JPH0716781A

JPH0716781A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH0716781A
Application number: JP5216814A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yamazaki; 真山崎
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザ発振器を具備し、このレーザ発振器か
ら出射されるレーザビームを被加工体に照射し、被加工
体に設けられた溶断可能部分を切断加工するレーザ加工
装置において、その部分が、金属や透明物質叉は半透明
物質のように光学的吸収率が低いものであっても、レー
ザビームエネルギーが不足しないよう必要十分な適正エ
ネルギー供給量に制御して、切断加工が確実に実行でき
るレーザ加工装置を提供する。【構成】レーザ発生器11から出射されるレーザビーム
光路にビームスプリッタ１を設けて、予備加熱用エネル
ギー分パルス12Ａと切断加工用エネルギー分パルス12Ｂ
に分岐する。分岐された切断加工用エネルギー分パルス
12Ｂは、90°光路変更し、ディレイ要素（遅延回路）５
を経由させる。更に、それらの分岐されたレーザビーム
パルスを再合成するためのハーフミラー４を設けること
によって、被加工体17の溶断可能部分に照射し、切断加
工できるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばICの製造現場
に利用することができるレーザ加工装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】IC化されたメモリの分野では、メモリセ
ルの不良を救済するために、冗長部分を設け、不良セル
が発生したラインを冗長部分のラインに置き換え、これ
により良品として実用できるように処置する方法があ
る。この救済処置を実行するために、従来からレーザ加
工装置が実用されている。つまり、レーザ加工装置によ
りIC内部に設けられた溶断可能な部分（ヒューズ等）に
収束されたレーザビームを照射し、IC内部の溶断可能部
分を切断加工し、救済処置を施している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】IC化されたメモリの分
野では、その記憶の容量は増大化の一途をたどり、益々
高集積化され、そのために微細加工による作業難度は高
まる一方であり、生産技術上、歩留まり率向上のために
は、冗長部分を設けて、これを利用した救済処置を行う
べく切断加工する作業工程は、より確実に実行可能なこ
とが要求されている。

【０００４】しかし、救済処置を必要とする対象となる
ICメモリがより高集積化される過程で、それに適用され
る配線材料も多様化され、金属や透明物質あるいは半透
明物質のような、光学的吸収率が低い材料が出現してい
る。しかも、内部配線層、特にアルミニウムを主成分と
する配線層等によって多層化が進み、何層もの層間絶縁
膜が存在して複雑に高密度化する中で、益々レーザビー
ムによる切断条件は難度を増し、厳しくなるばかりであ
る。

【０００５】これらの課題を解決すべき一つの方法とし
て、被加工体全体を予め加熱し、溶断可能部分の温度を
上昇させた状態でレーザビームにより切断加工を実行す
る方法があり、この種のレーザ加工技術としてはよく知
られている。しかしながら、被加工体の全体を加熱するには、被加工体を搭載しX
-Y軸方向に移動させ、被加工体内所定の位置に、レーザ
ビームを照射せしめるために設けられているX-Y移動台
に加熱装置を搭載せねばならなくなる。従って、X-Y 移
動台に加熱装置を搭載した場合にはX-Y 移動台にも熱が
加わることになり、移動する位置精度が悪くなる。また、被加工体の全体を加熱し、所期の温度に達する
には時間がかかってしまう。その上、被加工体の全体を加熱するから、加熱を避け
たい部分も加熱してしまい、熱的衝撃を与えてしまう。などの問題点があった。

【０００６】以上、上述した各種の課題を解決するため
に、図２に示すように、絶縁層の膜厚測定26をし、絶
縁層の膜厚に応じてレーザ発振器11の発振強度を制御
し、加えて材料の光学的吸収率の低い被加工体17に対
するものとして、溶断可能部分が切断しない程度のエネ
ルギーＥ1 により、先ず、一回目に低いエネルギーのレ
ーザビーム12Ｃを被加工体17に照射し、該被加工体の所
定位置を予備加熱し、該溶断可能部分を液相化し、次
に、二回目として、その部分が固相化しない間に切断に
十分なエネルギーＥ2を持つ切断加工用レーザビーム12
Ｄを照射し、切断加工する方法が提案されている（例え
ば、平成４年特許願第２１１５９２号）。

