深紫外(266nm)レーザー加工装置と微細加工への応用第4高調波レーザ加工機の紹介特長加工例 SiC・GaNウェハマーキングデスクトップ加工装置薄膜加工装置(フラッシュランプ励起) タカノ株式会社画像計測グループ松崎裕也・那須野正支・矢島正男 1 YAG第４高調波レーザ加工機 UVTS-4500 装置の特徴・ソフトウエア・加工例を紹介 2 レーザタイプ別の比較種類加工加工加工径波長価格（nｍ）速度品質（μｍ）長所 CO2レーザ 10600 ◎ ◎ × ＹＡＧレーザ（基本波）１０６４ ○ ○ △ グリーンレーザ(２倍波) ５３２ ○ ○ △ 安価・小型高出力溶接５０汎用性大汎用性大３０ＵＶ－ＹＡＧ（３倍波）３５５ △ △ ○ ２０ DUV－ＹＡＧ（４倍波）２６６ △ × ◎ 15 エキシマ２４８ × １９３ ○ ◎ - １００微細加工光分解微細加工光分解微細加工光分解 3 特徴：LD励起SHG+FHG波長変換ハーフコスト・ハーフサイズの加工システム日常のメンテナンス時間・コストの低減加工工法（プログラム）を提案生産性向上に寄与するシステム提案充実したメンテナンス体制 4 266nmレーザ仕様 266nmレーザ仕様比較表基本仕様 UVTSUVTS-4300 ランプ励起 UVTSUVTS-4500 LD励起（励起（200mW LD 励起（200mW） 200mW） C社 A製品レーザの種類 NdNd-YAG第四 YAG第四高調波第四高調波 NdNd-YAG第四高調波 YAG第四高調波 NdNd-YVO4第四高調波 YVO4第四高調波基本発振器ランプ励起パルスレーザ LD LD励起パルスレーザ励起パルスレーザ LD励起パルスレーザ LD励起パルスレーザ（基本波）（第二高調波）（第四高調波）波長変換結晶発振波長光出力パルス周波数パルス幅収束スポット径スキャンエリア冷却方式 BBO（第二高調波） BBO（第二高調波） BBO（第四高調波） BBO（第四高調波）－ BBO（第四高調波） BBO（第四高調波） LBO（第二高調波） BO（第二高調波） CLBO CLBO（第四高調波） BO（第四高調波） 266nm 266nm 266nm 250mW＠ 250mW＠2.5kHz 1kHz～ 1kHz～10kHz 60ns/2.5kHz 20μm 20μm（調整可） 30～ 30～50mm□（ 50mm□（変更可） □（変更可）水冷 200mW＠ 0mW＠10kHz 10kHz 1kHz～ 1kHz～40kHz 40kHz 5ns/5kHz ← ← 空冷 3.0W@30kHz 1kHz～ 1kHz～300kHz <20ns@30kHz ← ← 水冷 5 波長と光透過率石英以外の材料で，10％以上の吸収率．サファイア・ガラス・のカット・溝加工が可能．樹脂でも熱ダレを極小に出来る． 6 光分解加工熱加工光分解加工分子分子分子分子分子分子分子分子分子を振動させ(加熱) 結合を破壊する結合を光で断ち切るので熱の発生が少ない 7 難加工材を効率的に加工光分解加工 266nm（FHG）：355nm（THG）：532nm（SHG）加工特性比較熱影響による加工痕が残る波長下地メタルにダメージ発生銅上のフォトレジストフィルムの除去加工 266nm 355ｎｍ 532nm 加工結果デブリパターン形状 ○ △ × ◎ ○ × 8 ダイレクト描画加工自在な加工が可能（マスクレス加工）高精度ガルバノスキャナにより、高速・高精度の加工が可能加工パタンはプログラムで生成 → 金型やマスクが不要．タングステンのダイレクトパターニング 9 その他の機能ビットマップ・DXFファイルを変換可能．フォントなどもBMPとして取り込める． DXFファイルを変換した例：自転車ポリイミド線幅最小線幅10µm 10 加工例：有機材料ポリイミドフィルムの穴開け加工例ポリイミド・アラミド等のエンジニアリングプラスチック類などポリイミドアクリル 11 加工例：金属ＳＵＳ・チタン・タングステンタンタル・銅・金など 12 加工例：複合材料カテーテルサイドホール加工銅 + エポキシ基板貫通穴カテーテルストリップ(金属残しカテーテルストリップ金属残し)加工金属残し加工マーキングの例 13 微細なマーキングが可能 14 アプリケーション：ウェハマーカレーザ加工が浅く、パーティクルの発生が極めて少ない。発生したパーティクルは付着が少なく、容易に除去できる。エピ膜にマーキングを留めることにより、ウェハ界面での剥離を抑制できる。 SiC・ SiC・GaNデバイス製造工程 GaNデバイス製造工程のトレーサビリティ確保が可能である。 15 マーキング例(SiC・GaN) GaNウェハウェハ SiCウェハウェハウェハレーザマーカ：主な仕様項　目ウェハ対象サイズ処理能力搬送方法フォント種類位置精度レーザ描画方式装置サイズ重量ユーティリティ電源クリーン対応仕　様 SiC/GaN/サファイア/その他の化合物半導体２”３”４”または３”４”６” ６０枚～１００枚/時間：５０枚（２５枚カセット２本）を連続マーキングスカラロボットによる毎葉処理 SEMI準拠（ベクトル/ドットマトリックス/ヘリカルドット） ±１００μm YAG第４高調波レーザ(２６６ｎｍ) ２５０mW＠１０ｋHz ２軸ガルバノスキャン W２．０ｍ×D１．２ｍ×H１．８ｍ１５００ｋｇ以下電源/真空/圧空/工場排気３相２００V/５０A 装置内でマーキングエリアをパーティションとシャッタで分離し，ダウンフローにより雰囲気を装置下部に排気する 17 デスクトップ加工機用途：研究機関・企業開発部門での少量多品種加工特徴： 266nmレーザによる高品質微細加工を手軽に扱える－仕様－装置サイズ加工エリア D900× ×W800× ×H800mm 150× ×150× ×20mm 18 薄膜加工装置(フラッシュランプ励起) 加工原理・構造加工イメージリペアヘッド基本構成基本構成レーザ発振器欠陥画像光学ユニットスリットユニットスリットサイズ設定 Laser照射① 照射① ＡＦユニット照明ユニット UV加工レンズ UV加工レンズスリットサイズ設定 Laser照射②、③ 照射②、③ カラーカメラ対象ワーク修正後画像 19 薄膜加工装置(フラッシュランプ励起) 単体機用途：研究機関・企業開発部門での少量多品種加工特徴：スリット投影方式により広範囲（□150μm）を一括で加工が可能 20 20