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 ３０ ＵＶ－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×H１．８ｍ １５００ｋｇ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
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