【０００７】しかし、被加工体17の溶断可能部分の状態
の違いによる影響から、膜厚測定26のバラツキもあり、
また予備加熱用レーザビーム12Ｃを照射後、切断加工用
レーザビーム12Ｄを照射するまでの間隔が、レーザの充
電時間（レップレート＝Repetation Rate）が長いため
（例えば、１msec.）、折角の予備加熱の熱量分が拡散
してしまうことがあり、切断加工の確実性を阻害してい
た。

【０００８】本発明の目的は、切断加工すべき部分が、
金属（例えば、アルミニウムを主成分とする配線層）
や、透明物質叉は半透明物質のように材料として光学的
吸収率が低いものであっても、レーザビームによるエネ
ルギーが不足しないよう必要にして十分な適正エネルギ
ー供給量に制御して、切断加工が確実に実行できるレー
ザ加工装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１によって、本発明の
構成について説明する。レーザ発振器11を具備し、この
レーザ発振器11から出射されるレーザビームを被加工体
17に設けられた溶断可能部分を切断加工するレーザ装置
において、その出射レーザビーム光路に、１回分の出射
レーザビームパルスを一定の光量比に、例えば、全体量
の30％は直進させて予備加熱用エネルギー分パルス12Ａ
とし、残りの70％は切断加工用エネルギー分パルス12Ｂ
に分岐するビームスプリッタ１を設ける。そのビームス
プリッタ１により分岐された切断加工用エネルギー分パ
ルス12Ｂを90°光路変更する。そして、例えば、パルス
幅の1/2 だけ遅延させるべくディレイ要素（遅延回路）
５を設ける。更に、それら分岐されたレーザビームパル
スを再合成するためのハーフミラー４を設けることによ
って、被加工体17の溶断可能部分に照射し、切断加工で
きるように構成する。

【００１０】本発明においては、レーザビームによる切
断加工をしやすくするために、被加工体のみに対して非
接触で、しかも所定位置部分のみ局部的に、レーザビー
ムパルスにより、従来から知られているように、予備加
熱を行い、その加熱効果が失われない時間内に切断加工
用のレーザビームパルスを送り込み切断加工を行うこと
としたことで、確実で高品質な切断加工を実現するとい
う目的を達した。

【００１１】

【作用】従来の技術では、金属や透明物質叉は半透明物
質のように、光学的反射率が高いかあるいは光学的吸収
率の低いもののために被加工体を予備加熱する加工方法
を採ったが、大小のレーザビームパルス２回分で１工程
を実施していたので、充電時間が短くできず、被加工体
の構造や周囲温度条件などによっては、熱拡散のバラツ
キもおき、より切断加工の確実性を保ちたいという点で
は、いま一つ不満足であった。そこで本発明ではレーザ
ビームパルス一回分をビームスプリッタにより分岐した
切断加工用エネルギー分パルスを、ディレイ要素を経由
させ、直進させてある予備加熱用エネルギー分パルスと
ハーフミラーにより再合成させることで、充電時間の問
題を解消できた。また、ディレイ要素とビームスプリッ
タの条件を変えることにより、各種条件の組み合わせの
設定が可能となり、被加工体に対する最適条件が得易く
なった。

【００１２】

【実施例】図１に、本発明によるレーザ加工装置の実施
例を示す。図中11はレーザ発振器を示す。レーザ発振器
11から出射されるレーザビーム12は、ミラーＡ13、ビー
ムスプリッタ14、対物レンズ15を通じて被加工体17に照
射される。被加工体17は、X-Y移動台16に搭載され、X-Y
移動台16の移動によってレーザビーム12を被加工体17の
任意（＝所定）の位置に照射できる構造となっている。

【００１３】ビームスプリッタ14はレーザ発振器11から
与えられるレーザビームの一部を入射光量測定用の受光
素子18に与える。受光素子18の光電変換出力は、バッフ
ァアンプ19を通して、ＡＤ変換器21に与えられ、ＡＤ変
換器21でＡＤ変換されて制御部22に与えられ、レーザ発
振器11の出射ビームを制御する。

