作業者が手を出入れすることができるように、アクセスパネル９０が設けられている。
【００３３】
図３において、上述のように窒素ガスを流通させるために、レーザー加工装置１内、特に筒状部材５６には、窒素ガスを供給するためのガス供給口９２が形成されている。このように筒状部材５６にガス供給口９２を形成したのは、保護カバー８４に形成するよりも、短時間で効率的に窒素ガスを流通させることができるからである。更に、収容ケース５８には、窒素ガスを流通させるために、ガスを排出するためのガス排出口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。
【図１】
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【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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