【００１４】また、ビームスプリッタ14は、被加工体17
から反射するレーザビームを反射光量測定用の受光素子
23に分岐し、反射光量に対応した電圧信号をＡＤ変換器
25に与え、ＡＤ変換器25でＡＤ変換した反射光量信号を
制御部22に与え、レーザ発振器11の出射光量を反射光に
よっても制御するように構成している。以上の構成につ
いては、従来のレーザ加工装置に同じである。

【００１５】本発明の特徴とする構成は、図１に示すよ
うにディレイ要素（遅延回路）５を設けた点である。つ
まり、レーザ発振器11から、出射されるレーザビーム光
路12にビームスプリッタ１を設けて、切断加工用エネル
ギーＥ2 分パルス12Ｂを分岐し、ディレイ要素（遅延回
路）５として構成された回路を経由させるべくミラー
２、３によってハーフミラー４まで帰還させ、そこで、
同じくビームスプリッタ１によって分岐され直進させて
きた予備加熱用エネルギーＥ1分パルス12 Ａとを再合成
し、ミラー13Ａ、ビームスプリッタ14、対物レンズ15を
通じて被加工体17に照射される。その結果、照射レーザ
ビームのエネルギー分布の波形は図１（１b ）に示され
るものとなる。

【００１６】以上、本発明の実施例の構成については、
レーザ発振器11は１個の構成とし、そこからの１回分の
出射レーザビームパルス12を、ビームスプリッタ１によ
り予備加熱用12Ａと切断加工用12Ｂに分岐し、ハーフミ
ラー４によって再合成して被加工体17に照射して所期の
エネルギー分布の波形を得ているが、レーザ発振器11を
２個以上複数の構成として、それぞれから出射レーザビ
ームパルスの強度とタイミングのシーケンス制御を行え
ば同じく実現できる。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００１８】（Ｉ）良好な切断加工の結果を得るため
に、必要にして十分な適正量のエネルギー供給を制御し
て与えるために、被加工体に対し、非接触で、しかも所
定位置部分のみに局部的に予備加熱を行うことができた
ために、X-Y 移動台（加工台）に対する熱影響も全く排
除できたので、位置制御精度が確保できてレーザビーム
パルスによる微細加工技術が精度よく確立できた。（ＩＩ）レーザビームパルス一回分の出射により、予備
加熱用と切断加工用に分岐、再合成して、所期のエネル
ギー分布波形が得られるので、２回分の出射レーザビー
ムパルスによって行う従来の技術に比し、充電時間がな
くなり、パルス幅の1/2 の遅延分の時間分だけで済むの
で、連続加工を行う場合、総合的な切断加工時間の短縮
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１a）は、本発明の一実施例を示すブロック
図である。（１b）は、本発明によるレーザ加工装置に
適用して適切な切断加工結果が得られる波形図を示す。

【図２】（２a）は、従来の技術による実施例を示すブ
ロック図である。（２b）は、（２a）の技術において適
用される波形図を示す。

【符号の説明】

１、14、29 ビームスプリッタ２、３、13Ａミラー４、13Ｂハーフミラー５ディレイ要素（遅延回路） 11 レーザ発振器 12 レーザビーム 12Ａ、12Ｃ予備加熱用レーザビームエネルギー分 12Ｂ、12Ｄ切断加工用レーザビームエネルギー分 15 対物レンズ 16 X-Y移動台（加工台） 17 被加工体 18 入射用受光素子 22 制御部 23 反射用受光素子 26 膜厚測定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器（11）を具備し、このレー
ザ発振器（11）から出射されるレーザビームを被加工体
（17）に照射し、被加工体（17）に設けられた溶断可能
部分を切断加工するレーザ加工装置において、その出射レーザビーム光路（12）に、１回の出射レーザ
ビームパルスを一定の光量比に分岐するビームスプリッ
タ（１）を設け、該ビームスプリッタ（1）により分岐された切断加工用
エネルギー分パルス（12Ｂ）を遅延させるディレイ要素
（遅延回路）（５）を設け、それら分岐されたレーザビームパルスを再合成するため
のハーフミラー（４）を設け、その再合成されたレーザビームパルスを、被加工体（1
7）に照射するよう構成することを、特徴とするレーザ
加工装置。